描述什么是晶閘管或可控硅整流器的總結(jié)或概述,SCR,提供晶閘管電路符號、晶閘管工作原理和類型等的詳細(xì)信息,以及晶閘管控制的實現(xiàn)方式。
有時已知的晶閘管或可控硅整流器(SCR)在許多方面似乎是不尋常的電子元器件,但它們對于控制電源電路特別有用。
因此,這些電子元器件用于許多功率控制應(yīng)用,通常在電流和電壓水平相對較高的情況下。晶閘管還可用于低功率應(yīng)用,包括光控制,以及電源保護(hù)和許多其他應(yīng)用。晶閘管使用簡單,價格便宜,是許多電路的理想選擇。
晶閘管的想法并不新鮮。該設(shè)備的想法最初是由晶體管的發(fā)明者之一William Shockley于1950年提出的。雖然幾年后其他人對該設(shè)備進(jìn)行了一些調(diào)查,但直到20世紀(jì)60年代初它們才可以使用。在引入晶閘管之后,它們很快成為電源電路的流行。
高電流晶閘管/ SCR圖
什么是晶閘管?
晶閘管可以被認(rèn)為是相當(dāng)不尋常的電子元器件形式,因為它由四層不同摻雜的硅組成,而不是傳統(tǒng)的雙極晶體管的三層。傳統(tǒng)的晶體管可能具有pnp或npn結(jié)構(gòu),其電極稱為集電極,基極和發(fā)射極,晶閘管具有pnpn結(jié)構(gòu),外層的電極稱為陽極(n型)和陰極(p型) )。SCR的控制端子被稱為柵極,并且它連接到鄰接陰極層的p型層。
晶閘管/ SCR的基本結(jié)構(gòu)-可控硅整流器
晶閘管通常由硅制成,但理論上可以使用其他類型的半導(dǎo)體。使用硅作為晶閘管的第一個原因是硅是其整體性能的理想選擇。它能夠處理高功率應(yīng)用所需的電壓和電流。此外,它具有良好的熱性能。第二個主要原因是硅技術(shù)已經(jīng)很成熟,并且它被廣泛用于各種半導(dǎo)體電子元器件。因此,半導(dǎo)體制造商使用它非常便宜且容易。
晶閘管應(yīng)用
晶閘管或可控硅整流器,SCR用于許多電子領(lǐng)域,它們可用于各種不同的應(yīng)用。下面列出了一些比較常見的應(yīng)用程序:
• 交流電源控制(包括燈,電機(jī)等)。
• 交流電源切換。
• 用于電源的過壓保護(hù)撬棍。
• 相角觸發(fā)控制器中的控制元件。
• 在照相閃光燈內(nèi),它們用作通過閃光燈釋放存儲電壓的開關(guān),然后在所需時間將其切斷。
晶閘管能夠切換高壓并承受反向電壓,因此非常適合開關(guān)應(yīng)用,特別是在交流情況下。
晶閘管發(fā)現(xiàn)
晶閘管的想法最初由Shockley于1950年描述。它被稱為具有pn鉤 - 集電極的雙極晶體管。Ebers在1952年進(jìn)一步分析了該操作的機(jī)制。
然后在1956年,Moll研究了晶閘管的開關(guān)機(jī)制。開發(fā)工作仍在繼續(xù),人們對該設(shè)備的了解越來越多,以至于第一款可控硅整流器在20世紀(jì)60年代初開始出現(xiàn),它開始在電源開關(guān)中獲得顯著的普及。
當(dāng)GE推出他們的設(shè)備時,他們使用術(shù)語可控硅整流器或SCR,因為它只在一個方向上進(jìn)行并且是可控的。他們使用SCR作為其產(chǎn)品的商標(biāo)。
晶閘管符號和基礎(chǔ)知識
晶閘管或可控硅整流器,SCR是具有許多不尋常特性的器件。它有三個端子:陽極,陰極和柵極,反射熱電子閥/真空管技術(shù)??梢灶A(yù)期,柵極是控制端子,而主電流在陽極和陰極之間流動。
從下面所示的電路符號可以想象,該器件是“單向器件”,為其提供了可控硅整流器的GE名稱。因此,當(dāng)設(shè)備與AC一起使用時,它最多只能進(jìn)行一半的循環(huán)。
在操作中,晶閘管或SCR最初不會導(dǎo)通。它需要一定水平的電流才能在門中流動以“觸發(fā)”它。一旦點火,晶閘管將保持導(dǎo)通,直到陽極和陰極兩端的電壓被消除 - 這顯然發(fā)生在晶閘管導(dǎo)通的半周期結(jié)束時。由于整流器動作,下一個半周期將被阻止。然后,它將需要門電路中的電流再次觸發(fā)SCR。
用于電路圖或電路的可控硅整流器,SCR或晶閘管符號旨在強(qiáng)調(diào)其整流器特性,同時還顯示控制柵極。結(jié)果,晶閘管符號顯示傳統(tǒng)的二極管符號,控制柵極進(jìn)入結(jié)點附近。
晶閘管或SCR電路符號
關(guān)于晶閘管電路和設(shè)計的注意事項:
晶閘管或SCR具有以下特性:當(dāng)柵極接收觸發(fā)電流時,它觸發(fā)晶閘管使電流流動,直到陽極和陰極之間的電壓被移除。這使得晶閘管能夠切換高電壓和電流,盡管它僅在周期的一半以上。電路可以調(diào)暗燈光,控制電機(jī)并通常切換高壓和電流。
晶閘管規(guī)格
為了為任何電路選擇正確的晶閘管器件,有必要研究數(shù)據(jù)表并確保器件具有適合所需電路或應(yīng)用的特性。
晶閘管是相當(dāng)獨特的電子元器件,它們的規(guī)格和數(shù)據(jù)表參數(shù)與更廣泛使用的晶體管和FET等不同。
其他類型的晶閘管或SCR
晶閘管有許多不同類型 - 這些是基本元件的變體,但它們提供了不同的功能,可以在各種情況下使用,并且可能對某些電路有用。
• 反向?qū)ňчl管,RCT: 雖然晶閘管通常阻止反向電流,但有一種形式稱為反向?qū)ňчl管,它有一個集成的反向二極管以反向傳導(dǎo),盡管在這個方向上沒有控制。
在反向?qū)ňчl管內(nèi),器件本身和二極管不會同時導(dǎo)通。這意味著它們不會同時產(chǎn)生熱量。因此,它們可以集成在一起并冷卻。
RCT可用于需要反向或續(xù)流二極管的地方。反向?qū)ňчl管通常用于變頻器和逆變器。
• 柵極輔助關(guān)斷晶閘管,GATT: GATT用于需要快速關(guān)斷的情況。為了有助于該過程,有時可以施加負(fù)柵極電壓。除了降低陽極陰極電壓。該反向柵極電壓有助于排出存儲在n型基極區(qū)域上的少數(shù)載流子,并且確保柵極 - 陰極結(jié)不被正向偏置。
GATT的結(jié)構(gòu)類似于標(biāo)準(zhǔn)晶閘管的結(jié)構(gòu),除了窄陰極條通常用于使柵極具有更多控制,因為它更接近陰極的中心。
• 柵極關(guān)斷晶閘管,GTO: GTO有時也稱為柵極關(guān)斷開關(guān)。該器件在晶閘管系列中是不常見的,因為它可以通過簡單地向柵極施加負(fù)電壓來關(guān)閉 - 不需要去除陽極陰極電壓。請參閱本系列的更多頁面,更全面地描述GTO。
• 非對稱晶閘管: 該器件用于晶閘管看不到反向電壓的電路中,因此不需要整流器功能。因此,可以使第二結(jié)(通常稱為J2)更薄。得到的n基極區(qū)域提供減小的V on以及改善的導(dǎo)通時間和關(guān)閉時間。
晶閘管廣泛用于模擬電子設(shè)備的許多領(lǐng)域。晶閘管電路可用于許多電源應(yīng)用,因為這些電子元器件非常容易切換高電流。除此之外,這些電子元器件非常便宜并且可以廣泛使用。
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