晶闸管的开关特性、主要参数和工作原理

    晶闸管又被称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅。1957年美国通用电气公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化。在性能上，晶闸管不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件更为可贵的可控性，它只有导通和关断两种状态。下面来具体介绍晶闸管的开关特性、工作原理、主要参数和用途。

 

    晶闸管的工作原理:

 

    在晶闸管的阳极与阴极之间加反向电压时，有两个PN结处于反向偏置，在阳极与阴极之间加正向电压时，中间的那个PN结处于反向偏置，所以，晶闸管都不会到导通(称为阻断)。

 

    晶闸管在工作过程中，它的阳极（A）和阴极（K）与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。

 

 

    晶闸管的主要参数：

 

    为了正确选用晶闸管元件，必须要了解它的主要参数，一般在产品的目录上都给出了参数的平均值或极限值，产品合格证上标有元件的实测数据。

 

    1、断态重复峰值电压UDRM

 

    在控制极断路和晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压，其数值比正向转折电压小100V。

 

    2、反向重复峰值电压URRM

 

    在控制极断路时，可以重复加在晶闸管元件上的反向峰值电压，此电压数值规定比反向击穿电压小100V。

 

    通常把UDRM与UDRM中较小的一个数值标作器件型号上的额定电压。由于瞬时过电压也会使晶闸管遭到破坏，因而在选用的时候，额定电压一个应该为正常工作峰值电压的2～3辈，作为安全系数。

 

    3、额定通态平均电流(额定正向平均电流)IT

 

    在环境温度不大于40oC和标准散热即全导通的条件下，晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流(在一个周期内)的平均值，称为额定通态平均电流IT，简称额定电流。

 

 

    这里需要特别说明的是，晶闸管允许流过的电流的大小主要取决于元件的结温，而在规定的环境温度和冷却条件下，结温的高低仅与发热有关，晶闸管管芯的发热又由流过其电流的有效值决定。因此，在使用时应按照工作中晶闸管实际流过的电流的有效值与通态平均电流所对应的电流有效值相等的原则来选取晶闸管的额定电流。

 

    （4）维持电流IH

 

    在规定的环境温度和控制极断路的条件下，维持元件继续导通的最小电流称为维持电流IH。一般为几十毫安～一百多毫安，其数值与元件的温度成反比，在120℃时维持电流约为25℃时的一半。当晶闸管的正向电流小于这个电流时，晶闸管将自动关断。

 

    晶闸管的开关特性：

 

    1)起始时若控制极G不加电压，则不论阳极A加正向还是反向电压，晶闸管均不导通，这说明晶闸管具有正、反向阻断能力。

 

    2)晶闸管的阳极A和控制极G同时加正向电压时晶闸管才能导通，这是晶闸管导通必须同时具备的两个条件。

 

    3)在晶闸管导通之后，其控制极G就失去了控制作用。欲使晶闸管恢复阻断状态，必须把阳极电流降低到一定值(小于维持电流)。

 

 

    晶闸管的用途：

 

    晶体闸流管是一种开关元件，具有以小电流控制大电流、以低电压控制高电压的作用，具有体积小、重量轻、功耗低、效率高、开关速度快等优点，能在高电压、大电流条件下工作。基于上述特点，晶闸管被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变、调光、调压、调速变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。