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可控硅原理、分類及主要參數(shù)
可控硅(SCR)，又稱晶閘管，是一種大功率電器元件。它具有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點。在自動控制系統(tǒng)中，可作為大功率驅(qū)動器件，實現(xiàn)用小功率控件控制大功率設備。
可控硅的出現(xiàn)使半導體技術從弱電領域進入了強電領域，成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面廣泛采用的元件。
一、可控硅工作原理
圖1：可控硅結構示意圖
可控硅有三個極：
- 陽極(A)：主電流輸入端
- 陰極(K)：主電流輸出端
- 控制極(G)：觸發(fā)控制端
可控硅的管芯是P型導體和N型導體交迭組成的四層結構，共有三個PN結。這種四層結構和控制極的引入，為其發(fā)揮"以小控大"的優(yōu)異控制特性奠定了基礎。
一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。目前已能制造出電流容量達幾百安培以至上千安培的可控硅元件。
二、可控硅的主要作用
1. 可控整流
這是可控硅最基本也最重要的作用。與普通二極管整流電路不同，可控硅整流電路可以通過改變控制極上觸發(fā)脈沖到來的時間，來調(diào)節(jié)負載上輸出電壓的平均值。
2. 無觸點開關
經(jīng)常用于自動化設備中，代替通用繼電器，具有無噪音、壽命長的特點。
3. 開關和調(diào)壓
經(jīng)常應用于交流電路中，通過控制觸發(fā)時間來實現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。
三、可控硅分類
可控硅主要分為兩大類：
1. 單向可控硅
只能在一個方向?qū)?，具有確定的陽極和陰極。
2. 雙向可控硅(TRIAC)
在結構上相當于兩個單向可控硅反向連接，具有雙向?qū)üδ堋Ｆ渫〝酄顟B(tài)由控制極G決定，在控制極G上加正脈沖(或負脈沖)可使其正向(或反向)導通。
雙向可控硅的優(yōu)點是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合做交流無觸點開關使用。
四、可控硅主要參數(shù)
| 參數(shù)名稱 | 說明 |
|---|---|
| 正向阻斷峰值電壓(VPFU) | 在控制極開路及正向阻斷條件下，可以重復加在器件上的正向電壓的峰值。此電壓規(guī)定為正向轉折電壓值的80％。 |
| 反向阻斷峰值電壓(VPRU) | 在控制極斷路和額定結溫度下，可以重復加在器件上的反向電壓的峰值。此電壓規(guī)定為最高反向測試電壓值的80％。 |
| 額定正向平均電流(IF) | 在環(huán)境溫度為+40°C時，器件導通(標準散熱條件)可連續(xù)通過工頻正弦半波電流的平均值。 |
| 正向平均壓降(UF) | 在規(guī)定的條件下，器件通以額定正向平均電流時，在陽極與陰極之間電壓降的平均值。 |
| 維持電流(IH) | 在控制極斷開時，器件保持導通狀態(tài)所必需的最小正向電流。 |
| 控制極觸發(fā)電流(Ig) | 陽極與陰極之間加直流6V電壓時，使可控硅完全導通所必需的最小控制極直流電流。 |
| 控制極觸發(fā)電壓(Ug) | 從阻斷轉變?yōu)閷顟B(tài)時控制極上所加的最小直流電壓。 |
這些參數(shù)是選擇和使用可控硅時必須考慮的關鍵指標，直接影響器件的性能和應用效果。