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    晶閘管的工作原理:
    1、晶閘管具有單向?qū)щ娦裕赫驅(qū)l件:A、K間加正向電壓,G、K間加觸發(fā)信號;
    2、晶閘管一旦導(dǎo)通,控制失去作用:若使其關(guān)斷,必須降低UAK或加大回路電阻,把陽電流減小到維持電流以下;
    晶閘管的結(jié)構(gòu):晶閘管由四層半導(dǎo)體材料構(gòu)成,它有三個:陽,陰和門。晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種大功率半導(dǎo)體器件,在電路中用文字符號為“V”、“VT”表示(舊標(biāo)準(zhǔn)中用字母“SCR”表示)。
    晶閘管的發(fā)展歷史及制約因素
    半導(dǎo)體的出現(xiàn)成為20世紀(jì)現(xiàn)代物理學(xué)其中一項重大的突破,標(biāo)志著電子技術(shù)的誕生。而由于不同領(lǐng)域的實際需要,促使半導(dǎo)體器件自此分別向兩個分支快速發(fā)展,其中一個分支即是以集成電路為代表的微電子器件,特點為小功率、集成化,作為信息的檢出、傳送和處理的工具;而另一類就是電力電子器件,特點為大功率、快速化。1955年,美國通用電氣公司研發(fā)了世界上個以硅單晶為半導(dǎo)體整流材料的硅整流器(SR),1957年又開發(fā)了全球用于功率轉(zhuǎn)換和控制的可控硅整流器(SCR)。由于它們具有體積小、重量輕、效率高、壽命長的優(yōu)勢,尤其是SCR能以微小的電流控制較大的功率,令半導(dǎo)體電力電子器件成功從弱電控制領(lǐng)域進(jìn)入了強電控制領(lǐng)域、大功率控制領(lǐng)域。在整流器的應(yīng)用上,晶閘管迅速取代了整流器(引燃管),實現(xiàn)整流器的固體化、靜止化和無觸點化,并獲得巨大的節(jié)能效果。從1960年始,由普通晶閘管相繼出了快速晶閘管、光控晶閘管、不對稱晶閘管及雙向晶閘管等各種特性的晶閘管,形成一個龐大的晶閘管家族。
    但晶閘管本身存在兩個制約其繼續(xù)發(fā)展的重要因素。一是控制功能上的欠缺,普通的晶閘管屬于半控型器件,通過門極(控制極)只能控制其開通而不能控制其關(guān)斷,導(dǎo)通后控制極即不再起作用,要關(guān)斷必須切斷電源,即令流過晶閘管的正向電流小于維持電流。由于晶閘管的關(guān)斷不可控的特性,必須另外配以由電感、電容及開關(guān)器件等組成的強迫換流電路,從而使裝置體積,成本增加,而且系統(tǒng)更為復(fù)雜、可靠性降低。二是因為此類器件立足于分立元件結(jié)構(gòu),開通損耗大,工作頻率難以提高,限制了其應(yīng)用范圍。1970年代末,隨著可關(guān)斷晶閘管(GTO)日趨成熟,成功克服了普通晶閘管的缺陷,標(biāo)志著電力電子器件已經(jīng)從半控型器件發(fā)展到全控型器件
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    晶閘管損壞原因判斷
    當(dāng)晶閘管損壞后需要檢查分析其原因時,可把管芯從冷卻套中取出,打開芯盒再取出芯片,觀察其損壞后的痕跡,以判斷是何原因。下面介紹幾種常見現(xiàn)象分析。
    1、電壓擊穿。晶閘管因不能承受電壓而損壞,其芯片中有一個光潔的小孔,有時需用擴(kuò)大鏡才能看見。其原因可能是管子本身耐壓下降或被電路斷開時產(chǎn)生的高電壓擊穿。
    2、電流損壞。電流損壞的痕跡特征是芯片被燒成一個凹坑,且粗糙,其位置在遠(yuǎn)離控制極上。
    3、電流上升率損壞。其痕跡與電流損壞相同,而其位置在控制極附近或就在控制極上。
    4、 邊緣損壞。他發(fā)生在芯片外圓倒角處,有細(xì)小光潔小孔。用放大鏡可看到倒角面上有細(xì)細(xì)金屬物劃痕。這是制造廠家安裝不慎所造成的。它導(dǎo)致電壓擊穿。
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    晶閘管(SCR)
    晶體閘流管簡稱晶閘管,也稱為可控硅整流元件(SCR),是由三個PN結(jié)構(gòu)成的一種大功率半導(dǎo)體器件。在性能上,晶閘管不僅具有單向?qū)щ娦?而且還具有比硅整流元件更為可貴的可控性,它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)。
    晶閘管的優(yōu)點很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍數(shù)高達(dá)幾十萬倍;反應(yīng)極快,在微秒級內(nèi)開通、關(guān)斷;無觸點運行,無火花、無噪聲;效率高,成本低等。因此,特別是在大功率UPS供電系統(tǒng)中,晶閘管在整流電路、靜態(tài)旁路開關(guān)、無觸點輸出開關(guān)等電路中得到廣泛的應(yīng)用。
    晶閘管的弱點:靜態(tài)及動態(tài)的過載能力較差,容易受干擾而誤導(dǎo)通。
    晶閘管從外形類主要有:螺栓形、平板形和平底形。
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    晶閘管的種類?
    1, 可關(guān)斷型晶閘管 KG
    普通型晶閘管,在控制極G加上正向觸發(fā)信號普通型晶閘管導(dǎo)通后,控制極G就失去作用,要使普通型晶閘管關(guān)斷,必須陽極A與陰極K的正向電壓為零或加上負(fù)電壓。而可關(guān)斷型晶閘管只要在控制極G加上足夠大且較寬的負(fù)向觸發(fā)電流,就可以使晶閘管有效關(guān)斷。
    用途:一般使用在斬波調(diào)速、變頻調(diào)速、逆變電源及直流控制電路中,如直流負(fù)載(繼電器線圈、電磁閥、電磁離合器、直流電機)的電源通斷、汽車點火器等。
    2, 雙向晶閘管 KS
    普通型晶閘管,如果在陽極A與陰極K的加上負(fù)向電壓,即使在控制極G加上正向觸發(fā)信號,普通型晶閘管也不會導(dǎo)通。而雙向晶閘管卻能夠?qū)āR闺p向晶閘管關(guān)斷,必須陽極A與陰極K的之間的電壓為零。
    用途:一般使用在交/直流控制電路中,如調(diào)壓器;逆變器;交/直流負(fù)載開關(guān)等。
    3, 逆導(dǎo)晶閘管KN(亦稱反向?qū)ňчl管)
    在某些應(yīng)用場合(如逆變器、斬波器等)要求晶閘管陽極A與陰極K端并接反向二極管,而逆導(dǎo)晶閘管正是基于這個要求,在一個硅片材料上,將晶閘管與反向二極管集成在了一起。因而逆導(dǎo)晶閘管具有正向?qū)煽?、反向自然?dǎo)通且可通過大電流的不可控;具有耐高壓、耐高溫;關(guān)斷時間短、通態(tài)電壓低等優(yōu)良性能等特點。
    用途:一般用于開關(guān)電源;UPS不間斷電源;高壓、大功率負(fù)載上。如軌道交通的電源。
    4, 快速晶閘管KK
    由于在某些應(yīng)用領(lǐng)域,要求晶閘管能夠快速響應(yīng)及通斷功能,而快速晶閘管是在普通晶閘管制作基礎(chǔ)上,改變了制作工藝,使得晶閘管在開通與關(guān)斷時間上大幅縮短,開通時間為8μs左右;關(guān)斷時間為50μs左右。主電路換向時間小于60ms,同時工作頻率也提升至幾千HZ。
    用途:常用于UPS不間斷電源;三相變頻電源;中頻電源;超聲波電源;逆變器、斬波器;快速開關(guān),脈寬調(diào)制器,多諧振蕩器等
    5,光控晶閘管
    光控晶閘管是既可利用光源激發(fā)導(dǎo)通;也可象普通晶閘管由控制極G觸發(fā)信號來導(dǎo)通的晶閘管,在結(jié)構(gòu)上有兩端(無控制極G)和三端之分。光控制是,其主電路與控制電路在電氣上完全絕緣。
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