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    晶閘管的過(guò)電壓保護(hù) :
    1、過(guò)電壓:當(dāng)加在晶閘管上的電壓超過(guò)額定電壓時(shí)稱(chēng)為過(guò)電壓。 
    2、原因:電源變壓器的一次側(cè)斷開(kāi)或接通、直流側(cè)感性負(fù)載的 切斷、快速熔斷器的熔斷、突然跳閘等。 
    3、措施:
    ①阻容保護(hù) :吸收回路作用:一旦電路中發(fā)生過(guò)電壓,電容器被迅速充 電,電容兩端的電壓不能突變,這就有效地抑制了過(guò)電壓。阻容吸收回路可以并聯(lián)在交流側(cè)、直流側(cè)或晶閘管側(cè);
    ②非線(xiàn)性電阻保護(hù):目前常用的非線(xiàn)性電阻是金屬 氧化物壓敏電阻,它具有正反向相 同的很陡的電壓—電流特性;
    電路正常工作時(shí),壓敏電阻不 擊穿,通過(guò)的漏電流很小。壓敏電 阻在遇到過(guò)電壓時(shí)可通過(guò)高達(dá)數(shù)千 安的放電電流,之后又恢復(fù)正常, 因此它抑制過(guò)電壓的能力很強(qiáng);
    由于壓敏電阻正反向特性對(duì)稱(chēng),單相電路中只用一只壓敏電 阻,三相電路中用三只壓敏電阻。
    晶閘管的選用
    1、選擇晶閘管的類(lèi)型:晶閘管有多種類(lèi)型,應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求合理選用。
    若用于交直流電壓控制、可控整流、交流調(diào)壓、逆變電源、開(kāi)關(guān)電源保護(hù)電路等,可選用普通單向晶閘管。
    若用于交流開(kāi)關(guān)、交流調(diào)壓、交流電動(dòng)機(jī)線(xiàn)性調(diào)速、燈具線(xiàn)性調(diào)光及固態(tài)繼電器、固態(tài)接觸器等電路中,應(yīng)選用雙向晶閘管。
    若用于交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速、斬波器、逆變電源及各種電子開(kāi)關(guān)電路等,可選用門(mén)極關(guān)斷晶閘管。
    若用于鋸齒波發(fā)生器、長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)器、過(guò)電壓保護(hù)器及大功率晶體管觸發(fā)電路等,可選用BTG晶閘管。
    若用于電磁灶、電子鎮(zhèn)流器、超聲波電路、超導(dǎo)磁能儲(chǔ)存系統(tǒng)及開(kāi)關(guān)電源等電路,可選用逆導(dǎo)晶閘管。
    若用于光電耦合器、光探測(cè)器、光報(bào)警器、光計(jì)數(shù)器、光電邏輯電路及自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)行電路,可選用光控晶閘管。
    2、選擇晶閘管的主要參數(shù):晶閘管的主要參數(shù)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求而定。
    所選晶閘管應(yīng)留有一定的功率裕量,其額定峰值電壓和額定電流(通態(tài)平均電流)均應(yīng)高于受控電路的工作電壓和工作電流1.5~2倍。
    晶閘管的正向壓降、門(mén)極觸發(fā)電流及觸發(fā)電壓等參數(shù)應(yīng)符合應(yīng)用電路(指門(mén)極的控制電路)的各項(xiàng)要求,不能偏高或偏低,否則會(huì)影響晶閘管的正常工作。
    上海晶閘管
    晶閘管的伏安特性
    晶閘管陽(yáng)極A與陰極K之間的電壓與晶閘管陽(yáng)極電流之間關(guān)系稱(chēng)為晶閘管伏安特性,如圖2所所示。正向特性位于象限,反向特性位于第三象限。
    (1) 反向特性
    當(dāng)門(mén)極G開(kāi)路,陽(yáng)極加上反向電壓時(shí)(見(jiàn)圖3),J2結(jié)正偏,但J1、J2結(jié)反偏。此時(shí)只能流過(guò)很小的反向飽和電流,當(dāng)電壓進(jìn)一步提高到J1結(jié)的雪崩擊穿電壓后,同時(shí)J3結(jié)也擊穿,電流迅速增加,如圖2的特性曲線(xiàn)OR段開(kāi)始彎曲,彎曲處的電壓URO稱(chēng)為“反向轉(zhuǎn)折電壓”。此后,晶閘管會(huì)發(fā)生性反向擊穿。
    (2) 正向特性
    當(dāng)門(mén)極G開(kāi)路,陽(yáng)極A加上正向電壓時(shí)(見(jiàn)圖4),J1、J3結(jié)正偏,但J2結(jié)反偏,這與普通PN結(jié)的反向特性相似,也只能流過(guò)很小電流,這叫正向阻斷狀態(tài),當(dāng)電壓增加,如圖2的特性曲線(xiàn)OA段開(kāi)始彎曲,彎曲處的電壓UBO稱(chēng)為“正向轉(zhuǎn)折電壓”。
    由于電壓升高到J2結(jié)的雪崩擊穿電壓后,J2結(jié)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng),在結(jié)區(qū)產(chǎn)生大量的電子和空穴,電子進(jìn)入N1區(qū),空穴進(jìn)入P2區(qū)。進(jìn)入N1區(qū)的電子與由P1區(qū)通過(guò)J1結(jié)注入N1區(qū)的空穴復(fù)合。同樣,進(jìn)入P2區(qū)的空穴與由N2區(qū)通過(guò)J3結(jié)注入P2區(qū)的電子復(fù)合,雪崩擊穿后,進(jìn)入N1區(qū)的電子與進(jìn)入P2區(qū)的空穴各自不能全部復(fù)合掉。這樣,在N1區(qū)就有電子積累,在P2區(qū)就有空穴積累,結(jié)果使P2區(qū)的電位升高,N1區(qū)的電位下降,J2結(jié)變成正偏,只要電流稍有增加,電壓便迅速下降,出現(xiàn)所謂負(fù)阻特性,見(jiàn)圖2中的虛線(xiàn)AB段。這時(shí)J1、J2、J3三個(gè)結(jié)均處于正偏,晶閘管便進(jìn)入正向?qū)щ姞顟B(tài)——通態(tài),此時(shí),它的特性與普通的PN結(jié)正向特性相似,如圖2的BC段。
    (3) 觸發(fā)導(dǎo)通
    在門(mén)極G上加入正向電壓時(shí)(如圖5所示),因J3正偏,P2區(qū)的空穴進(jìn)入N2區(qū),N2區(qū)的電子進(jìn)入P2區(qū),形成觸發(fā)電流IGT。在晶閘管的內(nèi)部正反饋?zhàn)饔?如圖2)的基礎(chǔ)上,加上IGT的作用,使晶閘管提前導(dǎo)通,導(dǎo)致圖2中的伏安特性O(shè)A段左移,IGT越大,特性左移越快。
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    晶閘管的工作過(guò)程
    晶閘管是四層三端器件,它有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié),可以把它中間的NP分成兩部分,構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)合管。
    當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí),為使晶閘管導(dǎo)通,必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此是兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路,當(dāng)有足夠的門(mén)極電流Ig流入時(shí),就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋,造成兩晶體管飽和導(dǎo)通。
    設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流分別為IC1和IC2,發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik,電流放大系數(shù)相應(yīng)為α1=IC1/Ia和α2=IC2/Ik,設(shè)流過(guò)J2結(jié)的反相漏電流為ICO,晶閘管的陽(yáng)極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和:
    Ia=IC1+IC2+ICO
    =α1Ia+α2Ik+ICO (1)
    若門(mén)極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為:Ik=Ia+Ig。
    硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)α1和α2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化。當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓,而門(mén)極未接受電壓的情況下,式(1)中Ig=0,(α1+α2)很小,故晶閘管的陽(yáng)極電流Ia≈ICO,晶閘管處于正向阻斷狀態(tài);當(dāng)晶閘管在正向門(mén)極電壓下,從門(mén)極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié),從而提高放大系數(shù)α2,產(chǎn)生足夠大的集電極電流IC2流過(guò)PNP管的發(fā)射結(jié),并提高了PNP管的電流放大系數(shù)α1,產(chǎn)生更大的集電極電流IC1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié),這樣強(qiáng)烈的正反饋過(guò)程迅速進(jìn)行。
    當(dāng)α1和α2隨發(fā)射極電流增加而使得(α1+α2)≈1時(shí),式(1)中的分母1-(α1+α2)≈0,因此提高了晶閘管的陽(yáng)極電流Ia。這時(shí),流過(guò)晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定,晶閘管已處于正向?qū)顟B(tài)。晶閘管導(dǎo)通后,式(1)中1-(α1+α2)≈0,即使此時(shí)門(mén)極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來(lái)的陽(yáng)極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通,門(mén)極已失去作用。在晶閘管導(dǎo)通后,如果不斷地減小電源電壓或回路電阻,使陽(yáng)極電流Ia減小到維持電流IH以下時(shí),由于α1和α2迅速下降,晶閘管恢復(fù)到阻斷狀態(tài)。
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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(shí),可把管芯從冷卻套中取出,打開(kāi)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(jiàn)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(gè)光潔的小孔,有時(shí)需用擴(kuò)大鏡才能看見(jiàn)。其原因可能是管子本身耐壓下降或被電路斷開(kāi)時(shí)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(gè)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(chǎng)家安裝不慎所造成的。它導(dǎo)致電壓擊穿。
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