图简单地给出了晶闸管开通和关断过程的电压与电流波形。图中开通过程描述的是晶闸管门极在坐标原点时刻开始受到理想阶跃触发电流触发的情况;而关断过程描述的是对已导通的晶闸管,在外电路所施加的电压在某一时刻突然由正向变为反向的情况(如图中点划线波形)。开通过程晶闸管的开通过程就是载流子不断扩散的过程。对于晶闸管的开通过程主要关注的是晶闸管的开通时间t。由于晶闸管内部的正反馈过程以及外电路电感的限制,晶闸管受到触发后,其阳极电流只能逐渐上升。从门极触发电流上升到额定值的10%开始,到阳极电流上升到稳态值的10%(对于阻性负载相当于阳极电压降到额定值的90%),这段时间称为触发延迟时间t。阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需要的时间(对于阻性负载相当于阳极电压由90%降到10%)称为上升时间t,开通时间t定义为两者之和,即t=t+t通常晶闸管的开通时间与触发脉冲的上升时间,脉冲峰值以及加在晶闸管两极之间的正向电压有关。[1]关断过程处于导通状态的晶闸管当外加电压突然由正向变为反向时,由于外电路电感的存在,其阳极电流在衰减时存在过渡过程。阳极电流将逐步衰减到零,并在反方向流过反向恢复电流,经过**大值I后,再反方向衰减。同时。逆导晶闸管RCT(Reverse-ConductingThyristir)亦称反向导通晶闸管。天津美国IR可控硅&晶闸管模块报价
其产品***应用于大功率直流开关、大功率中频感应加热电源、超声波电源、激光电源、雷达调制器及直流电动车辆调速等领域。逆导晶闸管以往的城市电车和地铁机车为了便于调速采用直流供电,用直流开关动作增加或减小电路电阻,改变电路电流来控制车辆的速度。但它有不能平滑起动和加速。开关体积大、寿命短,而且低速运行时耗电大(减速时消耗在启动电阻上)等缺点。自有了逆导晶闸管,采用了逆导晶闸管控制、调节车速,不*克服了上述缺点,而且还降低了功耗,提高了机车可靠性。晶闸管晶闸管逆导晶闸管是在普通晶闸管上反向并联一只二极管而成(同做在一个硅片上。它的等效电路和符号如图1所示。它的特点是能反向导通大电流。由于它的阳极和阴极接入反向并联的二极管,可对电感负载关断时产生的大电流、高电压进行快速释放。目前已经能生产出耐压达到1500~2500V正向电流达400A。吸收电流达150A,关断时间小于30微秒的逆导晶闸管。可关断晶闸管GTO(GateTurn-OffThyristor)亦称门控晶闸管。其主要特点为,当门极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。晶闸管晶闸管前已述及,普通晶闸管(SCR)靠门极正信号触发之后,撤掉信号亦能维持通态。欲使之关断,必须切断电源。天津美国IR可控硅&晶闸管模块报价其派生器件有:快速晶闸管,双向晶闸管,逆导晶闸管,光控晶闸管等。
这对晶闸管是非常危险的。开关引起的冲击电压分为以下几类:(1)AC电源被切断过电压而产生例如,交流以及开关的开闭、交流侧熔断器的熔断等引起的过电压,这些系统过电压问题由于我国变压器内部绕组的分布进行电容、漏抗造成的谐振控制回路、电容分压等使过电压数值为正常值的2至10多倍。一般地,开闭运动速度越来越快过电压能力越高,在空载情况下可以断开回路设计将会有更高的过电压。(2)直流侧产生的过电压如果截止电路的电感很大或者截止电路的电流值很大,就会产生较大的过电压。这种情况经常出现在切断负荷、导通晶闸管开路或快速熔断器熔断时,引起电流突变。(3)换相冲击电压包括换相过电压和换相振荡过电压。换相过电压是由于晶闸管的电流降为0时器件内部各结层残存载流子复合所产生的,所以又叫载流子积蓄效应引起的过电压。换相过电压之后,出现换相振荡过电压,它是由于电感、电容形成共振产生的振荡电压,其值与换相结束后的反向电压有关。反向电压越高,换相振荡过电压也越大。针对形成过电压的不同原因,可以采取不同的抑制方法,如减少过电压源,并使过电压幅值衰减;抑制过电压能量上升的速率,延缓已产生能量的消散速度,增加其消散的途径。
晶闸管模块基本的用途是可控整流。二极管整流电路中用晶闸管代替二极管,就可以形成可控整流电路。在正弦交流电压U2的正半周内,如果vs的控制极不输入触发脉冲UG,vs仍不能接通。只有当U2处于正半周时,当触发脉冲UG施加到控制极时,晶闸管才接通。现在,绘制其波形(图4(c)和(d)),可以看到只有当触发脉冲UG到达时,负载RL具有电压UL输出(波形上的阴影)。当UG到达较早时,晶闸管导通时间较早;UG到达较晚时,晶闸管导通时间较晚。通过改变触发脉冲Ug在控制极上的到达时间,可以调节负载上输出电压的平均UL(阴影部分的面积)。在电工技术中,交流电的半周常被设定为180度,称为电角。因此,在U2的每一个正半周期中,从零值到触发脉冲到达时刻的电角称为控制角α,每个正半周期中晶闸管导电的电角称为导通角θ。显然,α和θ都用来表示晶闸管在正向电压半周内的通断范围。通过改变控制角度0或导通角theta,可通过改变负载上的脉冲直流电压的平均ul来实现可控整流器。正向比较大阻断电压,是指门极开路时,允许加在阳极、阴极之间的比较大正向电压。
人们在制造工艺和结构上采取了一些改进措施,做出了能适应于高频应用的晶闸管,我们将它称为快速晶闸管。它具有以下几个特点。一、关断时间(toff)短导通的晶闸管,当切断正向电流时。并不能马上“关断”,这时如立即加上正向电压,它还会继续导通。从切断正向电流直到控制极恢复控制能力需要的时间,叫做关断时间。用t0仟表示。晶闸管的关断过程,实际上是储存载流子的消失过程。为了加速这种消失过程,制造快速晶闸管时采用了掺金工艺,把金掺到硅中减少基区少数载流子的寿命。硅中掺金量越多,t0仟越小,但掺金量过多会影响元件的其它性能。二、导通速度快.能耐较高的电流上升率(dI/dt)控制极触发导通的晶闸管。总是在靠近控制极的阴极区域首先导通,然后逐渐向外扩展,直到整个面积导通。大面积的晶闸管需要50~100微秒以上才能***积导通。初始导通面积小时,必须限制初始电流的上升速度,否则将发生局部过热现象,影响元件的性能,甚至烧坏。高频工作时这种现象更为严重。为此,仿造了集成电路的方法,在晶闸管同一硅片上做出一个放大触发信号用的小晶闸管。控制极触发小晶闸管后,小晶闸管的初始导通电流将横向经过硅片流向主晶闸管阴极,触发主晶闸管。晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何,即晶闸管导通后,门极失去作用。江苏优势美国IR可控硅&晶闸管模块供应
晶闸管在工业中的应用越来越广,随着行业的应用范围增大。天津美国IR可控硅&晶闸管模块报价
从而实际强触发,加速了元件的导通,提高了耐电流上升率的能力。三、能耐较高的电压上升率(dv/dt)晶闸管是由三个P—N结组成的。每个结相当于一个电容器。结电压急剧变化时,就有很大的位移电流流过元件,它等效于控制极触发电流的作用。可能使晶闸管误导通。这就是普通晶闸管不能耐高电压上升率的原因。为了有效防止上述误导通现象发生,快速晶闸管采取了短路发射结结构。把阴极和控制极按一定几何形状短路。这样一来,即使电压上升率较高,晶闸管的电流放大系数仍几乎为零,不致使晶闸管误导通。只是在电压上升率进一步提高,结电容位移电流进一步增大,在短路点上产生电压降足够大时,晶闸管才能导通。具有短路发射结结构的晶闸管,用控制极电流触发时,控制极电流首先也是从短路点流向阴极。只是当控制极电流足够大,在短路点电阻上的电压降足够大,PN结正偏导通电流时,才同没有短路发射结的元件一样,可被触发导通。因此,快速晶闸管的抗干扰能力较好。快速晶闸管的生产和应用都进展很快。目前,已有了电流几百安培、耐压1千余伏,关断时间*为20微妙的大功率快速晶闸管,同时还做出了**高工作频率可达几十千赫兹供高频逆变用的元件。天津美国IR可控硅&晶闸管模块报价
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