晶閘管及其應(yīng)用

晶閘管的結(jié)構(gòu)及特性

一、晶閘管外形與符號：

圖5.1.1 符 號

圖5.1.2 晶閘管導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)電路圖

為了說明晶閘管的導(dǎo)電原理，可按圖5.1.2所示的電路做一個簡單的實(shí)驗(yàn)。

(1)晶閘管陽極接直流電源的正端，陰極經(jīng)燈泡接電源的負(fù)端，此時晶閘管承受正向電壓。控制極電路中開關(guān)S斷開(不加電壓)，如圖5.1.2(a)所示，這時燈不亮，說明晶閘管不導(dǎo)通。

(2)晶閘管的陽極和陰極間加正向電壓，控制極相對于陰極也加正向電壓，如圖5.1.2(b)所示.這時燈亮，說明晶閘管導(dǎo)通。

(3)晶閘管導(dǎo)通后，如果去掉控制極上的電壓，即將圖5.1.2(b)中的開關(guān)S斷開，燈仍然亮，這表明晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，即晶閘管一旦導(dǎo)通后，控制極就失去了控制作用。

(4)晶閘管的陽極和陰極間加反向電壓如圖5.1.2(C)，無論控制極加不加電壓，燈都不亮，晶閘管截止。

(5)如果控制極加反向電壓，晶閘管陽極回路無論加正向電壓還是反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)通。

從上述實(shí)驗(yàn)可以看出，晶閘管導(dǎo)通必須同時具備兩個條件：

(1) 晶閘管陽極電路加正向電壓;

(2) 控制極電路加適當(dāng)?shù)恼螂妷?實(shí)際工作中,控制極加正觸發(fā)脈沖信號)。

二、伏安特性

晶閘管的導(dǎo)通和截止這兩個工作狀態(tài)是由陽極電壓U、陽極電流I及控制極電流IG決定的，而這幾個量又是互相有聯(lián)系的。在實(shí)際應(yīng)用上常用實(shí)驗(yàn)曲線來表示它們之間的關(guān)系，這就是晶閘管的伏安特性曲線。圖5.1.3所示的伏安特性曲線是在IG=0的條件下作出的。

當(dāng)晶閘管的陽極和陰極之間加正向電壓時，由于控制極未加電壓，晶閘管內(nèi)只有很小的電流流過，這個電流稱為正向漏電流。這時，晶閘管陽極和陰極之間表現(xiàn)出很大的內(nèi)阻，處于阻斷(截止)狀態(tài)，如圖5.1.3第一象限中曲線的下部所示。當(dāng)正向電壓增加到某一數(shù)值時，漏電流突然增大，晶閘管由阻斷狀態(tài)突然導(dǎo)通。晶閘管導(dǎo)通后，就可以通過很大電流，而它本身的管壓降只有1V左右，因此特性曲線靠近縱軸而且陡直。晶閘管由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)所對應(yīng)的電壓稱為正向轉(zhuǎn)折電壓UBO。在晶閘管導(dǎo)通后，若減小正向電壓，正向電流就逐漸減小。當(dāng)電流小到某一數(shù)值時，晶閘管又從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)為阻斷狀態(tài)，這時所對應(yīng)的最小電流稱為維持電流IH。

當(dāng)晶閘管的陽極和陰極之間加反向電壓時(控制極仍不加電壓)，其伏安特性與二極管類似，電流也很小，稱為反向漏電流。當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值時，反向漏電流急劇增大，使晶閘管反向?qū)?，這時所對應(yīng)的電壓稱為反向轉(zhuǎn)折電壓UBR。

從圖5.1.3的晶閘管的正向伏安特性曲線可見，當(dāng)陽極正向電壓高于轉(zhuǎn)折電壓時元件將導(dǎo)通。但是這種導(dǎo)通方法很容易造成晶閘管的不可恢復(fù)性擊穿而使元件損壞，在正常工作時是不采用的。晶閘管的正常導(dǎo)通受控制極電流IG的控制。為了正確使用晶閘管，必須了解其控制極特性。

當(dāng)控制極加正向電壓時，控制極電路就有電流IG，晶閘管就容易導(dǎo)通，其正向轉(zhuǎn)折電壓降低，特性曲線左移?？刂茦O電流愈大，正向轉(zhuǎn)折電壓愈低，如圖5.1.4所示。

實(shí)際規(guī)定，當(dāng)晶閘管的陽極與陰極之間加上6V直流電壓，能使元件導(dǎo)通的控制極最小電流(電壓)稱為觸發(fā)電流(電壓)。由于制造工藝上的問題，同一型號的晶閘管的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流也不盡相同。如果觸發(fā)電壓太低，則晶閘管容易受干擾電壓的作用而造成誤觸發(fā);如果太高，又會造成觸發(fā)電路設(shè)計(jì)上的困難。因此，規(guī)定了在常溫下各種規(guī)格的晶閘管的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流的范圍。例如對KP50型 的晶閘管，觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流分別為≤3.5V和8~150mA。

圖5.1.4 控制極電流對