晶閘管的結(jié)構(gòu)分解:
N型區(qū)域(N-region):晶閘管的外層是兩個(gè)N型半導(dǎo)體區(qū)域,通常被稱為N1和N2。這兩個(gè)區(qū)域在晶閘管的工作中起到了電流的傳導(dǎo)作用。
P型區(qū)域(P-region):在N型區(qū)域之間有兩個(gè)P型半導(dǎo)體區(qū)域,通常稱為P1和P2。P型區(qū)域在晶閘管的工作中起到了電流控制的作用。
控制電極(Gate):在P型區(qū)域的一端,有一個(gè)控制電極,通常稱為柵極(Gate)。柵極用來(lái)控制晶閘管的工作狀態(tài),即控制它從關(guān)斷狀態(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)。
陽(yáng)極(Anode)和陰極(Cathode):N1區(qū)域連接到晶閘管的陽(yáng)極,N2區(qū)域連接到晶閘管的陰極。陽(yáng)極和陰極用來(lái)引導(dǎo)電流進(jìn)入和流出晶閘管。
晶閘管的工作原理基于控制柵極電流來(lái)控制整個(gè)器件的導(dǎo)通。當(dāng)柵極電流超過(guò)一個(gè)閾值值時(shí),晶閘管從關(guān)斷狀態(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)。一旦晶閘管導(dǎo)通,它將保持導(dǎo)通狀態(tài),直到電流降至零或通過(guò)外部控制斷開(kāi)。
SCR(單向晶閘管)只能單向?qū)ǎS糜谡麟娐?。光控晶閘管直銷
晶閘管和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是電力電子領(lǐng)域的兩大重要器件,各自具有獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)和適用場(chǎng)景。
結(jié)構(gòu)與原理方面,晶閘管是四層PNPN結(jié)構(gòu)的半控型器件,依靠門極觸發(fā)導(dǎo)通,但關(guān)斷需依賴外部電路條件;IGBT是電壓控制型全控器件,結(jié)合了MOSFET的高輸入阻抗和BJT的低導(dǎo)通壓降特性,可通過(guò)柵極電壓快速控制導(dǎo)通和關(guān)斷。
性能對(duì)比顯示,晶閘管的優(yōu)勢(shì)在于高耐壓(可達(dá)10kV以上)、大電流容量(可達(dá)數(shù)千安培)和低導(dǎo)通損耗(約1-2V),適合高壓大容量、低開(kāi)關(guān)頻率(通常低于1kHz)的應(yīng)用,如高壓直流輸電、工業(yè)加熱和電機(jī)軟啟動(dòng)。IGBT則在中低壓(通常<6.5kV)、高頻(1-100kHz)場(chǎng)景中表現(xiàn)出色,其開(kāi)關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)功率小,廣泛應(yīng)用于變頻器、新能源發(fā)電和電動(dòng)汽車。
貼片型晶閘管售價(jià)晶閘管的觸發(fā)方式包括直流、交流、脈沖觸發(fā)等。
單向晶閘管,也就是普通晶閘管(SCR),屬于四層三端的半導(dǎo)體器件,其結(jié)構(gòu)是 P-N-P-N。它有陽(yáng)極(A)、陰極(K)和門極(G)這三個(gè)端子。當(dāng)陽(yáng)極相對(duì)于陰極加上正向電壓,同時(shí)門極施加一個(gè)短暫的正向觸發(fā)脈沖時(shí),晶閘管就會(huì)從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。一旦導(dǎo)通,門極便失去控制作用,要使晶閘管關(guān)斷,只有讓陽(yáng)極電流減小到維持電流以下,或者給陽(yáng)極施加反向電壓。這種 “觸發(fā)導(dǎo)通、過(guò)零關(guān)斷” 的特性,讓單向晶閘管在可控整流、交流調(diào)壓等電路中得到了廣泛應(yīng)用。例如,在晶閘管整流器里,通過(guò)調(diào)整觸發(fā)角,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)直流輸出電壓的連續(xù)調(diào)節(jié),這在工業(yè)電機(jī)調(diào)速和電力系統(tǒng)中有著重要的應(yīng)用價(jià)值。
為了確保單向晶閘管在工作過(guò)程中的安全性和可靠性,必須設(shè)計(jì)完善的保護(hù)電路。過(guò)電壓保護(hù)電路能夠防止晶閘管因承受過(guò)高的電壓而損壞。常見(jiàn)的過(guò)電壓保護(hù)措施有阻容吸收電路和壓敏電阻保護(hù)。阻容吸收電路利用電容和電阻的組合,在過(guò)電壓出現(xiàn)時(shí)吸收能量,限制電壓的上升率。壓敏電阻則在電壓超過(guò)其擊穿電壓時(shí),呈現(xiàn)低電阻狀態(tài),將過(guò)電壓能量釋放掉。過(guò)電流保護(hù)電路用于防止晶閘管因過(guò)大的電流而燒毀。常用的過(guò)電流保護(hù)方法有快速熔斷器保護(hù)、過(guò)電流繼電器保護(hù)和電子保護(hù)電路??焖偃蹟嗥髂軌蛟陔娐烦霈F(xiàn)短路等故障時(shí)迅速熔斷,切斷電路,保護(hù)晶閘管。在設(shè)計(jì)保護(hù)電路時(shí),需要根據(jù)晶閘管的額定參數(shù)和實(shí)際工作環(huán)境,合理選擇保護(hù)元件的參數(shù),以確保保護(hù)電路的有效性。 快速晶閘管模塊具備極短的開(kāi)關(guān)時(shí)間,適用于高頻感應(yīng)加熱裝置。
普通晶閘管**基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管,就可以構(gòu)成可控整流電路。以**簡(jiǎn)單的單相半波可控整流電路為例,在正弦交流電壓U2的正半周期間,如果VS的控制極沒(méi)有輸入觸發(fā)脈沖Ug,VS仍然不能導(dǎo)通,只有在U2處于正半周,在控制極外加觸發(fā)脈沖Ug時(shí),晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。畫出它的波形(c)及(d),只有在觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)時(shí),負(fù)載RL上才有電壓UL輸出。Ug到來(lái)得早,晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就早;Ug到來(lái)得晚,晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就晚。通過(guò)改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)的時(shí)間,就可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值UL。在電工技術(shù)中,常把交流電的半個(gè)周期定為180°,稱為電角度。這樣,在U2的每個(gè)正半周,從零值開(kāi)始到觸發(fā)脈沖到來(lái)瞬間所經(jīng)歷的電角度稱為控制角α;在每個(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯,α和θ都是用來(lái)表示晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過(guò)改變控制角α或?qū)ń铅龋淖冐?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL,實(shí)現(xiàn)了可控整流。 晶閘管模塊集成多個(gè)芯片,提高功率密度和可靠性。貼片型晶閘管售價(jià)
晶閘管的門極觸發(fā)電壓(VGT)需滿足規(guī)格要求。光控晶閘管直銷
雙向晶閘管的參數(shù)選擇與應(yīng)用注意事項(xiàng)
選擇雙向晶閘管時(shí),需綜合考慮以下參數(shù):1)額定通態(tài)電流(IT (RMS)):應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流的有效值選擇,一般取 1.5-2 倍余量,以避免過(guò)載。例如,對(duì)于 10A 負(fù)載電流,可選擇 16A 額定電流的雙向晶閘管。2)額定電壓(VDRM/VRRM):需高于電路中可能出現(xiàn)的最大電壓峰值,通常取 2-3 倍安全裕量。在 220V 交流電路中,應(yīng)選擇耐壓 600V 以上的器件。3)門極觸發(fā)電流(IGT)和觸發(fā)電壓(VGT):根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路能力選擇,IGT 一般在幾毫安到幾十毫安之間。4)維持電流(IH):應(yīng)小于負(fù)載電流,確保雙向晶閘管導(dǎo)通后能維持狀態(tài)。應(yīng)用時(shí)還需注意:1)避免在潮濕、高溫環(huán)境下使用,以防性能下降。2)對(duì)于感性負(fù)載,需在負(fù)載兩端并聯(lián) RC 吸收網(wǎng)絡(luò),抑制反電動(dòng)勢(shì)。3)觸發(fā)脈沖寬度應(yīng)大于負(fù)載電流達(dá)到維持電流所需的時(shí)間,確??煽坑|發(fā)。4)安裝時(shí)需保證散熱良好,避免器件因過(guò)熱損壞。 光控晶閘管直銷