為什麼可控硅需要觸發?

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可控硅導通需要有兩個條件,一是在陽極和陰極之間加正向電壓,二是在控制極加觸發電壓,兩個條件同時具備可控硅才能導通。根據題主的描述,可控硅並不是單純的兩個二極管串聯,雖然從結構示意圖上看起來是兩個PN結串在一起,但實際上單向可控硅卻是由三個PN結組成的四層半導體,詳細介紹請看下面。





可控硅原理

可控硅的內部結構是由三個PN結組合而成,第一個為最上端的PN結,第二個是中間的反向PN結NP,第三個是最下端的PN結,而控制極是在第三層P型區引出的,目的就是為了給第二個PN結提供偏置電壓,將其導通後,再在可控硅兩端的陽極和陰極上加正向電壓才會整個導通,其整體結構就相當於兩個不同管型的三極管連接,如下圖所示,而不是兩個二極管串聯。

可控硅導通需要有兩個條件:1,在陽極和陰極之間加正向電壓。2,同時在控制極加觸發電壓。兩個條件缺一不可,可控硅才會處於導通狀態,不過一旦導通之後,即使撤去控制極電壓,只要陽極和陰極之間有正向電壓,可控硅依然導通。也就是說控制極在可控硅導通之後即失去了作用。

那麼可控硅導通之後如何關斷呢?可控硅關斷也有兩個條件:1,使可控硅的正向導通電流低於其工作維持電流,將電源關閉。2,使陽極和陰極間的電壓反向。兩個條件只要具備其一即可,比如交流電通過單向可控硅之後,在交流電壓過零點之後,可控硅的陽極和陰極之間會因為承受反向電壓而關閉,在反向期間,即使在控制極施加觸發信號可控硅也不會導通。所以,單向可控硅也具有整流的作用。

綜上所述,單向可控硅相當於兩個三極管連接在一起,絕不會相當於兩個二極管拼湊,而雙向可控硅則相當於兩個單向可控硅反向連接在一起,原理和單向可控硅類似,但它可以正反兩個方向導通。


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有觸點設備在大功率系統中,容易產生打火拉弧現象,輕則導致觸點燒毛,重則導致觸點熔接而損壞電路甚至整個設備。而用可控硅如拉弧打火,噪聲等現象就不存在了,而且安全可靠、使用壽命長,是無觸點理想元件。


為什麼可控硅需要觸發?這個得從可控硅得陽極伏安特性曲線入手,也就是說可控硅具有陽極伏安特性,也是可控硅的內部結構所決定的。

一支可控硅是由PNPN四層構成,然後再把這四層分成兩部分,再把每一部分繪製成晶體管,繪製好的可控硅再把它按電路圖連接好,它的過程如下a~e圖所示。
根據上e圖的連接電路,電源Eg在晶體管Tr2的b,e之間提供電流Ig,那麼晶體管Tr2的集電極將會有Ic2=B2×Ig的電流流過。而從e圖中看的出,此時Ic2的電流恰好是晶體管Tr1的基極電流,因此晶體管Tr1發射極將產生的電流為(B1+1)Ic2~B1Ic2,即B1.B2.Ig的發射極電流。從其連接電路圖中可知,此時晶體管Tr1的發射極電流又是晶體管Tr2的基極注入電流,又經過晶體管Tr2又一次放大,使得Tr2的電流進一步增加。這樣循環下去在很短時間內則晶體管Tr1與Tr2就會達到飽和導通,此時e圖中A,C之間的電壓會降至1V之內,那麼負載電流流過可控硅幾乎由e圖的電阻R所決定。

綜上所述,e圖的電源Eg不是隨意加就會使可控硅觸發導通,而是需要滿足條件。晶體管Tr1的電流放大係數與晶體管Tr2的電流放大係數之和不低於1,可控硅才能由阻斷到觸發導通。因此一個好的可控硅晶體管Tr1的電流放大係數很低,而Tr2的電流放大係數也不是很高的,正常情況下它們的係數之和是低於1的,也就是說可控硅是在阻斷狀態的。因此只要Ig電流逐漸增加,它們之間的電流係數之和會慢慢增加,直至不低於1,此時可控硅由阻斷態變成導通態。只要它導通後它們的電流係數之和是不低於1的,這個時候不管有沒有電流Ig,可控硅是仍然保持導通的狀態。


因此可控硅作為無觸點設備,在大功率系統中應用,不會打火拉弧,產生噪聲。相比傳統的繼電器安全性好多了,不僅可靠還使用壽命長。


工業自動化小白


前面那哥們寫的壓根就是複製粘貼湊字數,為啥可控硅需要觸發?它的觸發原理相信題主已經很明白了,什麼PN節啥的就不再贅述了,主要講一下它觸發的作用。

可控硅的作用是整流逆變,簡而言之就是波形的變換,在變換的過程中,為了使整流或逆變的效果接近於理想波形,此時就需要控制它的觸發角以及導通時間,用來在需要的位置導通需要的時間,從而留下需要的那一部分波形。具體題主可以去看一下六橋壁以及二十四橋壁波形變換後的效果對比,具體不詳細說明了,內容較多。


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