可控硅原理及基本參數(shù)1
一．可控硅是可控硅整流器的簡稱。它是由三個PN結(jié)四層結(jié)構(gòu)硅芯片和三個電極組成的半導體器件。圖3-28是它的構(gòu)造、外觀設計和圖形符號。
可控硅的三個電極分別叫陽極(A)、陰極(K)和控制極(G)。當器件的陽極接負電位(相對陰極而言)時，從符號圖上可以看出PN結(jié)處于反向，具有類似二極管的反向特性。當器件的陽極上加正電位時(若控制極不接任何電壓)，在一定的電壓范圍內(nèi)，器件仍處于阻抗很高的關(guān)閉狀態(tài)。但當正電壓大于某個電壓(稱為轉(zhuǎn)折電壓)時，器件迅速轉(zhuǎn)變到低阻通導狀態(tài)。加在可控硅陽極和陰極間的電壓低于轉(zhuǎn)折電壓時，器件處于關(guān)閉狀態(tài)。此時如果在控制極上加有適當大小的正電壓(對陰極)，則可控硅可迅速被激發(fā)而變?yōu)閷顟B(tài)。可控硅一旦導通，控制極便失去其控制作用。就是，通斷撤退去柵極工作電壓晶閘管仍通斷，只能使元器件中的電流量瘦到小于某一標值或陰極與陽極氧化中間工作電壓減少到零或負數(shù)時，元器件才可修復到關(guān)掉情況。
可控硅的伏安特性曲線。
曲線I為正向阻斷特性。無控制極信號時，可控硅正向?qū)妷簽檎蜣D(zhuǎn)折電壓(UB0)；當有控制極信號時，正向轉(zhuǎn)折電壓會下降(即可以在較低正向電壓下導通)，轉(zhuǎn)折電壓隨控制極電流的增大而減小。當控制極電流大到一定程度時，就不再出現(xiàn)正向阻斷狀態(tài)了。
曲線Ⅱ為導通工作特性。可控硅導通后內(nèi)阻很小，管子本身壓降很低，外加電壓幾乎全部降在外電路負載上，并流過比較大的負載電流，特性曲線與二極管正向?qū)ㄌ匦韵嗨啤Ｈ絷枠O氧化工作電壓減少(或負載電阻提升)，導致陽極氧化電流量低于保持電流量IH時，晶閘管從通斷情況馬上變?yōu)轫樝蜃韪羟闆r，返回曲線圖I情況。
曲線Ⅲ為反向阻斷特性。當器件的陽極加以反向電壓時，盡管電壓較高，但可控硅不會導通(只有很小的漏電流)。只有反向電壓達到擊穿電壓時，電流才突然增大，若不加限制器件就會燒毀。正常工作時，外加電壓要小于反向擊穿電壓才能保證器件安全可靠地工作。
可控硅的重要特點是：只要控制極中通以幾毫安至幾十毫安的電流就可以觸發(fā)器件導通，器件中就可以通過較大的電流。運用這類特點可用以整流器、電源開關(guān)、直流變頻、交直流電源轉(zhuǎn)換、電動機變速、控溫、變光以及它全自動控制回路中。
二、可控硅的主要技術(shù)參數(shù)
1．正向阻斷峰值電壓(VPFU)
是指在控制極開路及正向阻斷條件下，可以重復加在器件上的正向電壓的峰值。此工作電壓要求為順向轉(zhuǎn)折點工作電壓值的90％。
2．反向阻斷峰值電壓(VPRU)
它是指在控制極斷路和額定結(jié)溫度下，可以重復加在器件上的反向電壓的峰值。此工作電壓要求為最大反方向檢測工作電壓值的90％。
3．額定正向平均電流(IF)
在工作溫度為+50C時，元器件通斷(規(guī)范熱管散熱標準)可持續(xù)根據(jù)直流(即指供電力網(wǎng)供求平衡的開關(guān)電源頻率．通常為60Hz或65Hz，在我國要求為60Hz)正弦半波電流量的均值。
4．正向平均壓降(UF)
在要求的標準下，元器件通以額定值順向均值電流量時，在陽極氧化與陰極中間電流的均值。
5．維持電流(IH)
在操縱極斷掉時，元器件維持通斷情況所必不可少的最少順向電流量。
6．控制極觸發(fā)電流(Ig)
陽極氧化與陰極中間加直流電6V工作電壓時，使晶閘管徹底通斷所必不可少的最少操縱極交流電流。
7．控制極觸發(fā)電壓(Ug)
就是指從阻隔變化為通斷情況時操縱極上所加的最少交流電壓。