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可控硅的结构与怎么鉴别可控硅

发布时间:2012-11-05  新闻来源:高科特半导体

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  结构与鉴别  
  可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件。实际上,可控硅的功用不仅是整流,它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路,实现将直流电变成交流电的逆变,将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电,等等。可控硅和其它半导体器件一样,其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现,使半导体技术从弱电领域进入了强电领域,成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。

 

  可控硅从外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三种,螺旋式的应用较多。可控硅有三个电极---阳极(A)阴极(C)和控制极(G)。它有管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构,共有三个PN结。可控硅和只有一个PN结的硅整流二极度管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引用,为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。在应用可控硅时,只要在控制极加上很小的电流或电压,就能控制很大的阳极电流或电压。目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅,50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。   

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  可控硅为什么其有“以小控大”的可控性呢?下面我们用图表-27来简单分析可控硅的工作原理。   

  首先,可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只NPN型号晶体管,而二、三四层组成另一只PNP型晶体管。其中第二、第三层为两管交迭共用。当在阳极和阴极之间加上一个正向电压Ea,又在控制极G和阴极C之间(相当BG1的基一射间)输入一个正的触发信号,BG1将产生基极电流Ib1,经放大,BG1将有一个放大了β1倍的集电极电流IC1。因为BG1集电极与BG2基极相连,IC1又是BG2的基极电流Ib2。BG2又把比Ib2(Ib1)放大了β2的集电极电流IC2送回BG1的基极放大。如此循环放大,直到BG1、BG2完全导通。实际这一过程是“一触即发”的过程,对可控硅来说,触发信号加入控制极,可控硅立即导通。导通的时间主要决定于可控硅的性能。

 

  可控硅这种通过触发信号(小的触发电流)来控制导通(可控硅中通过大电流)的可控特性,正是它区别于普通硅整流二极管的重要特征。

 

  普通可控硅的三个电极可以用万用表欧姆挡R×100挡位来测。大家知道,晶闸管G、K之间是一个PN结(a),相当于一个二极管,G为正极、K为负极,所以,按照测试二极管的方法,找出三个极中的两个极,测它的正、反向电阻,电阻小时,万用表黑表笔接的是控制极G,红表笔接的是阴极K,剩下的一个就是阳极A了。测试晶闸管的好坏,可以用刚才演示用的示教板电路。接通电源开关S,按一下按钮开关SB,灯泡发光就是好的,不发光就是坏的。

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秒速飞艇平台    鉴别可控硅三个极的方法很简单,根据P-N结的原理,只要用万用表测量一下三个极之间的电阻值就可以。

 

   阳极与阴极之间的正向和反向电阻在几百千欧以上,阳极和控制极之间的正向和反向电阻在几百千欧以上(它们之间有两个P-N结,而且方向相反,因此阳极和控制极正反向都不通)。

 

   控制极与阴极之间是一个P-N结,因此它的正向电阻大约在几欧-几百欧的范围,反向电阻比正向电阻要大。可是控制极二极管特性是不太理想的,反向不是完全呈阻断状态的,可以有比较大的电流通过,因此,有时测得控制极反向电阻比较小,并不能说明控制极特性不好。另外,在测量控制极正反向电阻时,万用表应放在R*10或R*1挡,防止电压过高控制极反向击穿。

 

秒速飞艇平台    若测得元件阴阳极正反向已短路,或阳极与控制极短路,或控制极与阴极反向短路,或控制极与阴极断路,说明元件已损坏。

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   可控硅一经触发导通后,由于循环反馈的原因,流入BG1基极的电流已不只是初始的Ib1,而是经过BG1、BG2放大后的电流(β1*β2*Ib1)这一电流远大于Ib1,足以保持BG1的持续导通。此时触发信号即使消失,可控硅仍保持导通状态只有断开电源Ea或降低Ea,使BG1、BG2中的集电极电流小于维持导通的最小值时,可控硅方可关断。当然,如果Ea极性反接,BG1、BG2由于受到反向电压作用将处于截止状态。这时,即使输入触发信号,可控硅也不能工作。反过来,Ea接成正向,而触动发信号是负的,可控硅也不能导通。另外,如果不加触发信号,而正向阳极电压大到超过一定值时,可控硅也会导通,但已属于非正常工作情况了。


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