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可控硅的结构与工作原理
发布时间:2024-10-23
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可控硅,又称为晶闸管,是一种具有广泛应用的半导体器件。它的出现极大地改变了电力电子领域的发展,为各种电子设备和电力控制系统提供了高效、可靠的控制手段。

 

类型用途

可控硅可分为单向可控硅和双向可控硅,单向可控硅主要用于直流电路的控制,而双向可控硅则适用于交流电路的控制。

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组成构成

单向可控硅是由四层半导体材料组成,形成三个 PN 结。它有阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)三个电极。

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双向可控硅是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件,从形式上可将其看成两只普通可控硅的组合,实际上它是由7只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。它有三个电极,分别是T1、T2、G,其中G为控制极,T1、T2为两个主电极。

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工作原理

单向可控硅工作原理基于 PN 结的特性。当阳极和阴极之间施加正向电压,且控制极施加触发电流时,可控硅就会导通。一旦导通,即使去掉触发电流,只要阳极和阴极之间仍保持正向电压,可控硅就会维持导通状态,直到电流减小到维持电流以下或者施加反向电压,可控硅才会关断。

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双向可控硅的工作原理与普通可控硅相同,它可以双向导通,即当G极和T2极相对于T1的电压均为正时,T2是阳极,T1是阴极;反之,当G极和T2极相对于T1的电压均为负时,T1变成阳极,T2为阴极。

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双向可控硅具有触发导通的特点,不管所加的触发信号电压UG对T1是正向还是反向,双向可控硅都能被触发导通。它的这个特点是普通可控硅所没有的。

应用领域

可控硅,在众多领域都有广泛的应用。

Ø 电力领域

在电力领域,常用于交流调压,通过控制导通角来调节输出电压,实现对灯光亮度、电机转速等的控制。

Ø 工业加热

在工业加热方面,用于电炉的温度控制,精 确调节功率,提高加热效率和产品质量。

Ø 电力电子设备

在电力电子设备中,如变频器、软启动器等,可控硅起到关键的功率变换和控制作用。

Ø 家用电器

在家用电器中,像洗衣机、空调等设备的电机调速和功率控制也常使用可控硅。

Ø 直流输电系统

在直流输电系统中,可控硅可用于高压直流输电的换流阀,实现电能的高效传输。


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