晶闸管也称可控硅,是一种能够像闸门一样控制电流大小的半导体器件。因此,晶闸管具有开关控制、电压调整和整流等功能。晶闸管的种类较多,强电电路采用的晶闸管主要有单向晶闸管和双向晶闸管两种。常见的晶闸管实物如图2-23所示。
1.单向晶闸管
单向晶闸管也叫单向可控硅,它的英文缩写为SCR。由于单向晶闸管具有成本低、效率高、性能可靠等优点,所以被广泛应用在开关控制、可控整流、交流调压、逆变电源、开关电源等电路中。
(1)单向晶闸管的构成
单向晶闸管由PNPN四层半导体构成,而它等效为两个三极管,它的三个引脚(电极)的功能分别是: G极为控制极(或称门极)、A极为阳极、K极为阴极。单向晶闸管的结构、等效电路和电路符号如图2-24所示。
(2)单向晶闸管的基本特性
通过单向晶闸管的等效电路可知,单向晶闸管由一只NPN型三极管VT1和一只PNP型三极管VT2组成。当单向晶闸管的A极和K极之间加上正极性电压时,它并不能导通,只有它的G极有触发电压输入后,它才能导通。这是因为单向晶闸管G极输入的电压加到VTl的基极,使它导通,它的集电极电位为低电平,致使VT2导通,此时VT2集电极输出的电压又加到VTI的基极,维持VT1的导通状态。因此,单向晶闸管导通后,即使G极不再输入导通电压,它也会维持导通状态。只有使A极输入的电压足够小或为A、K极间加反向电压,单向晶闸管才能关断。
(3)晶闸管整流
图2-25所示是一种典型的晶闸管整流电路。控制电路产生的矩形触发脉冲加到两个单向晶闸管VS1、VS2的G极。当触发脉冲为高电平时,VS1、VS2导通,对变压器T输出的交流电压进行整流;当触发脉冲为低电平期间,VS1、 VS2在交流电过零时截止。这样,在触发脉冲的作用下vS1、VS2就可以完成整流工作。另外,通过控制VS1、vS2的导通时间,就可以改变输出电压的大小。
2. 双向晶闸管
双向晶闸管也叫双向可控硅,它的英文缩写为TRIAC。由于双向晶闸管具有成本低、效率高、性能可靠等优点,所以被广泛应用在交流调压、电动机调速、灯光控制等电路中。
(1)双向晶闸管的构成
双向晶闸管是两个单向晶闸管反向并联而成的,所以它具有双向导通性能,即G极输入触发电流后,无论T1、T2间的电压方向如何,它都能够导通。双向晶闸管的等效电路和电路符号如图2-26所示。
(2)双向晶闸管的导通方式
双向晶闸管与单向晶闸管的主要区别是可以双向导通,并且有四种导通方式,如图2-27所示。
当G极、T2极输入的电压相对于T1极输入的电压为正时,电流流动方向为T2到T1,T2为阳极、T1 为阴极。
当G极、T1 极输入的电压相对于T2极输入的电压为负时,电流流动方向为T2到T1,T2为阳极、T1为阴极。
当G极、T1极输入的电压相对于T2极输入的电压为正时,电流流动方向为T1到T2,T1为阳极、T2为阴极。
当G极、T2 极输入的电压相对于T1极输入的电压为负时,电流流动方向为T1到T2,T1为阳极、T2为阴极。
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