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单向可控硅
阅读:23903时间:2010-09-09 14:55:04

  单向可控硅是一种可控整流电子元件,能在外部控制信号作用下由关断变为导通,但一旦导通,外部信号就无法使其关断,只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比,单向可控硅正向导通受控制极电流控制;与具有两个PN结的三极管相比,差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。

原理

  可控硅导通条件:一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压,二是控制极也要加正向电压。以上两个条件必须同时具备,可控硅才会处于导通状态。另外,可控硅一旦导通后,即使降低控制极电压或去掉控制极电压,可控硅仍然导通。

  可控硅关断条件:降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压,使阳极电流小于最小维持电流以下。

区别

  双向可控硅具有两个方向轮流导通、关断的特性。双向可控硅实质上是两个反并联的单向可控硅,是由NPNPN五层半导体形成四个PN结构成、有三个电极的半导体器件。由于主电极的构造是对称的(都从N层引出),所以它的电极不像单向可控硅那样分别叫阳极和阴极,而是把与控制极相近的叫做电极A1,另一个叫做第二电极A2。双向可控硅的主要缺点是承受电压上升率的能力较低。这是因为双向可控硅在一个方向导通结束时,硅片在各层中的载流子还没有回到截止状态的位置,必须采取相应的保护措施。双向可控硅元件主要用于交流控制电路,如温度控制、灯光控制、防爆交流开关以及直流电机调速和换向等电路。

  单向可控硅和双向可控硅,都是三个电极。单向可控硅有阴极(K)、阳极(A)、控制极(G)。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成。即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连,其引出端称T2极,其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连,其引出端称T2极,剩下则为控制极(G)。

  1、单、双向可控硅的判别:先任测两个极,若正、反测指针均不动(R×1挡),可能是A、K或G、A极(对单向可控硅)也可能是T2、T1或T2、G极(对双向可控硅)。若其中有一次测量指示为几十至几百欧,则必为单向可控硅。且红笔所接为K极,黑笔接的为G极,剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧,则必为双向可控硅。再将旋钮拨至R×1或R×10挡复测,其中必有一次阻值稍大,则稍大的一次红笔接的为G极,黑笔所接为T1极,余下是T2极。

  2、性能的差别:将旋钮拨至R×1挡,对于1~6A单向可控硅,红笔接K极,黑笔同时接通G、A极,在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极,指针应指示几十欧至一百欧,此时可控硅已被触发,且触发电压低(或触发电流小)。然后瞬时断开A极再接通,指针应退回∞位置,则表明可控硅良好。

  对于1~6A双向可控硅,红笔接T1极,黑笔同时接G、T2极,在保证黑笔不脱离T2极的前提下断开G极,指针应指示为几十至一百多欧(视可控硅电流大小、厂家不同而异)。然后将两笔对调,重复上述步骤测一次,指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧,则表明可控硅良好,且触发电压(或电流)小。

  若保持接通A极或T2极时断开G极,指针立即退回∞位置,则说明可控硅触发电流太大或损坏。可按图2方法进一步测量,对于单向可控硅,闭合开关K,灯应发亮,断开K灯仍不息灭,否则说明可控硅损坏。

  对于双向可控硅,闭合开关K,灯应发亮,断开K,灯应不息灭。然后将电池反接,重复上述步骤,均应是同一结果,才说明是好的。否则说明该器件已损坏。

引脚区分

  对可控硅的引脚区分,有的可从外形封装加以判别,如外壳就为阳极,阴极引线比控制极引线长。从外形无法判断的可控硅,可用万用表R×100或R×1K挡,测量可控硅任意两管脚间的正反向电阻,当万用表指示低阻值(几百欧至几千欧的范围)时,黑表笔所接的是控制极G,红表笔所接的是阴极C,余下的一只管脚为阳极A。

性能检测

  可控硅质量好坏的判别可以从四个方面进行。是三个PN结应完好;第二是当阴极与阳极间电压反向连接时能够阻断,不导通;第三是当控制极开路时,阳极与阴极间的电压正向连接时也不导通;第四是给控制极加上正向电流,给阴极与阳极加正向电压时,可控硅应当导通,把控制极电流去掉,仍处于导通状态。

  用万用表的欧姆挡测量可控硅的极间电阻,就可对前三个方面的好坏进行判断。具体方法是:用R×1k或R×10k挡测阴极与阳极之间的正反向电阻(控制极不接电压),此两个阻值均应很大。电阻值越大,表明正反向漏电电流愈小。如果测得的阻值很低,或近于无穷大,说明可控硅已经击穿短路或已经开路,此可控硅不能使用了。

  用R×1k或R×10k挡测阳极与控制极之间的电阻,正反向测量阻值均应几百千欧以上,若电阻值很?#8221;砻骺煽毓杌鞔┒搪贰?/FONT>

  用R×1k或R×100挡,测控制极和阴极之间的PN结的正反向电阻在几千欧左右,如出现正向阻值接近于零值或为无穷大,表明控制极与阴极之间的PN结已经损坏。反向阻值应很大,但不能为无穷大。正常情况是反向阻值明显大于正向阻值。

  万用表选电阻R×1挡,将黑表笔接阳极,红表笔仍接阴极,此时万用表指针应不动。红表笔接阴极不动,黑表笔在不脱开阳极的同时用表笔尖去瞬间短接控制极,此时万用表电阻挡指针应向右偏转,阻值读数为10欧姆左右。如阳极接黑表笔,阴极接红表笔时,万用表指针发生偏转,说明该单向可控硅已击穿损坏。

结构及控制

  单向可控硅为具有三个 PN 结的四层结构,由最外层的 P 层、N 层引出两个电极——阳 极 A 和阴极 K,由中间的 P 层引出控制极 G。电路符号好像为一只二极管,但好多一个引 出电极——控制极或触发极 G。SCR 或 MCR 为英文缩写名称。

  从控制原理上可等效为一只 PNP 三极管与一只 NPN 三极管的连接电路, 两管的基极电 流和集电极电流互为通路,具有强烈的正反反馈作用。一旦从 G、K 回路输入 NPN 管子的 基极电流,由于正反馈作用,两管将迅即进入饱合导通状态。可控硅导通之后,它的导通状 态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持,即使控制电流(电压)消失,可控硅仍处于导通 状态。控制信号 UGK 的作用仅仅是触发可控硅使其导通,导通之后,控制信号便失去控制 作用。

  单向可控硅的导通需要两个条件:

  1) 、A、K 之间加正向电压;

  2) 、G、K 之间输入一个正向触发电流信号,无论是直流或脉冲信号。

  若欲使可控硅关断,也有两个关断条件:

  1) 、使正向导通电流值小于其工作维持电流值;

  2) 、使 A、K 之间电压反向。

  可见,可控硅器件若用于直流电路,一旦为触发信号开通,并保持一定幅度的流通电流 的话,则可控硅会一直保持开通状态。除非将电源开断一次,才能使其关断。若用于交流电 路,则在其承受正向电压期间,若接受一个触发信号,则一直保持导通,直到电压过零点到 来,因无流通电流而自行关断。在承受反向电压期间,即使送入触发信号,可控硅也因 A、 K 间电压反向,而保持于截止状态。 可控硅器件因工艺上的离散性,其触发电压、触发电流值与导通压降,很难有统一的标 1 准。可控硅器件控制本质上如同三极管一样,为电流控制器件。功率越大,所需触发电流也 越大。触发电压范围一般为 1.5V—3V 左右,触发电流为 10mA—几百 mA 左右。峰值触发 电压不宜超过 10V,峰值触发电流也不宜超过 2A。A、K 间导通压降为 1—2V。

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