三端双向可控硅开关元件与晶闸管有何不同

晶闸管是一种单向导通的受控半导体开关。在打开状态下,它的行为类似于二极管,晶闸管的控制原理不同于晶体管,尽管它们都具有三个端子并具有放大电流的能力。

晶闸管

晶闸管输出 是阳极、阴极和控制电极。

阳极和阴极 — 这些是真空管或半导体二极管的电极。最好通过电路图上二极管的图像来记住它们。想象一下,电子以三角形的发散束离开阴极并到达阳极,那么三角形顶部的出口是带负电的阴极,相反的出口是带正电的阳极。

通过向相对于阴极的控制电极施加一定的电压,可以使晶闸管切换到导通状态。而要再次关断晶闸管,必须使其动作电流小于给定晶闸管的保持电流。

晶闸管装置

作为半导体电子元件的晶闸管由四个半导体(硅)层p和n组成。 图中,上端为阳极-p型区,下端为阴极-n型区,控制电极从侧面引出-p型区。电源连接到阴极,负载连接到阳极电路,其功率必须被控制。

以一定持续时间的信号作用于控制极,在电网正弦波周期的某一相位解锁晶闸管,很容易控制交流电路中的负载,当正弦波出现时晶闸管自动闭合电流过零。这是调节有源负载功率的一种简单且非常流行的方法。

晶闸管 - 三个二极管的电路

根据晶闸管的内部结构,在闭合状态下,可以表示为三个串联的二极管链,如图所示。可以看出,在闭合状态下,该电路不会在任何方向上通过电流。我们现在将晶闸管作为等效电路 晶体管.

晶体管的等效电路

可见,下部n-p-n三极管的基极电流足够大,会导致其集电极电流增大,立即成为上部p-n-p三极管的基极电流。

最上面的 pnp 晶体管现在导通,它的集电极电流被加到底部晶体管的基极电流上,并且由于该电路中的正反馈而保持打开状态。如果您现在停止向控制电极施加电压,则打开状态将保持不变。

为了锁定该电路,您需要以某种方式中断这些晶体管的公共集电极电流。图中显示了不同的关闭方法(机械和电子)。

三端双向可控硅

三端双向可控硅与晶闸管不同,它有六层硅,在导通状态下,它不是在一个方向而是在两个方向传导电流,就像一个闭合的开关。根据等效电路,可以表示为两个并联的晶闸管,只是控制极保持一公二用。而可控硅开合后,操作端子的电压极性必须反接或操作电流必须小于可控硅的保持电流。

三端双向可控硅的工作原理

如果三端双向可控硅开关用于控制交流或直流电路中负载的功率,则根据电流的极性和栅极电流的方向,每种情况都将首选某些控制方法。所有可能的极性组合(控制电极的和工作电路中的)都可以用四个象限的形式表示。

值得注意的是,象限 1 和 3 对应于控制交流电路中有源负载功率的常用方案,当控制电极和电极 A2 的极性在每个半周期重合时,在这种情况下,控制电极三端双向可控硅开关非常敏感。

另请参阅此主题:晶闸管和可控硅控制原理

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