可控硅模塊(晶閘管)原理解析

2021-04-06

可控硅模塊T在工作環節中,它的陽極A和陰極K與電源和負載聯接,組成可控硅模塊的主線路,可控硅模塊的門極G和陰極K與控制可控硅模塊的裝置聯接,組成可控硅模塊的控制電路。

從可控硅模塊的內部解析工作環節:

可控硅模塊是四層三端器件,它有J1、J2、J33個PN結圖1,能夠把它中間的NP分為兩部分,組成1個PNP型三極管和1個NPN型三極管的復合管圖2

當可控硅模塊承擔正向陽極電壓時,為使可控硅模塊導銅,需要使其承擔反向電壓的PN結J2失去阻擋功能。圖2中每一個晶體管的集電極電流量同時也是另1個晶體管的基極電流量。所以,2個互相復合的晶體管線路,當有充足的門機電流量Ig流入時,便會產生很強的正反饋,導致兩晶體管飽和導通,晶體管飽和導通。

設PNP管和NPN管的集電極電流量對應為Ic1和Ic2;發射極電流量對應為Ia和Ik;電流量放大系數對應為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,設流過J2結的反相漏電電流量為Ic0,

可控硅模塊的陽極電流量等同于兩管的集電極電流量和漏電流的總數:

Ia=Ic1+Ic2+Ic0或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0

若門極電流量為Ig,則可控硅模塊陰極電流量為Ik=Ia+Ig

進而能夠獲得可控硅模塊陽極電流量為:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式

硅PNP管和硅NPN管對應的電流量放大系數a1和a2隨其發射極電流量的變化而急劇變化如圖3 。
當可控硅模塊承擔正向陽極電壓,而門極未受電壓的情形下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)較小,故可控硅模塊的陽極電流量Ia≈Ic0晶閘關處在正向阻斷模式。當可控硅模塊在正向陽極電壓下,從門極G流入電流量Ig,由于充足大的Ig流經NPN管的發射結,進而提高起點流放大系數a2,產生充足大的極電極電流量Ic2流過PNP管的發射結,并提高了PNP管的電流量放大系數a1,產生更大的極電極電流量Ic1流經NPN管的發射結。這樣很強的正反饋環節迅速進行。從圖3,當a1和a2隨發射極電流量增加而(a1+a2)≈1時,式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,所以提高了可控硅模塊的陽極電流量Ia.這時候,流過可控硅模塊的電流量完全由主回路的電壓和回路電阻決定。可控硅模塊已處在正向導通模式。

式(1—1)中,在可控硅模塊導通后,1-(a1+a2)≈0,即便 這時門極電流Ig=0,可控硅模塊仍能維持原先的陽極電流Ia而繼續導通??煽毓枘K在導通后,門極已失去功能。

在可控硅模塊導通后,倘若不停的減少電源電壓或增大回路電阻,使陽極電流Ia減少到維持電流IH之下時,鑒于a1和a1迅速下降,當1-(a1+a2)≈0時,可控硅模塊恢復阻斷狀態。

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