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晶閘管是什麼？晶閘管的工作原理和特性

晶閘管是不完全控制的電力電子鑰匙。通常在技術書籍中，您可以看到這個設備的另一個名稱 - 單操作晶閘管。換句話說，在控制信號的影響下，它被轉換為一個狀態 - 導通狀態。如果要指定，它包括一個鏈。要關閉它，有必要創建特殊條件，確保電路中的正向電流下降到零。

特點晶閘管

晶閘管開關只能在正向傳導，而在閉合狀態下，它不僅可以承受直流電壓，而且可以承受反向電壓。晶閘管的結構是四層結構，有三個結論：

陽極（用字母A表示）。
陰極（C或K字母）。
控制電極（Y或G）。

晶閘管有一整套伏安特性，可用於判斷元件的狀態。晶閘管是非常強大的電子開關，它們能夠切換電壓，其中電壓可以達到5000伏，電流強度為5000安培（頻率不超過1000赫茲）。

直流電路中的晶閘管工作

傳統的晶閘管通過向控制端施加電流脈衝而導通。此外，它必須是正的（相對於陰極）。瞬態過程的持續時間取決於負載（電感，有源）的性質，當前脈衝的控制電路的幅度和增長率，半導體晶體的溫度，以及電路中可用的可控矽上施加的電流和電壓。電路的特性直接取決於使用的半導體元件的類型。

在晶閘管所在的電路中，出現高電壓上升是不可接受的。即，元件自發地接通的值（即使控制電路中沒有信號）。但同時，控制信號應具有非常高的特性斜率。

關閉方式

晶閘管有兩種類型的換向：

自然。
強制。

現在更多關於每一種。當晶閘管在交流電路中工作時，自然發生。並且當電流下降到零時發生這種切換。但是您可以通過多種不同的方式實施強制切換。什麼樣的晶閘管控制選擇，解決方案設計師，但值得分開討論每種類型。

強制切換的最典型的方法是連接一個預充電按鈕（鍵）的電容器。 LC電路包含在晶閘管控制電路中。該鏈還包含充滿電的電容器。在瞬態過程中，電流波動發生在負載電路中。

強制切換方法

還有幾種類型的強制切換。通常使用具有相反極性的開關電容器的電路。例如，該電容器可以通過一些輔助晶閘管連接到電路。在這種情況下，會發生向主（工作）晶閘管的放電。這將導致以下事實：針對主晶閘管的直流電流的電容器電流將有助於將電路中的電流降低到零。因此，晶閘管將關閉。這是因為晶閘管器件具有自己的特性，只有它的特性。

還有連接LC鏈的電路。他們被排出（和波動）。一開始，放電電流流向工人，並且在它們的值均衡之後，晶閘管關閉。之後，電流從振盪電路通過晶閘管流向半導體二極管。同時，只要電流流過，就可以向晶閘管施加電壓。它的模數等於二極管兩端的電壓降。

交流電路中的晶閘管工作

如果可控矽包含在交流電路中，則可執行以下操作：

啟用或禁用具有主動負載或主動負載的電路。
由於能夠調整控制信號的時序，更改通過負載的電流的平均值和實際值。

晶閘管鍵有一個特徵 - 它們只在一個方向上傳導電流。因此，如果需要在交流電路中使用它們，則需要應用逆並聯包含。實際和平均電流值可能因為晶閘管信號的定時不同而變化。同時，晶閘管的功率必須達到最低要求。

相位控制方法

通過強制式切換的相位控制方法，通過改變相位之間的角度來調整負載。人工換向可以在專用電路的幫助下進行，或者需要使用完全控制（鎖定）晶閘管。在它們的基礎上，一般來說，充電器是建立在晶閘管上的，它允許您根據電池的充電水平來調節電流。

脈衝寬度控制

它也被稱為其PWM調製。在晶閘管打開期間，施加控制信號。轉換開路，負載上有一些電壓。在關閉期間（在整個瞬態過程中），不會給出控制信號，因此晶閘管不會導通電流。執行相位控制時，電流曲線不是正弦曲線，電壓波形發生變化。因此，對於高頻干擾（發生不兼容）也是消費者的故障。一個簡單的設計在晶閘管上有一個穩壓器，沒有問題就可以改變必要的值。而且您不需要使用大量的LATR。

晶閘管，可鎖定

晶閘管是用於切換高電壓和電流的非常強大的電子開關。但他們有一個巨大的缺點 - 管理不完善。更具體地說，這是由於關閉晶閘管的事實，必須創造正向電流將降至零的條件。

這是對使用晶閘管施加一些限制，並且還使基於它們的電路複雜化。為了擺脫這些缺陷，已經開發了特殊的晶閘管設計，其被來自一個控制電極的信號鎖定。它們被稱為雙作用或可鎖定晶閘管。

鎖定晶閘管設計

p-p-p-pY晶閘管的四層結構具有自己的特點。它們使它們與傳統晶閘管不同。現在關於元素的完全可控性。正向的電壓特性（靜態）與簡單的晶閘管相同。這只是一個直流晶閘管可以傳遞更多的價值。但是鎖定晶閘管沒有阻塞大反向電壓的功能。因此，有必要將其與半導體二極管反並聯。

鎖晶閘管的一個特徵是直流電壓明顯下降。要進行跳閘，需要將強大的電流脈衝（負值，以1：5的比例與直流電流值）應用到控制端子。但只有脈衝持續時間應盡可能小 - 10 ... 100μs。鎖定晶閘管的限制電壓和電流值低於傳統的。差異在25-30％左右。

晶閘管類型

以上我們認為是鎖定的，但仍然有許多類型的半導體晶閘管，這也值得一提。在各種設計（充電器，開關，電源控制器）中，使用了某些類型的晶閘管。在某處需要通過提供光流來進行控制，因此使用光學可控矽。其特徵在於在控制電路中使用對光敏感的半導體晶體。晶閘管的參數不同，都具有自己的特點，只有它們的特性。因此，至少在一般情況下，需要考慮這些半導體的種類以及可以應用於哪些。所以，這是整個列表和每個類型的主要功能：

二極管晶閘管。該元件的等價物是晶閘管，其連接有並聯的半導體二極管。
二極管（二極管晶閘管）。如果超過一定的電壓水平，它可以進入總導電率的狀態。
Triac（對稱晶閘管）。相當於兩個晶閘管相反方向連接。
晶閘管逆變器高速換向高速差（5 ... 50μs）。
具有 FET 控制的晶閘管。通常可以滿足基於MOSFET的設計。
光閘晶閘管，由光流控制。

實施元素保護

晶閘管是對直流和直流升壓速率至關重要的器件。對於它們以及對於半導體二極管來說，反向恢復電流的流動是特徵，其非常快速且急劇下降到零值，加劇了過電壓的可能性。這種過電壓的結果是，具有電感的所有電路元件中的電流（即使是用於安裝線路的非常小的電感器，電路板的路徑）的電流突然停止存在。為了實現保護，需要使用各種電路，在動態工作模式下，可以保護其免受高壓和電流的影響。

通常，進入操作晶閘管的電路的電壓源的感應電阻具有這樣的值，即足以在電路中不再包括一些額外的電感。因此，實際上，通常使用成形切換路徑的鏈條，這在切斷可控矽時顯著地降低了電路中的過電壓的速度和電平。電容電阻鏈最常用於這些目的。它們與晶閘管並聯連接。這種電路的電路修改有很多種類型，以及它們的計算方法，晶閘管在不同模式和條件下的操作參數。但是形成鎖晶閘管的開關路徑的鏈將與晶體管相同。