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SCR可控硅-SCR可控硅工作原理及应用

SCR全名Silicon Controlled Rectifier中文名:可控硅,是一种三端、三结、四层半导体器件,用于在电源电路中执行开关功能。有时SCR也称为晶闸管。

一、SCR 可控硅的构造:

SCR具有三个pn结,四层p型和n型半导体交替连接得到pnpn器件。三个端子分别取自外部 p 型层,称为阳极 (A),第二个取自外部 n 型层,称为阴极 (K),第三个取自内部 p 型层,称为栅极 (G)。


二、SCR可控硅 的工作原理:

在 SCR 中,负载与阳极串联。阳极相对于阴极始终保持正极。

1.当开路时:

当没有电压施加到栅极端子时,结J2被反向偏置,并且结J1和J3被正向偏置。由于三个结之一反向偏置,因此没有电流流过负载,因此 SCR 关闭。然而,如果施加的电压逐渐增加,就会达到反向偏置结 (J2) 击穿的阶段。SCR 现在开始导通并变为 ON。反向偏置结击穿且 SCR 导通时所施加的电压值称为击穿电压。

2.当栅极相对于阴极为正时:

通过在栅极端子处施加小的正电压,可以在更小的施加电压下使SCR导通。当施加栅极电压时,结 J3 正向偏置,结 J2 反向偏置。因此,来自n型层的电子开始穿过结J3向p型材料移动,并且空穴从p型材料向n型材料移动。由于空穴和电子穿过结 J3 的移动,栅极电流开始流动。由于栅极电流,阳极电流增加。增加的阳极电流使得结点 J2 上有更多的电子可用。这一过程的结果是,在很短的时间内,结点 J2 击穿,SCR 导通。

即使栅极端子处的电压被移除,SCR 阳极电流也不会减少。只能通过将施加的电压降至零来关闭 SCR。


三、可控硅参数:

1.击穿电压:如果未施加栅极电压,则 SCR 开启时所施加电压的最小值。对于市售 SCR,击穿电压范围为 50 V 至 500 V。

2.峰值反向电压 (PRV):它是可施加到 SCR 而不反向传导的最大反向电压(即阴极相对于阳极为正)。市售 SCR 的 PRV 高达 2.5 kV。

3.保持电流:当栅极打开时,SCR 从 ON 状态转为 OFF 时阳极电流的最大值。

4.正向电流额定值:SCR 在不损坏的情况下可以通过的阳极电流的最大值。

5.电路熔断额定值:它表示 SCR 的最大正向浪涌电流能力。它被定义为正向浪涌电流的平方与浪涌持续时间的乘积。

如果 SCR 电路中的电路熔断额定值超出,器件就会因功耗过大而损坏。


四、SCR可控硅的 I-V 特性:

它是在恒定栅极电流下 SCR 的阳极 - 阴极电压 (V) 和阳极电流 (I) 之间绘制的曲线。

1.正向特性:当阳极相对于阴极为正时,V 和 I 之间的曲线称为 SCR 的正向特性。如果电源电压从零开始增加,则当 SCR 开始导通时,达到一个点(A 点,该电压称为导通电压)。在这种情况下,可控硅两端的电压突然下降(曲线中虚线所示),并且大部分电源电压出现在负载两端。

2.反向特性:当阳极相对于阴极为负时,V 和 I 之间绘制的曲线称为反向特性。如果反向电压逐渐增加,首先阳极电流仍然很小(称为漏电流),在一定的反向电压下,发生雪崩击穿,可控硅开始反向导通(如第三象限曲线所示)。SCR 开始反向导通的最大反向电压称为反向击穿电压。


五、SCR可控硅的应用:

SCR 可用于以下应用

1.电源开关电路;

2.可控整流器;

3.交流电源控制电路;

4.直流并励电机的速度控制;

5.可控硅撬棒;

6.计算机逻辑电路;

7.定时电路;

8.逆变器;

9.电池充电稳压器;

10.温度控制系统。


六、总结:可控硅是一款应用比较广泛的电子元器件,在电路板都都可以见到他的身影。



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