可控矽工作解析
發布時間:2023-04-25 來源:Littelfuse 責任編輯:wenwei
【導讀】可控矽又叫晶閘管,和其它半導體器件一樣,具有體積小、效率高、穩定性好、工作可靠等優點。可控矽作為非常成熟的半導體器件,從弱電到強調,消費電子到工業等都得到廣泛應用,可以作為整流、無觸點電路開關以及逆變應用等,本章重點對於其結構以及等效電路展開分析,有助於讀者加深對於可控矽產品的了解與認知。
kekongguicongdianqifuhaoshangxiangbiyuerjiguanduoleyigemenjiyinjiao,conggongnengshanglaishuodoushuyuzhengliuqi,kekongguitongguomenjidekongzhikeyishixiandaotongjiaodetiaozheng。sicengPN結的結合,可以拆成PNP三極管與NPN三極管複合結構,其中PNP的基極與NPN集電極連接,PNP集電極與NPN基極連接,構成了自鎖回路。
當門極有足夠驅動信號給到時,下管NPN導通工作,上管PNP門極通過下管NPN集電極給到的驅動電流,使得上官PNPyedaotong,tongguohusuodianludezhengfankui,shidelianggesanjiguanjinrubaohedaotongmoshi,cishiyijingwuxuwaibujixutigongqudongxinhao。conggongzuoyuanlishanglaikan,kekongguishuyubankongxingqijian,zhikekongzhiqikaitong,guanduantiaojianweizhuhuiluzhongdianliuguolingshi。
可控矽分單向可控矽和雙向可控矽兩種。雙向可控矽也叫三端雙向可控矽,簡稱TRIAC。雙向可控矽在結構上相當於兩個單向可控矽反向連接,這種可控矽具有雙向導通功能。其通斷狀態由門極決定,在門極上加正脈衝(或負脈衝)可使其正向(或反向)導通。下圖為正向與反向可控矽以及兩者結合起來的雙向可控矽。
從結構上可以看到雙向可控矽PN結的結合方式要複雜很多,不管是陰極、陽極還是門極,其中都是由PN兩個結同時構成,下麵對於其工作象限展開解析,就能更容易理解其工作機理。
第一象限
門極與MT1兩端施加正驅動信號,門極的P結與MT1的N結構成導通路徑,此時在MT2與MT1兩端施加正向電壓,即Vmt2-mt1>0,相應的MT2 P結介入導通,因此構成了自上而下的PNN與NPN結構與電流路徑,因此工作在第一象限,驅動電壓與主回路工作電壓同為正。
第二象限
門極與MT1兩端施加負驅動信號,主電路當中Vmt2-mt1為正,等效電路如下圖,可見此時左側NPN1電壓Vmt1-g為正壓,此時左側NPN1三極管導通,對應的上管PNP基極得到驅動信號從而導通,繼而NPN2基極得到驅動信號導通,此時去掉門極信號,上管PNP與下管NPN2已經構成正反饋自鎖電路,第二象限工作電壓為負,驅動電壓為正。
第三象限
門極與MT1繼續施加負壓驅動信號,主電路Vmt2-mt1為負,等效電路圖如下,此時NPN1因為驅動負壓的存在而開始導通工作,NPN2基極與NPN1基極相通,因此NPN2有了驅動信號而導通,PNP基極在NPN2導通之後有了驅動電流導通,拉動NPN3導通,之後構成正反饋自鎖電路。此時工作在第三象限,工作電壓與驅動電壓同時為負。
第四象限
門極與MT1施加正壓驅動信號,主電路Vmt2-mt1為負,等效電路圖如下,其中NPN1在門極驅動信號加持下導通,NPN2基極與NPN1共用,因此NPN2導通,給PNP基極帶來驅動電流,同樣的NPN3導通,從而構成正反饋自鎖電路,此時的門極電壓為正,主電路工作電壓為負。
常用的雙向可控矽有兩種類型,標準的四象限、優化型型的三象限,三象限可控矽是通過在MT2端發射極做了特殊處理,防止其在第四象限導通,提高了換流能力,對於變化較大的負載,尤其是感性負載具有較大的dv/dt變化,容易引起可控矽的誤導通,因此三象限可控矽增強了抗噪性,減少對保護電路的要求,以及提高防誤觸發能力。
可控矽變形:Sidactor,也叫固體放電管,是一種不需要觸發引腳就能工作的可控矽。
可控矽常用的觸發方式為門極觸發,但還有一些不被人所熟知的觸發方式,比如:高dv/dt,溫(wen)度(du)觸(chu)發(fa),光(guang)觸(chu)發(fa)等(deng),固(gu)體(ti)放(fang)電(dian)管(guan)就(jiu)是(shi)利(li)用(yong)可(ke)控(kong)矽(gui)的(de)特(te)性(xing),在(zai)觸(chu)發(fa)方(fang)式(shi)做(zuo)了(le)優(you)化(hua),因(yin)此(ci)去(qu)除(chu)了(le)對(dui)於(yu)門(men)極(ji)引(yin)腳(jiao)的(de)需(xu)求(qiu),結(jie)構(gou)如(ru)下(xia),在(zai)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)超(chao)過(guo)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)時(shi),固(gu)體(ti)放(fang)電(dian)管(guan)導(dao)通(tong),工(gong)作(zuo)特(te)性(xing)跟(gen)雷(lei)擊(ji)常(chang)用(yong)的(de)氣(qi)體(ti)放(fang)電(dian)管(guan)類(lei)似(si),作(zuo)為(wei)半(ban)導(dao)體(ti)產(chan)品(pin),其(qi)具(ju)有(you)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)快(kuai)、漏電流小、wushoumingshuaijianyijikekaoxinggaodengyoudian,changyongyutongxinduankoudelangyongbaohu,yijiyuyamindianzudapeizuoweidianyuanshuruduandeleijibaohu,keyiyouxiaojiangdicanya,duiyugonglvqijianyougenghaodebaohuxiaoguo。
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