KPD 4200-58 中车CRRC可控硅

为保证晶闸管准确可靠工作，对触发脉冲提出下列要求：
1、触发脉冲要有合适的幅度，一般为 4 ~ 10 V 之间；
2、触发脉冲的上升沿要陡，以保证触发的准确性，一般触 发脉冲的上升时间要求在 10 s 以下； 
3、触发脉冲要有足够的宽度，其脉宽不能少于 6 ?s，一般 在 20 ~ 50 s；
4、触发脉冲与主电路电源电压同步，以保证晶闸管每个周 期导通的起始点相同；
5、触发脉冲要有一定移相范围，单相可控整流阻性负载时， 大移相范围在 0 ~ 180。
晶闸管的发展历史及制约因素
半导体的出现成为20世纪现代物理学其中一项重大的突破，标志着电子技术的诞生。而由于不同领域的实际需要，促使半导体器件自此分别向两个分支快速发展，其中一个分支即是以集成电路为代表的微电子器件，特点为小功率、集成化，作为信息的检出、传送和处理的工具；而另一类就是电力电子器件，特点为大功率、快速化。1955年，美国通用电气公司研发了世界上个以硅单晶为半导体整流材料的硅整流器（SR），1957年又开发了**用于功率转换和控制的可控硅整流器（SCR）。由于它们具有体积小、重量轻、效率高、寿命长的优势，尤其是SCR能以微小的电流控制较大的功率，令半导体电力电子器件成功从弱电控制领域进入了强电控制领域、大功率控制领域。在整流器的应用上，晶闸管迅速取代了整流器（引燃管），实现整流器的固体化、静止化和无触点化，并获得巨大的节能效果。从1960年始，由普通晶闸管相继出了快速晶闸管、光控晶闸管、不对称晶闸管及双向晶闸管等各种特性的晶闸管，形成一个庞大的晶闸管家族。
但晶闸管本身存在两个制约其继续发展的重要因素。一是控制功能上的欠缺，普通的晶闸管属于半控型器件，通过门较（控制较）只能控制其开通而不能控制其关断，导通后控制较即不再起作用，要关断必须切断电源，即令流过晶闸管的正向电流小于维持电流。由于晶闸管的关断不可控的特性，必须另外配以由电感、电容及开关器件等组成的强迫换流电路，从而使装置体积，成本增加，而且系统较为复杂、可靠性降低。二是因为此类器件立足于分立元件结构，开通损耗大，工作频率难以提高，限制了其应用范围。1970年代末，随着可关断晶闸管（GTO）日趋成熟，成功克服了普通晶闸管的缺陷，标志着电力电子器件已经从半控型器件发展到全控型器件

晶闸管的检测
1、判别各电极：根据普通晶闸管的结构可知，其门较G与阴极K较之间为一个PN结，具有单向导电特性，而阳极A与门较之间有两个反极性串联的PN结。因此，通过用万用表的R×100或R×1 k Q档测量普通晶闸管各引脚之间的电阻值，即能确定三个电极。具体方法是：将万用表黑表笔任接晶闸管某一较，红表笔依次去触碰另外两个电极。若测量结果有一次阻值为几千欧姆(kΩ)，而另一次阻值为几百欧姆(Ω)，则可判定黑表笔接的是门较G。在阻值为几百欧姆的测量中，红表笔接的是阴极K，而在阻值为几千欧姆的那次测量中，红表笔接的是阳极A，若两次测出的阻值均很大，则说明黑表笔接的不是门较G，应用同样方法改测其他电极，直到找出三个电极为止。也可以测任两脚之间的正、反向电阻，若正、反向电阻均接近无穷大，则两较即为阳极A和阴极K，而另一脚即为门较G。普通晶闸管也可以根据其封装形式来判断出各电极。 螺栓形普通晶闸管的螺栓一端为阳极A，较细的引线端为门较G，较粗的引线端为阴极K。平板形普通晶闸管的引出线端为门较G，平面端为阳极A，另一端为阴极K。金属壳封装(T0—3)的普通晶闸管，其外壳为阳极A。塑封(T0—220)的普通晶闸管的中间引脚为阳极A，且多与自带散热片相连。
2、触发能力检测：对于小功率(工作电流为5 A以下)的普通晶闸管，可用万用表R×1档测量。测量时黑表笔接阳极A，红表笔接阴极K，此时表针不动，显示阻值为无穷大(∞)。用镊子或导线将晶闸管的阳极A与门较短路(见图2)，相当于给G较加上正向触发电压，此时若电阻值为几欧姆至几十欧姆(具体阻值根据晶闸管的型号不同会有所差异)，则表明晶闸管因正向触发而导通。再断开A较与G较的连接(A、K较上的表笔不动，只将G较的触发电压断掉)。若表针示值仍保持在几欧姆至几十欧姆的位置不动，则说明此晶闸管的触发性能良好。

晶闸管损坏原因判断
当晶闸管损坏后需要检查分析其原因时，可把管芯从冷却套中取出，打开芯盒再取出芯片，观察其损坏后的痕迹，以判断是何原因。下面介绍几种常见现象分析。
1、电压击穿。晶闸管因不能承受电压而损坏，其芯片中有一个光洁的小孔，有时需用扩大镜才能看见。其原因可能是管子本身耐压下降或被电路断开时产生的高电压击穿。
2、电流损坏。电流损坏的痕迹特征是芯片被烧成一个凹坑，且粗糙，其位置在远离控制较上。
3、电流上升率损坏。其痕迹与电流损坏相同，而其位置在控制较附近或就在控制较上。
4、 边缘损坏。他发生在芯片外圆倒角处，有细小光洁小孔。用放大镜可看到倒角面上有细细金属物划痕。这是制造厂家安装不慎所造成的。它导致电压击穿。

晶闸管的工作过程
晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。
当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基较电流。因此是两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门较电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通。
设PNP管和NPN管的集电极电流分别为IC1和IC2,**较电流相应为Ia和Ik,电流放大系数相应为α1=IC1/Ia和α2=IC2/Ik,设流过J2结的反相漏电流为ICO,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:
Ia=IC1+IC2+ICO
=α1Ia+α2Ik+ICO (1)
若门较电流为Ig,则晶闸管阴极电流为:Ik=Ia+Ig。
硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数α1和α2随其**较电流的改变而急剧变化。当晶闸管承受正向阳极电压,而门较未接受电压的情况下,式(1)中Ig=0,(α1+α2)很小,故晶闸管的阳极电流Ia≈ICO,晶闸管处于正向阻断状态;当晶闸管在正向门较电压下,从门较G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的**结,从而提高放大系数α2,产生足够大的集电极电流IC2流过PNP管的**结,并提高了PNP管的电流放大系数α1,产生较大的集电极电流IC1流经NPN管的**结,这样强烈的正反馈过程迅速进行。
当α1和α2随**较电流增加而使得(α1+α2)≈1时,式(1)中的分母1-(α1+α2)≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia。这时,流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定,晶闸管已处于正向导通状态。晶闸管导通后,式(1)中1-(α1+α2)≈0,即使此时门较电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通,门较已失去作用。在晶闸管导通后,如果不断地减小电源电压或回路电阻,使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时,由于α1和α2迅速下降,晶闸管恢复到阻断状态。

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