三社晶闸管 KP9 500-83

晶闸管的工作原理：
1、晶闸管具有单向导电性：正向导通条件：A、K间加正向电压，G、K间加触发信号；
2、晶闸管一旦导通，控制失去作用：若使其关断，必须降低UAK或加大回路电阻，把阳电流减小到维持电流以下；
晶闸管的结构：晶闸管由四层半导体材料构成，它有三个：阳，阴和门。晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。
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。

晶闸管的伏安特性
晶闸管阳极A与阴极K之间的电压与晶闸管阳极电流之间关系称为晶闸管伏安特性,如图2所所示。正向特性位于象限,反向特性位于*三象限。
(1) 反向特性
当门较G开路,阳极加上反向电压时(见图3),J2结正偏,但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流,当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后,同时J3结也击穿,电流迅速增加,如图2的特性曲线OR段开始弯曲,弯曲处的电压URO称为“反向转折电压”。此后,晶闸管会发生性反向击穿。
(2) 正向特性
当门较G开路,阳极A加上正向电压时(见图4),J1、J3结正偏,但J2结反偏,这与普通PN结的反向特性相似,也只能流过很小电流,这叫正向阻断状态,当电压增加,如图2的特性曲线OA段开始弯曲,弯曲处的电压UBO称为“正向转折电压”。
由于电压升高到J2结的雪崩击穿电压后,J2结发生雪崩倍增效应,在结区产生大量的电子和空穴,电子进入N1区,空穴进入P2区。进入N1区的电子与由P1区通过J1结注入N1区的空穴复合。同样,进入P2区的空穴与由N2区通过J3结注入P2区的电子复合，雪崩击穿后，进入N1区的电子与进入P2区的空穴各自不能全部复合掉。这样，在N1区就有电子积累，在P2区就有空穴积累，结果使P2区的电位升高，N1区的电位下降，J2结变成正偏，只要电流稍有增加,电压便迅速下降，出现所谓负阻特性，见图2中的虚线AB段。这时J1、J2、J3三个结均处于正偏，晶闸管便进入正向导电状态——通态,此时，它的特性与普通的PN结正向特性相似，如图2的BC段。
(3) 触发导通
在门较G上加入正向电压时(如图5所示),因J3正偏,P2区的空穴进入N2区,N2区的电子进入P2区,形成触发电流IGT。在晶闸管的内部正反馈作用(如图2)的基础上,加上IGT的作用,使晶闸管提前导通,导致图2中的伏安特性OA段左移,IGT越大,特性左移越快。

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。

晶闸管的主要参数
(1)断态重复峰值电压UDRM
门较开路,重复率为每秒50次,每次持续时间不大于10ms的断态脉冲电压,UDRM=90%U*,U*为断态不重复峰值电压。U*应比UBO小,所留的裕量由生产厂家决定。
(2)反向重复峰值电压URRM
其定义同UDRM相似,URRM=90%URSM,URSM为反向不重复峰值电压。
(3)额定电压
选UDRM和URRM中较小的值作为额定电压,选用时额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍,应能承受经常出现的过电压。

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