ABB晶闸管 KPC 5700-20

晶闸管的过电压保护 ：
1、过电压：当加在晶闸管上的电压**过额定电压时称为过电压。 
2、原因：电源变压器的一次侧断开或接通、直流侧感性负载的 切断、快速熔断器的熔断、突然跳闸等。 
3、措施：
①阻容保护 ：吸收回路作用：一旦电路中发生过电压，电容器被迅速充 电，电容两端的电压不能突变，这就有效地抑制了过电压。阻容吸收回路可以并联在交流侧、直流侧或晶闸管侧；
②非线性电阻保护：目前常用的非线性电阻是金属 氧化物压敏电阻，它具有正反向相 同的很陡的电压—电流特性；
电路正常工作时，压敏电阻不 击穿，通过的漏电流很小。压敏电 阻在遇到过电压时可通过高达数千 安的放电电流，之后又恢复正常， 因此它抑制过电压的能力很强；
由于压敏电阻正反向特性对称，单相电路中只用一只压敏电 阻，三相电路中用三只压敏电阻。
可控硅与晶闸管有什么区别？
晶闸管(THYRISTOR)又名可控硅，属于功率器件领域，是一种功率半导体开关元件，可控硅是其简称，按其工作特性，可控硅可分为单向可控硅(SCR)、双向可控硅(TRIAC)。可控硅也称作晶闸管，它是由PNPN四层半导体构成的元件，有三个电极、阳极A、阴极K和控制较G。可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好。在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影。可控硅分为单向的和双向的，符号也不同。
单向可控硅有三个PN结，由外层的P较和N较引出两个电极，分别称为阳极和阴极，由中间的P较引出一个控制较。单向可控硅有其特的特性：当阳极接反向电压，或者阳极接正向电压但控制较不加电压时，它都不导通，而阳极和控制较同时接正向电压时，它就会变成导通状态。一旦导通，控制电压便失去了对它的控制作用，不论有没有控制电压，也不论控制电压的极性如何，将一直处于导通状态。要想关断，只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向。
双向可控硅的引脚多数是按T1、T2、G的顺序从左至右排列(电极引脚向下，面对有字符的一面时)。加在控制较G上的触发脉冲的大小或时间改变时，就能改变其导通电流的大小。与单向可控硅的区别是，双向可控硅G较上触发脉冲的极性改变时，其导通方向就随着极性的变化而改变，从而能够控制交流电负载。而单向可控硅经触发后只能从阳极向阴极单方向导通，所以可控硅有单双向之分。电子制作中常用可控硅，单向的有MCR-100等，双向的有TLC336等双向可控硅按象限来分，又分为四象三端双向可控硅、三象限双向可控硅;按封装分：分为一般半塑封装，外绝缘式全塑封装;按触发电流来分：分为微触型、高灵敏度型、标准触发型;按电压分：常规电压品种、高压品种。可控硅产品由于它在电路应用中的效率高、控制特性好、寿命长、体积小、功能强等优点，自上个世纪六十长代以来，获得了迅猛发展，并已形成了一门立的学科。“晶闸管交流技术”。可控硅发展到今天，在工艺上已经非常成熟，品质较好，成品率大幅提高，并向高压大电流发展。
可控硅在应用电路中的作用体现在：可控整流：如同二极管整流一样，将交流整流为直流，并且在交流电压不变的情况下，有效地控制直流输出电压的大小即可控整流，实现交流→可变直流之转变;无触点功率静态开关(固态开关)：
作为功率开关元件，可控硅可以代替接触器、继电器用于开关频率很高的场合。因此可控硅元件被广泛应用于各种电子设备和电子产品的电路中，多作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等用途。家用电器中的调光灯、调速风扇、冷暖空调器、热水器、电视、冰箱、洗衣机、照相机、音响组合、声控电路、定时控制器、感应灯、圣诞灯控制器、自动门电路、以及玩具装置、电动工具产品、无线电遥控电路、摄像机等工业控制领域等都大量使用了可控硅器件。在这些应用电路中，可控硅元件多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。

晶闸管(SCR)
晶体闸流管简称晶闸管,也称为可控硅整流元件(SCR),是由三个PN结构成的一种大功率半导体器件。在性能上,晶闸管不仅具有单向导电性,而且还具有比硅整流元件较为可贵的可控性,它只有导通和关断两种状态。
晶闸管的优点很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍数高达几十万倍;反应较快,在微秒级内开通、关断;无触点运行,无火花、无噪声;效率高,成本低等。因此,特别是在大功率UPS供电系统中,晶闸管在整流电路、静态旁路开关、无触点输出开关等电路中得到广泛的应用。
晶闸管的弱点:静态及动态的过载能力较差,容易受干扰而误导通。
晶闸管从外形类主要有:螺栓形、平板形和平底形。

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。

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