可控硅整流器-基础，操作和应用

现代电力电子学真正开始于晶bob足球体育app闸管的出现。可控硅也被称为可控硅整流器或可控硅。这是四层三端半导体器件。晶闸管是单向器件。

硅控制整流器是通常用于控制高电压的高功率的半导体器件。因此，这些设备在高压交流电源控制系统，灯调光器电路，稳压器电路等中找到了应用.CR还在高压直流电力传输中的高功率交流校正中找到应用。SCR属于晶闸管的家族，其实，SCR的名称是通用电器的晶闸管的商品名。

SCR是具有交替N和P型材料的四层设备。SCR由四层半导体组成，形成PNPN或NPNP结构。硅用作本征半导体，添加适当的掺杂剂的内在半导体。它有三个名为阳极，阴极和门的终端。阴极是最重掺杂的，栅极和阳极不太掺杂。中央n型层仅被轻微掺杂并且也比另一层厚度厚，以使其能够支持高封闭电压。

SCR有三个节点，分别是J1、J2和J3。阳极连接PNPN结构的p型材料，阴极连接n型材料。栅极与靠近阴极的p型材料相连。

这些是单向设备，并且仅在一个方向上进行电流。这是从阳极到阴极。当其栅极获得正电压时，将发生SCR的触发。SCR通常用于交换应用，如继电器驱动器，电池充电器等。

晶闸管有三种基本状态:

反向阻断:在这种状态下，晶闸管阻塞电流的方式与反向偏置二极管相同。

前进阻止：在这种状态下晶闸管操作这使得它阻断正常电流传导，通常由正向偏置二极管承载。

提出开展:在这种状态下，晶闸管已被触发到传导中。它将保持导通，直到正向电流降低到称为保持电流的阈值。

晶闸管操作

可控硅在正向偏置时开始导通。为此目的，阴极保持在负电压，阳极保持在正电压。当正向偏置电压加到可控硅上时，结J1和J3变为正向偏置，结J2变为反向偏置。当在栅极处施加一个正电压时，结J2变得正向偏置，可控硅打开。

在工作中，可控硅可以被认为是背对背连接的NPN和PNP晶体管，在器件内形成一个正反馈回路。发射极连接晶闸管的阴极的晶体管是NPN器件，而发射极连接晶闸管的阳极的晶体管是NPN器件可控硅是PNP器件．栅极连接到NPN晶体管的基部。一个晶体管的输出被馈送到第二晶体管的第二晶体管的输入，又向第一晶体管反馈到第一晶体管。这意味着当电流开始流动时，它会快速构建，直到两个晶体管都完全打开或饱和。让我们看一下一个小例子：

从下面的电路，这里我们使用TYN616晶闸管。

• 当栅极断开时，三个分通电压取决于可控硅重导时的最小正向电压。现在，大部分的供电电压出现在负载电阻上。保持电流是当击穿发生时阳极电流门被打开的最大电流。
• 当闸极处于关闭状态时，晶闸管提供的电阻比处于ON状态时的电阻要大得多，它提供的电阻非常低，在0.010到10之间。

触发模式

在正常关闭状态下，SCR防止电流流过它，但是当栅极到阴极电压的增加并且超过特定的电平时，SCR打开并像晶体管一样导通。SCR的一个重要特点是，一旦进行了一次，它就保持锁定并且即使除了移除栅极电压之后也继续进行。SCR保持打开，直到设备的保持电流降至低值​​。但是，如果栅极获得脉动电压并且通过它的电流低于锁定电流，则SCR将保持在关闭状态。可以在门处没有正电压触发SCR。SCR通常与阳极连接到正轨和阴极到负轨。如果施加电压向阳极增加，则器件中的电容耦合将电荷引导到栅极和SCR触发器中。没有外部栅极电流的这种类型的触发称为“DV / DT触发”。这通常发生在电源上。这称为速率效应。

但DV/dt触发不会完全打开可控硅，部分触发可控硅会耗散大量的功率，器件可能损坏。为了防止DV/dt触发，使用了一个缓冲网络。另一种触发方式是将可控硅的正向电压提高到额定击穿电压以上。正向电压触发发生时，电压通过可控硅增加其门打开。这被称为“雪崩击穿”，在此期间，器件的连接处发生击穿。这也会打开部分可控硅，并将损坏设备。因此电压不应超过可控硅的额定电压。

如何关闭SCR？

一旦可控硅被接通，即使在栅极电流被移除后，它也将处于导通模式。这是可控硅锁存。可控硅可通过反向触发关闭。这可以通过在栅极上加一个负电压来实现。该装置也可以通过去除阳极电流或短路的门和阴极瞬间关闭。

晶闸管的应用：

晶闸管主要用于要求高功率或高电压控制的设备。他们的操作使他们适用于中高压交流电源控制应用，例如，灯调光，控制器，和电机控制．

可控硅的一种应用——利用可控硅的继电器控制

如果开关S1暂时按下，则继电器将打开。通过按S2可以关闭它。

如果用4.7k预设的LDR和R1替换开关S1，则当灯落在LDR上时，继电器将打开。预置调整触发点。

如果开关S1换成4.7 K的NTC(负温度系数)热敏电阻，R1换成1K的预设电阻，则当温度升高时继电器开启。预置调整触发点。

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