SCR打开方法gydF4y2Ba

在本教程中,我们将学习有关SCR打开方法。有几个可控硅打开方法取决于不同的实体,如电压,温度等。我们将看到一些常用的方法来打开SCR。gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

在查看不同方式之前打开SCR I.E.,不同的SCR打开方法,让我们快速回顾一些重要的基础知识gydF4y2Ba可控硅gydF4y2Ba或者简称为SCR。可控硅是晶闸管家族中的重要成员,是一种具有四层、三结、三端的半导体器件。下图显示了一个典型的SCR的结构和符号。gydF4y2Ba

SCR符号gydF4y2Ba

SCR由四个P型和N型半导体材料层组成。外部'p'区域连接到阳极(a),外部'n'区域连接到阴极(k)。内部'P'区域连接到称为栅极(G)的第三终端。gydF4y2Ba

SC基本上是一个开关。与晶体管不同,该晶体管可以充当开关,也可以作为放大器,SCR仅是开关的开关。SCR具有两个稳定的状态即,正向阻塞状态和正向导通状态。还有其他州,但这两个很重要,因此我们只关注这两个州。gydF4y2Ba

将可控硅从正向阻断状态(OFF - state)切换到正向传导状态(ON - state)称为可控硅的开机过程。它也被称为触发。gydF4y2Ba

触发SCR的标准取决于电源电压,栅极电流,温度等的几个变量。有各种方法来触发SCR,以便它进入ON状态。让我们简要讨论一些SCR打开方法。gydF4y2Ba

十一gydF4y2Ba

SCR打开方法(SCR触发)gydF4y2Ba

让我们将上述图像与SCR的结构作为参考。如果阳极(外'P'区域)相对于阴极(外'N'区域),则连接jgydF4y2Ba1gydF4y2Ba和J.gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba成为偏见但结jgydF4y2Ba2gydF4y2Ba反向偏置。gydF4y2Ba

结果,除了漏电流的小幅度之外,没有通过设备流动流动。因此,即使SCR向前偏置,仍然没有流动,因此,该状态被称为前向阻塞状态(OFF状态)。gydF4y2Ba

笔记:gydF4y2Ba存在称为反向阻挡状态的另一个状态,其中SCR是反向偏置的。该状态的特性类似于常规二极管的特征。让我们现在专注于将SCR从前向阻塞状态带来通过“打开SCR”来转发传导状态。gydF4y2Ba

可以使SCR传导或切换从阻塞(非导电或关闭)状态,以通过以下任何一种通过任何一种传导(ON)状态。gydF4y2Ba

  1. 正向电压触发gydF4y2Ba
  2. 温度触发gydF4y2Ba
  3. dv / dt触发gydF4y2Ba
  4. 光触发gydF4y2Ba
  5. 门触发gydF4y2Ba

正向电压触发gydF4y2Ba

在正向电压触发方法中,SCR向前偏置即,阳极比阴极更积极,但该电压显着增加。栅极端子保持打开。gydF4y2Ba

随着电压的增加,结JgydF4y2Ba2gydF4y2Ba耗尽层宽度增加,这又增加了该结少数载波的加速 - 电压。在特定的电压下,内部结j将有雪崩击穿gydF4y2Ba2gydF4y2Ba由于少数竞争载流子与原子碰撞并释放更多的少数电荷载体。gydF4y2Ba

该电压称为前转移电压VgydF4y2Ba薄gydF4y2Ba.在此电压下,结jgydF4y2Ba2gydF4y2Ba变得偏向,SCR变成导通状态。大电流通过SCR(从阳极到阴极,受负载电阻受限),其极低电压降。gydF4y2Ba

在接通状态期间,SCR的正向电压降在1到1.5伏的范围内,并且可以随着负载电流增加。gydF4y2Ba

在实践中,不采用这种方法,因为它需要非常大的阳极到阴极电压。一旦电压超过V.gydF4y2Ba薄gydF4y2Ba,SCR打开,非常高的电流立即流动,这可能会导致SCR损坏。因此,避免了大多数情况这种类型的触发。gydF4y2Ba

SON2.gydF4y2Ba

温度触发gydF4y2Ba

这种类型的触发也称为热触发,因为SCR通过加热而转动。反向漏电流取决于温度。如果温度增加到一定值,则孔对的数量也增加。这导致增加漏电流,并进一步增加了SCR的电流增益。这使得SCR内的再生动作开始,因为(α1+α2)值对单位接近(随着电流增益增加)。gydF4y2Ba

通过提高J结j的温度gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,耗尽层的宽度降低。因此,当前向偏置电压靠近V.gydF4y2Ba薄gydF4y2Ba,我们可以通过增加结温(J.gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。在特定温度下,结的反向偏压断开了装置开始进行的。gydF4y2Ba

在某些情况下,此触发特别是当设备温度更多(也称为假触发)时发生。这种类型的触发实际上没有采用,因为它导致热失控,因此装置或SCR可能被损坏。gydF4y2Ba

dv / dt触发gydF4y2Ba

在正向阻断状态,即阳极比阴极正,结JgydF4y2Ba1gydF4y2Ba和J.gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba是正向偏置的,而结JgydF4y2Ba2gydF4y2Ba反向偏置。所以,结点JgydF4y2Ba2gydF4y2Ba表现为电容器(JgydF4y2Ba1gydF4y2Ba和J.gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba作为电介质J的导电板gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)由于耗尽区域中的空间电荷。gydF4y2Ba

电容器的充电电流为:gydF4y2Ba

我gydF4y2BaCgydF4y2Ba= DQ / DTgydF4y2Ba

= D(cgydF4y2BajgydF4y2Bav) / dtgydF4y2Ba

我们得到了产品规则,我们得到了gydF4y2Ba

= C.gydF4y2BajgydF4y2Badv / dt + v dCgydF4y2BajgydF4y2Ba/ dtgydF4y2Ba

随着连接电容始终恒定,我们可以忽略结电容DC的变化率gydF4y2BajgydF4y2Ba/ dt。因此,最终充电电流是:gydF4y2Ba

我gydF4y2BaCgydF4y2Ba= C.gydF4y2BajgydF4y2Badv / dtgydF4y2Ba

在哪里,我gydF4y2BaCgydF4y2Ba充电电流是充电电流gydF4y2Ba

CgydF4y2BajgydF4y2Ba为结电容gydF4y2Ba

Q是充电gydF4y2Ba

v是施加在设备上的电压gydF4y2Ba

直流gydF4y2BajgydF4y2Ba/ dt是结电容的变化率gydF4y2Ba

Dv / dt是施加电压的变化率gydF4y2Ba

从上述等式中,如果施加电压的变化率大(即,突然施加),则充电电流的流量将增加,这导致SCR导通而没有任何栅极电压。gydF4y2Ba

很明显,我们可以通过提高设备上的电压变化率而不是应用大的前向偏置电压(如前情况下所做的速度)来转动SCR。然而,这种方法也在实际避免,因为它可能导致错误的开启过程,并且这也可以在SCR上产生非常高的电压尖峰,因此对其存在相当大的损坏。gydF4y2Ba

光触发gydF4y2Ba

通过光辐射开启的SCR也称为光激活的SCR(LSCR)。因此,光触发也称为辐射触发。通常,这种类型的触发在HVDC传输系统中的相控制转换器中采用。gydF4y2Ba

在该方法中,允许具有适当波长和强度的光线撞击结jgydF4y2Ba2gydF4y2Ba.来自光(中子或光子)的轰击能量颗粒原因如此,原样破坏电子键,在该装置中形成新的电子孔对。gydF4y2Ba

随着电荷载流子的数量增加,电流流动瞬时增加,导致SCR接通。gydF4y2Ba

注意:为了在光辐射的帮助下成功打开SCR,施加电压(DV / DT)的变化率必须高。gydF4y2Ba

十四gydF4y2Ba

门触发gydF4y2Ba

这是打开SCR的最常见和最有效的方法。当SCR向前偏置时,栅极端子处的足够的正电压将一些电子注入结合J.gydF4y2Ba2gydF4y2Ba.这导致反向泄漏电流的增加,从而增加了结j的故障gydF4y2Ba2gydF4y2Ba即使在低于V的电压下也会发生gydF4y2Ba薄gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

根据SCR的尺寸,栅极电流从几毫安范围内变化到250毫米或更多。如果栅极电流施加更多,则将更多的电子注入J结jgydF4y2Ba2gydF4y2Ba结果以低得多的施加电压进入导通状态。gydF4y2Ba

在栅极触发方法中,在栅极和阴极端子之间施加的正电压。我们可以使用三种类型的栅极信号打开SCR。那些是直流信号,AC信号和脉冲信号。gydF4y2Ba

直流门触发gydF4y2Ba

在该触发中,在栅极和阴极端子之间施加足够的DC电压,使得栅极相对于阴极使得栅极被为正。栅电流将SCR驱动到导通模式。gydF4y2Ba

在该方法中,在栅极处施加连续栅极信号(DC电压),因此它导致内部功耗(或更多功率损耗)。另一个重要的缺点是电源和控制电路之间没有隔离(因为它们都是DC)。gydF4y2Ba

交流触发gydF4y2Ba

这是最常用的开启SCR的方法,尤其是在AC应用中。在电源和控制电路之间的适当隔离(使用变压器),SCR由来自主电源的相移交流电压触发。通过改变栅极信号的相位角来控制触发角。gydF4y2Ba

Son4.gydF4y2Ba

然而,只有一半的周期是可用的栅极驱动来控制点火角度,为下一半的周期,一个反向电压应用于栅极和阴极之间。这是交流触发的一个限制,另一个是需要单独的降压或脉冲变压器从主电源提供栅极驱动的电压。gydF4y2Ba

脉冲触发gydF4y2Ba

触发可控硅最常用的方法是脉冲触发。该方法采用单脉冲或一串高频脉冲供电。gydF4y2Ba

该方法的主要优点是栅极驱动是不连续的,或者不需要连续脉冲来转动SCR,因此通过施加单个或周期性出现的脉冲来更大的栅极损耗。为了隔离从主电源的栅极驱动,使用脉冲变压器。gydF4y2Ba

可控硅动态开关特性gydF4y2Ba

SCR的动态过程打开并关闭流程,其中SCR的电压和电流随时间而变化。从一个状态到另一个状态的转换需要有限的时间,但不会瞬间发生。gydF4y2Ba

SCR的静态或VI特性无需指示SCR从正向阻塞模式切换到正向导通模式的速度。因此,动态特性有时更为重要,这给出了SCR的切换特性。gydF4y2Ba

将有一个有限的过渡时间,可控硅从阻塞模式到达正向传导模式,这被称为打开时间(tgydF4y2Ba上gydF4y2Ba可控硅的)。可控硅Ton的开启时间可细分为三个不同的间隔即延时时间tgydF4y2BadgydF4y2Ba,上升时间tgydF4y2BargydF4y2Ba和传播时间tgydF4y2Ba年代gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

延迟时间(tgydF4y2BadgydF4y2Ba)gydF4y2Ba

延时时间从栅极电流达到其最终值的90%的瞬间到阳极电流达到其最终值的10%的瞬间。也可以定义为阳极电压从初始阳极电压值V下降所花费的时间gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba0.9 V.gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

考虑下图并观察到,直到td时间,可控硅处于正阻模式,因此阳极电流是一个小的泄漏电流。当门信号被应用(在90%的IgydF4y2BaggydF4y2Ba)然后达到0.1 i的栅极电流gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba并且还相应阳极到阴极电压下降至0.9VgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

利用栅极信号施加,在阴极表面上存在不均匀的电流分布,因此栅极端子处的电流密度要高得多。随着距门的距离增加,它迅速减少。因此,延迟时间tgydF4y2BadgydF4y2Ba是阳极电流在电流密度(栅极电流)最高的窄区域中的时间。gydF4y2Ba

上升时间(tgydF4y2BargydF4y2Ba)gydF4y2Ba

这是阳极电流从其最终值的10%上升到90%所花费的时间。也定义为正向阻断电压从0.9 V下降所需的时间gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba0.1 VgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba.该上升时间与栅极电流成反比与栅极电流成反比。gydF4y2Ba

因此,如果在门上施加高陡电流脉冲,可以显著减少上升时间tgydF4y2BargydF4y2Ba.此外,如果负载是电感的,则上升时间将更高,电阻和电容负载很低。gydF4y2Ba

在此期间,由于大的阳极电流和高阳极电压,转向SCR中的损耗。这可能导致局部热点的形成,因此SCR可能会损坏。gydF4y2Ba

传播时间(tgydF4y2Ba年代gydF4y2Ba)gydF4y2Ba

这是从O.1V下降前向电压所需的时间gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba在其导通电压下降,这是1至1.5伏的范围。在此期间,阳极电流在来自窄导电区域的整个导电区域上扩散。在扩散时间之后,整个阳极电流流过具有小导通电压下降的器件。gydF4y2Ba

因此,总接通时间tgydF4y2Ba上gydF4y2Ba是:gydF4y2Ba

tgydF4y2Ba上gydF4y2Ba= T.gydF4y2BargydF4y2Ba+ T.gydF4y2BadgydF4y2Ba+ T.gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba

根据栅极信号和阳极电路参数的波形,开关时间的典型值在1到4微秒之间。为了减少可控硅的打开时间,门脉的幅度应该在3到5倍的顺序的最小门电流可控硅。gydF4y2Ba

SCR射击电路gydF4y2Ba

正如我们在上面看到的那样,从各种触发方法转出SCR时,门触发是最有效和可靠的方法。大多数控制应用程序使用这种类型的触发,因为栅极触发方法可以使用SCR转动的所需瞬间。让我们看看SCR的各种射击电路。gydF4y2Ba

阻力触发电路gydF4y2Ba

  • 下面的电路显示了SCR的电阻触发,其中用于从输入交流电源驱动负载。电阻和二极管组合电路用作栅极控制电路,以在所需条件下切换SCR。gydF4y2Ba
  • 随着所施加的正电压,SCR正向偏置并且不会导通,直到其栅极电流大于SCR的最小栅极电流。gydF4y2Ba
  • 当栅极电流通过改变电阻R2使栅极电流应该大于栅极电流的最小值时,可控硅被打开。因此负载电流开始流过可控硅。gydF4y2Ba
  • SCR保持在阳极电流等于SCR的保持电流之前。当施加的电压为零时,它将关闭。因此,由于SCR充当开关,因此负载电流为零。gydF4y2Ba
  • 二极管在输入的负半周期间保护栅极驱动电路不受反向栅极电压的影响。电阻R1限制通过栅极端子的电流,其值使栅极电流不应超过最大栅极电流。gydF4y2Ba
  • 它是最简单、最经济的一种触发方式,但由于其缺点,应用范围有限。gydF4y2Ba
  • 在这种情况下,触发角度仅被限制为90度。因为施加电压在90度时是最大的,所以栅极电流必须在0到90度之间的某个地方达到最小栅极电流值。gydF4y2Ba

SON5.gydF4y2Ba

电阻-电容(RC)触发电路gydF4y2Ba

  • 可以通过RC触发电路克服电阻烧制电路的限制,该电路从0到180度提供触发角度控制。通过改变栅极电流的相位和幅度,使用该电路获得触发角的大变化。gydF4y2Ba
  • 下图显示了由两个二极管组成的RC触发电路,其中RC网络连接以转动SCR。gydF4y2Ba
  • 通过改变可变电阻,在输入信号的完整正半周期中控制触发或触发角度。gydF4y2Ba
  • 在输入信号的负半周期间,电容通过二极管D2以下极板正电荷充电,直到最大电源电压Vmax。这个电压保持在-Vmax通过电容,直到电源电压达到零交叉。gydF4y2Ba
  • 在输入的正半周期期间,SCR变为正向偏置,电容器通过可变电阻对SCR的触发电压值开始充电。gydF4y2Ba
  • 当电容器充电电压等于栅极触发电压时,SCR接通,电容器保持小电压。因此,即使在90度的输入波形之后,电容器电压也有助于触发SCR。gydF4y2Ba
  • 在此,二极管D1通过二极管D2的输入的负半周期期间防止栅极和阴极之间的负电压。gydF4y2Ba

SON6.gydF4y2Ba

十四gydF4y2Ba

UJT射击电路gydF4y2Ba

  • 最常见的方法是脉冲触发可控硅,因为长时间在门口使用R和RC触发方法导致更多的功耗在门口,所以通过使用UJT(单结晶体管)触发装置的功率损耗是有限的,因为它产生一个脉冲的火车。gydF4y2Ba
  • RC网络连接到UJT的发射极端子,其形成定时电路。电容器是固定的,而电阻是可变的,因此电容器的充电率取决于可变电阻意味着控制RC时间常数。gydF4y2Ba
  • 当施加电压时,电容器通过可变电阻开始充电。通过改变电容器上的电阻值电压变化。一旦电容器电压等于UJT的峰值,就开始导通,因此产生脉冲输出,直到电容器两端的电压等于UJT的谷电压VV。该过程重复并在基座端子1处重复并产生一列脉冲。gydF4y2Ba
  • 在基端1的脉冲输出用于在预定的时间间隔打开可控硅。gydF4y2Ba

SON8.gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

关于不同类型的SCR打开方法的完整教程。了解SCR的一些基本基础,SCR打开方法,如正向电压触发,温度触发,DV / DT触发,光触发,门触发(及其类型)。还有一些流行的SCR发射电路。gydF4y2Ba

6回应gydF4y2Ba

  1. IV特性示意图是怎样的?用于以下SCR的触发模式gydF4y2Ba
    _Temperature触发器gydF4y2Ba
    _gate触发器gydF4y2Ba
    _dv / dt触发gydF4y2Ba
    _light触发器gydF4y2Ba
    _forward电压触发gydF4y2Ba

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您的电子邮件地址不会被公开。gydF4y2Ba必填字段被标记gydF4y2Ba*gydF4y2Ba