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SCR(硅控制整流器) - 电力电子中的引言,工作和应用
期限scr代表硅受控整流器,这是最重要的成员之一晶闸管家庭。它比其他类似其他晶闸管更受欢迎TRIAC,scs,diac等等。有些人甚至可以互换使用晶闸管和SCR。因此,下次有人说“晶闸管”一般而言时,他们是指SCR。
SCR由硅构建,最常用于将交流电流转换为直流电流(整流),因此该名称硅控制的整流器。它们还用于其他应用中,例如对电源,反转等调节。SCRS具有处理当前和电压高价值的能力,因此在大多数工业应用中都使用它们。
SCR符号
这SCR的象征将与二极管, 此外;如下所示,它具有栅极端子。SCR是一种单向设备,允许电流向一个方向流动并反对另一个方向。SCR具有三个端子,即(A),阴极(K)和GATE(G),可以通过控制偏置条件或门输入来打开或关闭它。
再次晶闸管符号和SCR符号是相同的。现在,我们知道如何在电路图中表示SCR/晶闸管,让我们看一下SCR结构和工作了解更多有关它的信息。
SCR的构造
SCR是一个四层半导体设备,形成NPNP或PNPN结构,最终形成三个连接处J1,J2和J3。在SCR的三个端子中,阳极是正极的,它将在P层上,阴极为负电极,它将在SCR的N层上,栅极充当控制末端SCR。这SCR结构图像如下所示。
放置两个电极的外部P和N层将大量掺杂,中间P和N层将被轻轻掺杂,栅极端子将连接到中间的P层。SCRS采用三种不同类型的构建,即平面类型,台面类型和Press Pack类型。
SCR如何工作
理解SCR工作原理我们必须研究它可以操作的不同方式。取决于施加的电压的极性和给出SCR的栅极脉冲,它可以以三种不同的模式(例如
- 向前阻塞模式
- 正向传导模式
- 反向阻塞模式
现在,让我们了解晶闸管工作看一下每个操作模式及其电路图。
向前阻塞模式
在这种操作模式下,将正电压应用于阳极,并应用于阴极的负电压,将不会将任何脉冲施加到栅极上,它将保持在开放状态。一旦施加电压,连接处的J1和J3将会偏向偏置,并且连接J2将会反向偏置。由于J2是反向的偏置,因此耗竭区域的宽度增加,它是传导的障碍,因此只有少量电流从J1流向J3。
当施加到SCR的电压增加时,如果到达SCR的故障电压,由于雪崩故障,J2的交界处被耗尽。一旦雪崩故障发生电流将开始流过SCR。在这种操作模式下,SCR是向前偏置的,但是不会有任何当前流动。
正向传导模式
正向传导模式是SCR处于ON状态并将进行的唯一模式。我们可以以两种不同的方式进行SCR行为,一种我们可以增加所应用的向前偏置电压超出故障电压否则,我们可以将正电压应用于栅极端子。
当我们增加阳极和阴极之间应用的向前偏置电压时,由于雪崩故障,J2将耗尽,SCR将开始进行。我们无法为所有应用程序做到这一点,而这种激活SCR的方法最终将降低SCR的寿命。
如果要将SCR用于低压应用,则可以在SCR的门上施加正电压。所施加的正电压将帮助SCR转移到传导状态。在这种操作模式下,SCR将以正向偏置运行,电流将通过它流动。
反向阻塞模式
在反向阻塞模式下,将正电压应用于阴极( - ),并将负电压给出到阳极(+),将不会给出栅极的任何脉冲,它将保留为开放电路。在这种操作模式下,连接处的J1和J3将是反向偏置的,并且连接J2将被偏向偏置。由于交界处的J1和J3是反向偏置的,因此不会流过SCR的任何电流。虽然会有一个由于漂移电荷载体而流动的少量泄漏电流在远程偏见的J2中,不足以打开SCR。
SCR的VI特征
这SCR的VI特征通过在三个不同区域(即向前阻塞区域,向前传导区域和反向阻塞区域)操作SCR获得
当SCR在反向阻塞模式,将有少量的泄漏电流以SCR的相反方向流动,这被称为图中的反向泄漏电流,反向泄漏电流将位于图的负象限上。
现在,如果您将正电压施加到阳极和负电压到阴极的负电压,SCR将开始在向前阻塞模式并且较小的泄漏电流将沿正方向流过SCR,因此曲线在图的正象限中开始上升到一定水平,该象限被称为正向泄漏电流。
一旦该图达到一个称为故障电压的特定电压水平,或者如果将门电流Ig应用于SCR,则SCR移动到传导模式大量电流开始流过SCR。电流流表示为前进传导vi曲线。施加的栅极电流被提及为Ig1,Ig2和Ig3,施加的栅极电流越高,SCR以Ig3> Ig2> Ig1的形式更快地将传导状态移至传导状态。
SCR应用程序
从转换器电路到控制电路,SCR在广泛的应用中使用。不可能讨论所有晶闸管应用,但基本上,它们用于控制设备上的电流或电压。例如,让我们考虑一个示例,其中使用SCR来控制电动机的速度。
以上SCR的电路图显示了使用SCR控制直流电动机速度的安排。电动机将有两个绕组野外绕组和电枢缠绕。通过控制给电枢绕组的电流,我们可以控制直流电动机的速度。电动机的电枢绕组通过变压器连接到交流电源,两个SCR彼此并联连接。
在AC供应的正半周期中,SCR1是向前的偏见如果施加了栅极脉冲,则开始进行电枢绕组的电流流过SCR1。同样,在交流电源的负半周期中SCR2是前向偏见的SCR1将是反向偏置的,因此SCR1进入OFF状态,当将栅极脉冲应用于SCR2时,它会引导。通过改变给予相应SCR的门的触发脉冲,我们将能够控制给出的直流电动机的输入,因此它控制电动机的速度。
不同类型的SCR和软件包
有许多SCR的类型基于规范和应用程序。我们已经讨论了流行的SCR像BT151一样2p4m,Tyn608等。SCRS可提供不同类型的软件包,可用于不同类型的应用程序。SCR可以在以下软件包中可用
离散塑料:离散的塑料包装是一种常见的SCR类型,该类型的SCR具有三个销钉附着在塑料覆盖的半导体材料上。这些SCR是平面型结构的,与其他包装相比,它们是最便宜的SCR。他们可以使用25A和1000V申请,它们可以轻松地安装在具有大量其他组件的任何类型的电路上。
塑料模块:塑料模块具有离散塑料包的相似功能,它还包含多个设备,可在当前范围高达100A。使用这些模块将使电路更具效果,因为它们可以将其固定在板上,并将散热器固定在电路板上。
螺柱基础:螺柱底座设备将具有拧紧的底座,它具有低热阻力和易于安装的双重优势。它们可在当前5号范围之间可用到150 a以及全范围的电压。它唯一拥有的缺点是它不能轻易与散热器隔离
平底底座:平坦基础具有与螺柱底座SCR相同的特征,另一个优势是它们是通过薄薄的绝缘层与散热器隔离的。它们在目前的范围10到400a之间可用。
按包:Press Pack SCR用于高电流应用200a或以上和申请较高的电压超过1200V。SCR结构和电极堆积在陶瓷包膜中,该陶瓷包膜提供了所需的阳极和阴极之间所需的隔离。两个表面都夹在散热器上。因此,它们具有更好的电气电阻和最小的热电阻。