硅控制整流器 - 基础知识，操作和应用

现代电力电子真正从晶闸管的出现开始。晶闸管也称为硅控制整流器或SCR。这些是四个分层和三末端半导体器件。晶闸管是单向设备。

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有三个接头，即J1，J2和J3。当阴极连接到n型材料时，阳极连接到PNPN结构的P型材料。栅极连接到阴极附近的p型材料。

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。

晶闸管有三个基本状态：

反向阻止：在这种状态下，晶闸管以与反向偏置二极管的相同方式阻止电流。

前进阻止：在这个状态，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。

前进进行：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

在前向偏置时，SCR开始传导。为此目的，将阴极保持在正电压的负极和阳极处。当向前向偏置电压施加到SCR时，结j1和j3向前偏置，而结j2变为反向偏置。当在栅极处施加正电压时，结j2变为正向偏置并且scr开启。

在操作操作中，晶闸管可以被认为是连接回到返回的NPN和PNP晶体管，在设备内形成正反馈回路。具有其发射器的晶体管连接到晶闸管的阴极是NPN装置，而具有其发射器的晶体管连接到阳极晶闸管是PNP设备。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，在这里，我们使用了Tyn616晶闸管。

• 当栅极打开时，在晶闸管大量导向的最小正向电压上确定三个断路电压。现在，大部分电源电压出现在负载电阻上。保持电流是在断裂发生时打开的最大阳极电流栅极。
• 当关闭状态下的栅极晶闸管提供比在状态上的无穷大的电阻，它提供非常低的电阻，其在0.010到10的范围内。

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。

但是，DV / DT触发不会完全打开SCR，部分触发的SCR会耗散大量电源，设备可能会损坏。为防止DV / DT触发，使用缓冲网络。另一种触发模式是通过增加SCR的正向电压以上其额定击穿电压。当SCR两端的电压随着栅极打开时，发生正向电压触发。这被称为“雪崩崩溃”，在此期间设备故障的连接2。这也部分打开SCR，并将损坏设备。因此电压不应超过SCR的额定电压。

如何关闭SCR？

一旦SCR接通，即使在移除栅极电流之后，它也会处于导通模式。这是SCR锁定。可以通过反向触发关闭SCR。可以通过向栅极施加负电压来完成。也可以通过移除阳极电流或瞬间短路栅极和阴极来关闭该装置。

晶闸管的应用：

晶闸管主要用于控制高功率的装置，可能需要与高电压连接。它们的操作使它们适用于中型到高压交流电源控制应用，例如灯调光，控制器和电机控制。

使用SCR的SCR - 中继控制的一个应用：

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。预设调整触发点。

如果开关S1被4.7 k NTC（负温度系数）热敏电阻和带有1K预设的R1代替，则继电器在温度升高时接通。预设调整触发点。

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