基本介紹
- 中文名：可控矽整流器
- 類型：電器
簡介,結構,套用,相關技術,
簡介
可控矽整流器是一種常用的電力半導體電子器件，具有控制開關數千瓦乃至兆瓦級電功率的能力.從結構上說，它是 一種反向截止三極體型的閘流電晶體，由三個PN結(PN-PN四層)構成.器件的外引線有陰極、陽極、控制極三個電極，典型大電流可控矽整流器的示意剖面見圖.器件的反向特性(陽極接負)和PN結二極體的反向特性相似;其正向特性，在 一定範圍內器件處於阻抗很高的關閉狀態(正向阻斷態，即伏安特性一象限中虛線下的實線部分).當正向瞬間電壓大於轉折電壓時，器件迅速轉變到低電壓大電流的通導狀態.
可控矽標記符號、伏安特性及示意剖面圖
處於正向阻斷態的器件，如果給予控制極一低功率的觸發信號(使控制極-陰極PN結導通)，則器件可迅速被激發到導通狀態，之後毋須繼續保持觸發電流即可維持在通導狀態，此時若將電流降至維持電流(伏安特性虛線處)以下，器件可恢復到阻斷狀態.
可控矽整流器：主電路採用三相橋或雙反星形帶平衡電抗器電路。可控矽元件採用大功率元件，節能顯著。主控制系統採用大板高檻抗干擾、大規模集成控制板；模組及集成元件全部採用進口，可靠性高。具有自動穩壓、穩流，穩定精度優於1%。具有0~60S軟起動，電鍍氧化著色時間可任意設定，自動定時。採用多相整流，減小輸出電壓紋波係數ru，特別適應於鍍硬鉻工藝，表面光潔度好，鍍層厚度均勻。冷卻方式：水冷、風冷、自冷。
晶閘管全稱晶體閘流管，又稱可控矽:是一種功率半導體器件。它具有容量大、效率高、可控性好、壽命長以及體積小等諸多優點，是弱電控制和被控強電之間的橋樑。從節能的觀點出發，電力電子技術被譽為新電氣技術。我國的能源利用率較低，按國民生產單產能耗計算，我國則是法國的4.98倍、日本的4.43倍，因此以晶閘管為核心的電氣控制裝置的普及使用是我國有效節約電能的一項重要措施。
結構
通常用雙三極體來描述可控矽的四層結構，看成一NPN和PNP電晶體的互聯. 若兩電晶體的共基極電流放大係數分別為α1和α2(均為工作狀態的函式)，導通的必要條件是α1+α2≃1.阻斷狀態下， 兩電晶體的電流放大係數均很小;若在正向阻斷狀態下，於控制極注入一正向電流，則NPN管的電流放大係數α1迅速增大，並導致α2的增大，從而滿足導通條件.
套用
可控矽是一種極為重要的功率電子器件，可以以極小的控制功率控制兆瓦級的電力，常用於整流、開關、變頻、逆變等電路中. 高功率可控矽採用甚大面積的矽片，需封裝在帶散熱器的管殼中.
相關技術
在可控整流電路的波形圖中，發現晶閘管承受正向電壓的每半個周期內，發出第一個觸發脈衝的時刻都相同，也就是控制角α和導通角θ都相等，那么，單結電晶體張弛振盪器怎樣才能與交流電源準確地配合以實現有效的控制呢?
為了實現整流電路輸出電壓“可控”，必須使晶閘管承受正向電壓的每半個周期內，觸發電路發出第一個觸發脈衝的時刻都相同，這種相互配合的工作方式，稱為觸發脈衝與電源同步。
調壓器電路圖
怎樣才能做到同步呢?大家再看調壓器的電路圖(上圖)。請注意，在這裡單結電晶體張弛振盪器的電源是取自橋式整流電路輸出的全波脈衝直流電壓。在晶閘管沒有導通時，張弛振盪器的電容器C被電源充電，UC按指數規律上升到峰點電壓UP時，單結電晶體VT導通，在VS導通期間，負載RL上有交流電壓和電流，與此同時，導通的VS兩端電壓降很小，迫使張弛振盪器停止工作。當交流電壓過零瞬間，晶閘管VS被迫關斷，張弛振盪器得電，又開始給電容器C充電，重複以上過程。這樣，每次交流電壓過零後，張弛振盪器發出第一個觸發脈衝的時刻都相同，這個時刻取決於RP的阻值和C的電容量。調節RP的阻值，就可以改變電容器C的充電時間，也就改變了第一個Ug發出的時刻，相應地改變了晶閘管的控制角，使負載RL上輸出電壓的平均值發生變化，達到調壓的目的。
雙向晶閘管的T1和T2不能互換。否則會損壞管子和相關的控制電路。
