1、閘流體(scr)
晶體閘流管簡稱閘流體,也稱為可控矽整流元件(scr),是由三個pn結構成的一種大功率半導體器件。
在效能上,閘流體不僅具有單向導電性,而且還具有比矽整流元件更為可貴的可控性,它只有導通和關斷兩種狀態。
閘流體的優點很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍數高達幾十萬倍;反應極快,在微秒級內開通、關斷;無觸點執行,無火花、無雜訊;效率高,成本低等。
因此,特別是在大功率ups供電系統中,閘流體在整流電路、靜態旁路開關、無觸點輸出開關等電路中得到廣泛的應用。
閘流體的弱點:靜態及動態的過載能力較差,容易受干擾而誤導通。
閘流體從外形上分類主要有:螺栓形、平板形和平底形。2、普通閘流體的結構和工作原理
閘流體是pnpn四層三端器件,共有三個pn結。
分析原理時,可以把它看作是由乙個pnp管和乙個npn管所組成,其等效**如圖1(a)所示,圖1(b)為閘流體的電路符號。
2.1、閘流體的工作過程
閘流體是四層三端器件,它有j1、j2、j3三個pn結,可以把它中間的np分成兩部分,構成乙個pnp型三極體和乙個npn型三極體的復合管。
當閘流體承受正向陽極電壓時,為使閘流體導通,必須使承受反向電壓的pn結j2失去阻擋作用。
每個電晶體的集電極電流同時就是另乙個電晶體的基極電流。
因此是兩個互相復合的電晶體電路,當有足夠的門極電流ig流入時,就會形成強烈的正反饋,造成兩電晶體飽和導通。
設pnp管和npn管的集電極電流分別為ic1和ic2,發射極電流相應為ia和ik,電流放大係數相應為α1=ic1/ia和α2=ic2/ik,設流過j2結的反相漏電流為ico,閘流體的陽極電流等於兩管的集電極電流和漏電流的總和:
ia=ic1+ic2+ico
=α1ia+α2ik+ico (1)
若門極電流為ig,則閘流體陰極電流為:ik=ia+ig。
因此,可以得出閘流體陽極電流為:
矽pnp管和矽npn管相應的電流放大係數α1和α2隨其發射極電流的改變而急劇變化。
當閘流體承受正向陽極電壓,而門極未接受電壓的情況下,式(1)中ig=0,(α1+α2)很小,故閘流體的陽極電流ia≈ico,閘流體處於正向阻斷狀態;當閘流體在正向門極電壓下,從門極g流入電流ig,由於足夠大的ig流經npn管的發射結,從而提高放大係數α2,產生足夠大的集電極電流ic2流過pnp管的發射結,並提高了pnp管的電流放大係數α1,產生更大的集電極電流ic1流經npn管的發射結,這樣強烈的正反饋過程迅速進行。
當α1和α2隨發射極電流增加而使得(α1+α2)≈1時,式(1)中的分母1-(α1+α2)≈0,因此提高了閘流體的陽極電流ia。
這時,流過閘流體的電流完全由主迴路的電壓和迴路電阻決定,閘流體已處於正嚮導通狀態。
閘流體導通後,式(1)中1-(α1+α2)≈0,即使此時門極電流ig=0,閘流體仍能保持原來的陽極電流ia而繼續導通,門極已失去作用。
在閘流體導通後,如果不斷地減小電源電壓或增大迴路電阻,使陽極電流ia減小到維持電流ih以下時,由於α1和α2迅速下降,閘流體恢復到阻斷狀態。2.2、閘流體的工作條件
由於閘流體只有導通和關斷兩種工作狀態,所以它具有開關特性,這種特性需要一定的條件才能轉化,此條件見表1。
(1)閘流體承受反向陽極電壓時,無論門極承受何種電壓,閘流體都處於關斷狀態。
(2)閘流體承受正向陽極電壓時,僅在門極承受正向電壓的情況下閘流體才導通。
(3)閘流體在導通情況下,只要有一定的正向陽極電壓,無論門極電壓如何,閘流體保持導通,即閘流體導通後,門極失去作用。
(4)閘流體在導通情況下,當主迴路電壓(或電流)減小到接近於零時,閘流體關斷。3、閘流體的伏安特性和主要引數3.1、閘流體的伏安特性
閘流體陽極a與陰極k之間的電壓與閘流體陽極電流之間關係稱為閘流體伏安特性,如圖2所所示。
正向特性位於第一象限,反向特性位於第三象限。
(1) 反向特性
當門極g開路,陽極加上反向電壓時(見圖3),j2結正偏,但j1、j2結反偏。
此時只能流過很小的反向飽和電流,當電壓進一步提高到j1結的雪崩擊穿電壓後,同時j3結也擊穿,電流迅速增加,如圖2的特性曲線or段開始彎曲,彎曲處的電壓uro稱為「反向轉折電壓」。
此後,閘流體會發生永久性反向擊穿。
(2) 正向特性
當門極g開路,陽極a加上正向電壓時(見圖4),j1、j3結正偏,但j2結反偏,這與普通pn結的反向特性相似,也只能流過很小電流,這叫正向阻斷狀態,當電壓增加,如圖2的特性曲線oa段開始彎曲,彎曲處的電壓ubo稱為「正向轉折電壓」。
由於電壓公升高到j2結的雪崩擊穿電壓後,j2結發生雪崩倍增效應,在結區產生大量的電子和空穴,電子進入n1區,空穴進入p2區。
進入n1區的電子與由p1區通過j1結注入n1區的空穴復合。
同樣,進入p2區的空穴與由n2區通過j3結注入p2區的電子復合，雪崩擊穿後，進入n1區的電子與進入p2區的空穴各自不能全部復合掉。
這樣，在n1區就有電子積累，在p2區就有空穴積累，結果使p2區的電位公升高，n1區的電位下降，j2結變成正偏，只要電流稍有增加,電壓便迅速下降，出現所謂負阻特性，見圖2中的虛線ab段。
這時j1、j2、j3三個結均處於正偏，閘流體便進入正向導電狀態——通態,此時，它的特性與普通的pn結正向特性相似，如圖2的bc段。
(3) 觸發導通
在門極g上加入正向電壓時(如圖5所示),因j3正偏,p2區的空穴進入n2區,n2區的電子進入p2區,形成觸發電流igt。
在閘流體的內部正反饋作用(如圖2)的基礎上,加上igt的作用,使閘流體提前導通,導致圖2中的伏安特性oa段左移,igt越大,特性左移越快。3.2、閘流體的主要引數
(1)斷態重複峰值電壓udrm
門極開路,重複率為每秒50次,每次持續時間不大於10ms的斷態最大脈衝電壓,udrm=90%udsm,udsm為斷態不重複峰值電壓。
udsm應比ubo小,所留的裕量由生產廠家決定。
(2)反向重複峰值電壓urrm
其定義同udrm相似,urrm=90%ursm,ursm為反向不重複峰值電壓。
(3)額定電壓
選udrm和urrm中較小的值作為額定電壓,選用時額定電壓應為正常工作峰值電壓的2～3倍,應能承受經常出現的過電壓。-end-)
閘流體有幾個pn結 閘流體 A K G
閘流體是一種大功率的電羊導體器件，具有高效率，功耗小，快速響應，體積小，重量輕，可靠性高等一系列優點。閘流體它具有三個電極，陽極a 陰極k和門極g 控制板 如圖，工作原理，陽極a和陰極k與電源和負載相連，組成閘流體的主電路，門極g和陰極k與控制閘流體的裝置相連，組成閘流體控制電路，當閘流體的陰極和門...
PN結是什麼？PN結有什麼特徵？PN結的應用
pn結學習思維導圖 在看接下來的內容之前，我們先看看本文的思維導圖。首先對pn結的定義及原理進行分析。了解原理之後，來分析學習它的特徵，有了原理特徵當然是要應用了。是不是有點晦澀？學習就是要逐漸理解那些晦澀的定義，好了進入主題。我們首先拿出來一塊矽 鍺 片 本徵半導體 靈光一閃我們就在這個矽片上確定...
關於PN結
一直以來，我對pn的形成中的幾個細節耿耿於懷。最近和乙個小夥伴討論後，更加深了認識。對於半導體而言，載流子的概念讓人感到迷糊。對於n型半導體，比如在si基里摻雜p原子，此時p原子外層有9個電子，其中的1個就會比較自由，可以移動，這很好理解。而p型半導體就不怎麼好理解，摻入了b原子後，由於除了4個共價...