由于在雙向可控硅的主電極上,無(wú)論加以正向電壓或是反向電壓,也不管觸發(fā)信號(hào)是正向還是反向,它都能被觸發(fā)導(dǎo)通,因此它有以下四種觸發(fā)方式:(1)當(dāng)主電極T2對(duì)Tl所加的電壓為正向電壓,控制極G對(duì)***電極Tl所加的也是正向觸發(fā)信號(hào)。雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后,電流I2l的方向從T2流向T1。由特性曲線可知,這時(shí)雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通規(guī)律是按***象限的特性進(jìn)行的,又因?yàn)橛|發(fā)信號(hào)是正向的,所以把這種觸發(fā)叫做“***象限的正向觸發(fā)”或稱為I+觸發(fā)方式。(2)如果主電極T2仍加正向電壓,而把觸發(fā)信號(hào)改為反向信號(hào),這時(shí)雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后,通態(tài)電流的方向仍然是從T2到T1。我們把這種觸發(fā)叫做“***象限的負(fù)觸發(fā)”或稱為I-觸發(fā)方式。(3)兩個(gè)主電極加上反向電壓U12,輸入正向觸發(fā)信號(hào),雙向可控硅導(dǎo)通后,通態(tài)電流從T1流向T2。雙向可控硅按第三象限特性曲線工作,因此把這種觸發(fā)叫做Ⅲ+觸發(fā)方式。 (4)兩個(gè)主電極仍然加反向電壓U12,輸入的是反向觸發(fā)信號(hào),雙向可控硅導(dǎo)通后,通態(tài)電流仍從T1流向T2。這種觸發(fā)就叫做Ⅲ-觸發(fā)方式。 雙向可控硅雖然有以上四種觸發(fā)方式,但由于負(fù)信號(hào)觸發(fā)所需要的觸發(fā)電壓和電流都比較小。工作比較可靠,因此在實(shí)際使用時(shí),負(fù)觸發(fā)方式應(yīng)用較多。晶閘管常用于不間斷電源(UPS)和逆變器。湖北晶閘管咨詢電話
雙向晶閘管的散熱設(shè)計(jì)與熱管理策略
雙向晶閘管的散熱設(shè)計(jì)直接影響其性能和可靠性。當(dāng)雙向晶閘管導(dǎo)通時(shí),通態(tài)壓降(約 1.5V)會(huì)產(chǎn)生功耗,導(dǎo)致結(jié)溫升高。若結(jié)溫超過(guò)額定值(通常為 125°C),器件性能會(huì)下降,甚至損壞。散熱方式主要有自然冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷和水冷。對(duì)于小功率應(yīng)用(如家用調(diào)光器),可采用自然冷卻,通過(guò)鋁合金散熱片擴(kuò)大散熱面積。散熱片的熱阻需根據(jù)雙向晶閘管的功耗和環(huán)境溫度計(jì)算,一般要求熱阻小于 10°C/W。對(duì)于**率應(yīng)用(如電機(jī)控制器),可采用強(qiáng)迫風(fēng)冷,通過(guò)風(fēng)扇加速空氣流動(dòng),降低散熱片溫度。此時(shí)需注意風(fēng)扇的風(fēng)量和風(fēng)壓匹配,確保散熱效率。對(duì)于高功率應(yīng)用(如工業(yè)加熱設(shè)備),水冷系統(tǒng)是更好的選擇,其散熱效率比風(fēng)冷高 3-5 倍。在熱管理策略上,可在散熱片與雙向晶閘管之間涂抹導(dǎo)熱硅脂,減小接觸熱阻;并安裝溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度,當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)自動(dòng)降低負(fù)載或切斷電路。 小功率晶閘管采購(gòu)晶閘管的觸發(fā)方式包括直流、交流、脈沖觸發(fā)等。
晶閘管模塊是一種集成了晶閘管芯片、驅(qū)動(dòng)電路、散熱基板及保護(hù)元件的功率電子器件,其重要部分通常由多個(gè)晶閘管(如SCR或TRIAC)通過(guò)特定拓?fù)洌ㄈ绨霕?、全橋)組合而成。模塊化設(shè)計(jì)不僅提高了功率密度,還簡(jiǎn)化了安裝和散熱管理。晶閘管模塊的工作原理基于半控型器件的特性:通過(guò)門極施加觸發(fā)信號(hào)使其導(dǎo)通,但關(guān)斷需依賴外部電路強(qiáng)制換流(如電壓反向或電流中斷)。例如,三相全控橋模塊由6個(gè)SCR組成,通過(guò)控制觸發(fā)角實(shí)現(xiàn)交流電的整流或逆變,廣泛應(yīng)用于工業(yè)變頻器和新能源發(fā)電系統(tǒng)。模塊內(nèi)部通常采用陶瓷基板(如AlN)和銅層實(shí)現(xiàn)電氣隔離與高效導(dǎo)熱,確保高功率下的可靠性。
晶閘管的工作原理
晶閘管(Thyristor)是一種具有可控單向?qū)щ娦缘陌雽?dǎo)體器件,也被稱為 “晶體閘流管”,是電力電子技術(shù)中常用的功率控制元件。
晶閘管的導(dǎo)通機(jī)制基于“雙晶體管模型”。當(dāng)陽(yáng)極加正向電壓且門極注入觸發(fā)電流時(shí),內(nèi)部?jī)蓚€(gè)等效晶體管(PNP和NPN)形成正反饋,使器件迅速進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。一旦導(dǎo)通,即使移除門極信號(hào),晶閘管仍維持導(dǎo)通,直至陽(yáng)極電流低于維持電流(????IH)或施加反向電壓。這種“自鎖效應(yīng)”使其適合高功率場(chǎng)景,但也帶來(lái)關(guān)斷復(fù)雜性的問(wèn)題。關(guān)斷方法包括自然換相(交流過(guò)零)或強(qiáng)制換相(LC諧振電路)。
晶閘管模塊的通態(tài)電流容量從幾安培到數(shù)千安培不等,滿足多種應(yīng)用需求。
雙向晶閘管(Triac)是一種能雙向?qū)ǖ陌雽?dǎo)體功率器件,本質(zhì)上相當(dāng)于兩個(gè)反并聯(lián)的普通晶閘管(SCR)集成在同一芯片上。其結(jié)構(gòu)由五層半導(dǎo)體(P-N-P-N-P)構(gòu)成,擁有三個(gè)電極:主端子 T1、T2 和門極 G。與單向晶閘管不同,雙向晶閘管無(wú)論在交流電壓的正半周還是負(fù)半周,只要門極施加合適的觸發(fā)信號(hào),就能導(dǎo)通。觸發(fā)方式分為四種模式:T2 為正,G 為正(模式 Ⅰ+);T2 為正,G 為負(fù)(模式 Ⅰ-);T2 為負(fù),G 為正(模式 Ⅲ+);T2 為負(fù),G 為負(fù)(模式 Ⅲ-)。其中,模式 Ⅰ+ 的觸發(fā)靈敏度*高,模式 Ⅲ- *低。雙向晶閘管的伏安特性曲線關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,體現(xiàn)了其雙向?qū)щ姷奶匦?。在交流電路中,通過(guò)控制觸發(fā)角可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電的斬波調(diào)壓,廣泛應(yīng)用于調(diào)光器、電機(jī)調(diào)速和家用電子設(shè)備中。例如,在臺(tái)燈調(diào)光電路中,雙向晶閘管可根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié)導(dǎo)通角,改變燈泡兩端的有效電壓,從而實(shí)現(xiàn)燈光亮度的平滑調(diào)節(jié)。 逆導(dǎo)晶閘管(RCT)內(nèi)部集成二極管,適用于逆變電路。河北晶閘管供應(yīng)
晶閘管在感應(yīng)加熱設(shè)備中用于高頻功率控制。湖北晶閘管咨詢電話
單向晶閘管與其他功率器件的性能比較
單向晶閘管與其他功率器件如 IGBT、MOSFET 等相比,具有不同的性能特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。單向晶閘管的優(yōu)點(diǎn)是耐壓高、電流容量大、成本低,適用于高電壓、大電流的場(chǎng)合,如高壓直流輸電、工業(yè)電機(jī)調(diào)速等。但其開(kāi)關(guān)速度較慢,一般適用于低頻應(yīng)用。IGBT 結(jié)合了 MOSFET 和 BJT 的優(yōu)點(diǎn),具有輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快、導(dǎo)通壓降小等特點(diǎn),適用于中高頻、中等功率的應(yīng)用,如變頻器、UPS 電源等。MOSFET 的開(kāi)關(guān)速度**快,輸入阻抗極高,適用于高頻、小功率的應(yīng)用,如開(kāi)關(guān)電源、高頻逆變器等。與單向晶閘管相比,IGBT 和 MOSFET 的控制更加靈活,可以通過(guò)柵極信號(hào)快速控制導(dǎo)通和關(guān)斷。在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)具體的電路要求和工作環(huán)境,選擇**合適的功率器件。例如,在高頻開(kāi)關(guān)電源中,MOSFET 是優(yōu)先;而在高壓大電流的整流電路中,單向晶閘管則更為合適。 湖北晶閘管咨詢電話