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可控硅的原理及應(yīng)用

返回列表 來源：發(fā)布日期： 2021.06.07

可控硅是一種P1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件。有三個PN結(jié)。分析原理時，可以看成是由一個PNP管和一個NPN管組成。由于其特性與真空閘流管相似，故國際上俗稱硅晶體閘流管，簡稱可控硅SCR。另外，由于SCR最初用于可控整流，故又稱可控硅整流元件，簡稱SCR。在性能上，SCR不僅具有單向?qū)щ娦?，而且比硅整流元件（俗稱“死硅”）具有更有價值的可控性。它只有兩種狀態(tài)：開和關(guān)。
可控硅調(diào)光器是目前舞臺燈光和環(huán)境照明領(lǐng)域的主流設(shè)備。照明系統(tǒng)中使用的各種調(diào)光器本質(zhì)上是一種交流電壓調(diào)節(jié)器。老式的變壓器和變阻器用于通過調(diào)節(jié)電壓或電流的幅值來進行調(diào)光，如下圖所示。 u1為未經(jīng)調(diào)節(jié)的220V交流波形，電壓調(diào)整后的電壓波形為u2，由于其幅值小于u1，燈光變暗。在這種調(diào)光模式下，雖然改變了正弦交流電的幅度，但并沒有改變其正弦波形的性質(zhì)。
與變壓器和電阻器相比，可控硅調(diào)光器具有完全不同的調(diào)光機制。它使用相位控制方法來實現(xiàn)電壓或調(diào)光。對于普通的反向阻斷可控硅，可控硅特性表明，當(dāng)可控硅外加正陽極電壓并同時加上適當(dāng)?shù)恼蚩刂齐妷簳r，可控硅導(dǎo)通；這種導(dǎo)通即使在去除柵極控制電壓后仍會保持導(dǎo)通，直到施加反向陽極電壓或陽極電流小于可控硅本身的維持電流時才會關(guān)閉。普通可控硅調(diào)光器就是利用可控硅的這一特性實現(xiàn)前沿觸發(fā)相控調(diào)壓。在正弦波交流電過零后的某個時間t1（或某個相位角wt1），在可控硅控制極加入一個觸發(fā)脈沖，使可控硅導(dǎo)通，根據(jù)上面介紹的可控硅開關(guān)特性，這導(dǎo)通將一直保持到正弦波的正半周期結(jié)束。因此，在正弦波的正半周（即0~p區(qū)間），0~wt1范圍內(nèi)的可控硅不導(dǎo)通。這個范圍稱為控制角，通常用a表示；而可控硅在wt1和p之間導(dǎo)通，這個范圍稱為導(dǎo)通角，通常用j表示。同理，在正弦波交流電的負(fù)半周，在t2時刻（即相角度 wt2) 觸發(fā)脈沖將其打開。這樣來回循環(huán)，每半個周期控制正弦波的導(dǎo)通，以獲得相同的導(dǎo)通角。如果觸發(fā)脈沖的施加時間(或相位)改變，則導(dǎo)通角j(或控制角a)改變。導(dǎo)通角越大，調(diào)光器的輸出電壓越高，燈越亮。由上述可控硅調(diào)光原理可知，調(diào)光器輸出的電壓波形不再是正弦波，除非調(diào)光器處于全導(dǎo)通狀態(tài)，即導(dǎo)通角為180°（或p ）。正是因為截斷了正弦波，破壞了波形，才會對電網(wǎng)造成干擾等問題...