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可控硅的原理及应用

返回列表 来源：发布日期： 2021.06.07

可控硅是一种P1N1P2N2四层三端结构元件。有三个PN结。分析原理时，可以看成是由一个PNP管和一个NPN管组成。由于其特性与真空闸流管相似，故国际上俗称硅晶体闸流管，简称可控硅SCR。另外，由于SCR最初用于可控整流，故又称可控硅整流元件，简称SCR。在性能上，SCR不仅具有单向导电性，而且比硅整流元件（俗称“死硅”）具有更有价值的可控性。它只有两种状态：开和关。
可控硅调光器是目前舞台灯光和环境照明领域的主流设备。照明系统中使用的各种调光器本质上是一种交流电压调节器。老式的变压器和变阻器用于通过调节电压或电流的幅值来进行调光，如下图所示。 u1为未经调节的220V交流波形，电压调整后的电压波形为u2，由于其幅值小于u1，灯光变暗。在这种调光模式下，虽然改变了正弦交流电的幅度，但并没有改变其正弦波形的性质。
与变压器和电阻器相比，可控硅调光器具有完全不同的调光机制。它使用相位控制方法来实现电压或调光。对于普通的反向阻断可控硅，可控硅特性表明，当可控硅外加正阳极电压并同时加上适当的正向控制电压时，可控硅导通；这种导通即使在去除栅极控制电压后仍会保持导通，直到施加反向阳极电压或阳极电流小于可控硅本身的维持电流时才会关闭。普通可控硅调光器就是利用可控硅的这一特性实现前沿触发相控调压。在正弦波交流电过零后的某个时间t1（或某个相位角wt1），在可控硅控制极加入一个触发脉冲，使可控硅导通，根据上面介绍的可控硅开关特性，这导通将一直保持到正弦波的正半周期结束。因此，在正弦波的正半周（即0~p区间），0~wt1范围内的可控硅不导通。这个范围称为控制角，通常用a表示；而可控硅在wt1和p之间导通，这个范围称为导通角，通常用j表示。同理，在正弦波交流电的负半周，在t2时刻（即相角度 wt2) 触发脉冲将其打开。这样来回循环，每半个周期控制正弦波的导通，以获得相同的导通角。如果触发脉冲的施加时间(或相位)改变，则导通角j(或控制角a)改变。导通角越大，调光器的输出电压越高，灯越亮。由上述可控硅调光原理可知，调光器输出的电压波形不再是正弦波，除非调光器处于全导通状态，即导通角为180°（或p ）。正是因为截断了正弦波，破坏了波形，才会对电网造成干扰等问题...