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柱式调压器晶匣管的工作过程概述

文章来源:人气:发表时间:2017-12-13 14:34:38

  晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结图1,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管,图2

  

 

  当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此,两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门极电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通,晶体管饱和导通。设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2;发射极电流相应为Ia和Ik;电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig从而可以得出晶闸管阳极电流为:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3所示。当晶闸管承受正向阳极电压,而门极未受电压的情况下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸管处于正向阻断状态。

  当晶闸管在正向阳极电压下,从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结,从而提高其电流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结,并提高了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅速进行。从图3,当a1和a2随发射极电流增加而(a1+a2)≈1时,式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia.这时,流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。晶闸管已处于正向导通状态。式(1—1)中,在晶闸管导通后,1-(a1+a2)≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。晶闸管在导通后,门极已失去作用。在晶闸管导通后,如果不断的减小电源电压或增大回路电阻,使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时,由于a1和a1迅速下降,当1-(a1+a2)≈0时,晶闸管恢复阻断状态。

  特性

  

特性曲线

 

  特性曲线晶闸管的阳极电压与阳极电流的关系,称为晶闸管的伏安特性,如图所示。晶闸管的阳极与阴极间加上正向电压时,在晶闸管控制极开路(Ig=0)情况下,开始元件中有很小的电流(称为正向漏电流)流过,晶闸管阳极与阴极间表现出很大的电阻,处于截止状态(称为正向阻断状态),简称断态。当阳极电压上升到某一数值时,晶闸管突然由阻断状态转化为导通状态,简称通态。阳极这时的电压称为断态不重复峰值电压(UDSM),或称正向转折电压(UBO)。导通后,元件中流过较大的电流,其值主要由限流电阻(使用时由负载)决定。

  在减小阳极电源电压或增加负载电阻时,阳极电流随之减小,当阳极电流小于维持电流IH时,晶闸管便从导通状态转化为阻断状态。由图可看出,当晶闸管控制极流过正向电流Ig时,晶闸管的正向转折电压降低, Ig越大,转折电压越小,当Ig足够大时,晶闸管正向转折电压很小,一加上正向阳极电压,晶闸管就导通。实际规定,当晶闸管元件阳极与阴极之间加上6V直流电压时,能使元件导通的控制极最小电流(电压)称为触发电流(电压)。

  在晶闸管阳极与阴极间加上反向电压时,开始晶闸管处于反向阻断状态,只有很小的反向漏电流流过。当反向电压增大到某一数值时,反向漏电流急剧增大,这时,所对应的电压称为反向不重复峰值电压(URSM),或称反向转折(击穿)电压(UBR)。可见,晶闸管的反向伏安特性与二极管反向特性类似。晶闸管的开通和关断的动态过程的物理过程较为复杂,图 2.5 简单地给出了晶闸管开通和关断过程的电压与电流波形。

  

 

  图中开通过程描述的是晶闸管门极在坐标原点时刻开始受到理想阶跃触发电流触发的情况;而关断过程描述的是对已导通的晶闸管,在外电路所施加的电压在某一时刻突然由正向变为反向的情况(如图中点划线波形)。

此文关键词:调压器 过程