对其在脉冲脉冲功率电源领域中的应用研究很少,尚处于试验探索阶段。[1]在大功率半导体开关器件中,晶闸管是具有**高耐压容量与**大电流容量的器件。国内外主要制作的大功率晶闸管都是应用在高压直流输电中。所制造出的大功率晶闸管,**大直径可达6英寸,单阀片耐压值**高可达11KV,的通流能力**高可达4500A。在该领域比较**的有瑞士的ABB以及国内的株洲南车时代。[1]为提高晶闸管的通流能力、开通速度、di/dt承受能力,国外在普通晶闸管的基础上研制出了两种新型的晶闸管:门极关断晶闸管GTO以及集成门极换流晶闸管IGCT。这两种器件都已经在国外投入实际使用。其中GTO的单片耐压可达,工况下通流能力可达4kA,而目前研制出的在电力系统中使用的IGCT的**高耐压可达10kV,通流能力可达。[1]针对脉冲功率电源中应用的晶闸管,国内还没有厂家在这方面进行研究,在国际上具有**技术的是瑞士ABB公司。他们针对脉冲功率电源用大功率晶闸管进行了十数年的研究。目前采用的较成熟的器件为GTO,其直径为英寸,单片耐压为,通常3个阀片串联工作。可以承受的电流峰值为120kA/90us,电流上升率di/dt**高可承受。门极可承受触发电流**大值为800A,触发电流上升率di/dt**大为400A/us。其特点是在晶闸管的阳极与阴极之间反向并联一只二极管,使阳极与阴极的发射结均呈短路状态。优势晶闸管模块哪家好
人们在制造工艺和结构上采取了一些改进措施,做出了能适应于高频应用的晶闸管,我们将它称为快速晶闸管。它具有以下几个特点。一、关断时间(toff)短导通的晶闸管,当切断正向电流时。并不能马上“关断”,这时如立即加上正向电压,它还会继续导通。从切断正向电流直到控制极恢复控制能力需要的时间,叫做关断时间。用t0仟表示。晶闸管的关断过程,实际上是储存载流子的消失过程。为了加速这种消失过程,制造快速晶闸管时采用了掺金工艺,把金掺到硅中减少基区少数载流子的寿命。硅中掺金量越多,t0仟越小,但掺金量过多会影响元件的其它性能。二、导通速度快.能耐较高的电流上升率(dI/dt)控制极触发导通的晶闸管。总是在靠近控制极的阴极区域首先导通,然后逐渐向外扩展,直到整个面积导通。大面积的晶闸管需要50~100微秒以上才能***积导通。初始导通面积小时,必须限制初始电流的上升速度,否则将发生局部过热现象,影响元件的性能,甚至烧坏。高频工作时这种现象更为严重。为此,仿造了集成电路的方法,在晶闸管同一硅片上做出一个放大触发信号用的小晶闸管。控制极触发小晶闸管后,小晶闸管的初始导通电流将横向经过硅片流向主晶闸管阴极,触发主晶闸管。优势晶闸管模块哪家好晶闸管的作用也越来越全。
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。
晶闸管模块基本的用途是可控整流。二极管整流电路中用晶闸管代替二极管,就可以形成可控整流电路。在正弦交流电压U2的正半周内,如果vs的控制极不输入触发脉冲UG,vs仍不能接通。只有当U2处于正半周时,当触发脉冲UG施加到控制极时,晶闸管才接通。现在,绘制其波形(图4(c)和(d)),可以看到只有当触发脉冲UG到达时,负载RL具有电压UL输出(波形上的阴影)。当UG到达较早时,晶闸管导通时间较早;UG到达较晚时,晶闸管导通时间较晚。通过改变触发脉冲Ug在控制极上的到达时间,可以调节负载上输出电压的平均UL(阴影部分的面积)。在电工技术中,交流电的半周常被设定为180度,称为电角。因此,在U2的每一个正半周期中,从零值到触发脉冲到达时刻的电角称为控制角α,每个正半周期中晶闸管导电的电角称为导通角θ。显然,α和θ都用来表示晶闸管在正向电压半周内的通断范围。通过改变控制角度0或导通角theta,可通过改变负载上的脉冲直流电压的平均ul来实现可控整流器。它是一种大功率开关型半导体器件,在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示(旧标准中用字母“SCR”表示)。
α和θ都是用来表示晶闸管在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的。通过改变控制角α或导通角θ,改变负载上脉冲直流电压的平均值UL,实现了可控整流。晶闸管晶体闸流管(英语:Thyristor),简称晶闸管,指的是具有四层交错P、N层的半导体装置。**早出现与主要的一种是硅控整流器(SiliconControlledRectifier,SCR),中国大陆通常简称可控硅,又称半导体控制整流器,是一种具有三个PN结的功率型半导体器件,为***代半导体电力电子器件的**。晶闸管的特点是具有可控的单向导电,即与一般的二极管相比,可以对导通电流进行控制。晶闸管具有以小电流(电压)控制大电流(电压)作用,并体积小、轻、功耗低、效率高、开关迅速等优点,***用于无触点开关、可控整流、逆变、调光、调压、调速等方面。发展历史/晶闸管编辑半导体的出现成为20世纪现代物理学其中一项**重大的突破,标志着电子技术的诞生。而由于不同领域的实际需要,促使半导体器件自此分别向两个分支快速发展,其中一个分支即是以集成电路为**的微电子器件,特点为小功率、集成化,作为信息的检出、传送和处理的工具;而另一类就是电力电子器件,特点为大功率、快速化。1955年。晶闸管为半控型电力电子器件。优势晶闸管模块哪家好
晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。优势晶闸管模块哪家好
美国通用电气公司研发了世界上***个以硅单晶为半导体整流材料的硅整流器(SR),1957年又开发了全球较早用于功率转换和控制的可控硅整流器(SCR)。由于它们具有体积小、重量轻、效率高、寿命长的优势,尤其是SCR能以微小的电流控制较大的功率,令半导体电力电子器件成功从弱电控制领域进入了强电控制领域、大功率控制领域。在整流器的应用上,晶闸管迅速取代了**整流器(引燃管),实现整流器的固体化、静止化和无触点化,并获得巨大的节能效果。从1960年代开始,由普通晶闸管相继衍生出了快速晶闸管、光控晶闸管、不对称晶闸管及双向晶闸管等各种特性的晶闸管,形成一个庞大的晶闸管家族。晶闸管在应用中有效率高、控制特性好、寿命长、体积小、功能强等优点,其能承受的电压和电流容量是目前电力电子器件中**高的,而且工作可靠。因晶闸管的上述优点,国外对晶闸管在脉冲功率源领域内应用的研究做了大量的工作,很多脉冲功率能源模块已经使用晶闸管作为主开关。而国内的大功率晶闸管主要应用在高压直流输电的工频环境下,其工频工作条件下的技术参数指标不足以准确反映其在脉冲电源这种高电压、大电流、高陡度的环境下的使用情况。优势晶闸管模块哪家好