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晶闸管企业商机
晶闸管的工作原理

晶闸管(Thyristor)是一种具有可控单向导电性的半导体器件,也被称为 “晶体闸流管”,是电力电子技术中常用的功率控制元件。
晶闸管的导通机制基于“双晶体管模型”。当阳极加正向电压且门极注入触发电流时,内部两个等效晶体管(PNP和NPN)形成正反馈,使器件迅速进入饱和导通状态。一旦导通,即使移除门极信号,晶闸管仍维持导通,直至阳极电流低于维持电流(𝐼𝐻IH)或施加反向电压。这种“自锁效应”使其适合高功率场景,但也带来关断复杂性的问题。关断方法包括自然换相(交流过零)或强制换相(LC谐振电路)。


晶闸管与IGBT相比,耐压更高但开关速度较慢。陕西SEMIKRON西门康晶闸管

晶闸管

晶闸管特性

晶闸管VS与小灯泡EL串联起来,通过开关S接在直流电源上。注意阳极A是接电源的正极,阴极K接电源的负极,控制极G通过按钮开关SB接在1.5V直流电源的正极(这里使用的是KP1型晶闸管,若采用KP5型,应接在3V直流电源的正极)。晶闸管与电源的这种连接方式叫做正向连接,也就是说,给晶闸管阳极和控制极所加的都是正向电压。合上电源开关S,小灯泡不亮,说明晶闸管没有导通;再按一下按钮开关SB,给控制极输入一个触发电压,小灯泡亮了,说明晶闸管导通了。这个演示实验给了我们什么启发呢? 上海小功率晶闸管TRIAC(双向晶闸管)可控制交流电的双向导通,适合调光、调速。

这个实验告诉我们,要使晶闸管导通,一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压,二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后,松开按钮开关,去掉触发电压,仍然维持导通状态。
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双向晶闸管的基本原理与结构解析

双向晶闸管(Triac)是一种能双向导通的半导体功率器件,本质上相当于两个反并联的普通晶闸管(SCR)集成在同一芯片上。其结构由五层半导体(P-N-P-N-P)构成,拥有三个电极:主端子 T1、T2 和门极 G。与单向晶闸管不同,双向晶闸管无论在交流电压的正半周还是负半周,只要门极施加合适的触发信号,就能导通。触发方式分为四种模式:T2 为正,G 为正(模式 Ⅰ+);T2 为正,G 为负(模式 Ⅰ-);T2 为负,G 为正(模式 Ⅲ+);T2 为负,G 为负(模式 Ⅲ-)。其中,模式 Ⅰ+ 的触发灵敏度*高,模式 Ⅲ- *低。双向晶闸管的伏安特性曲线关于原点对称,体现了其双向导电的特性。在交流电路中,通过控制触发角可实现对交流电的斩波调压,广泛应用于调光器、电机调速和家用电子设备中。例如,在台灯调光电路中,双向晶闸管可根据用户需求调节导通角,改变灯泡两端的有效电压,从而实现灯光亮度的平滑调节。

单向晶闸管的基本原理剖析

单向晶闸管,也就是普通晶闸管(SCR),属于四层三端的半导体器件,其结构是 P-N-P-N。它有阳极(A)、阴极(K)和门极(G)这三个端子。当阳极相对于阴极加上正向电压,同时门极施加一个短暂的正向触发脉冲时,晶闸管就会从阻断状态转变为导通状态。一旦导通,门极便失去控制作用,要使晶闸管关断,只有让阳极电流减小到维持电流以下,或者给阳极施加反向电压。这种 “触发导通、过零关断” 的特性,让单向晶闸管在可控整流、交流调压等电路中得到了广泛应用。例如,在晶闸管整流器里,通过调整触发角,能够实现对直流输出电压的连续调节,这在工业电机调速和电力系统中有着重要的应用价值。


晶闸管模块的过载能力强,能在短时间内承受数倍额定电流。

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单向晶闸管的散热设计要点

单向晶闸管在工作过程中会产生功耗,导致温度升高。如果温度过高,会影响晶闸管的性能和寿命,甚至导致器件损坏。因此,合理的散热设计至关重要。散热方式主要有自然冷却、强迫风冷和水冷等。对于小功率晶闸管,可以采用自然冷却方式,通过散热片将热量散发到周围环境中。散热片的材料一般选择铝合金,其表面面积越大,散热效果越好。对于中大功率晶闸管,通常采用强迫风冷方式,通过风扇加速空气流动,提高散热效率。在设计散热系统时,需要考虑散热片的尺寸、形状、材质以及风扇的风量、风压等因素。同时,还需要确保晶闸管与散热片之间的接触良好,通常在两者之间涂抹导热硅脂,以减小热阻。对于高功率晶闸管,如水冷方式能够提供更强的散热能力,适用于高温、高功率密度的工作环境。 晶闸管模块的水冷设计适用于高功率应用。CRRC中车晶闸管电子元器件

晶闸管常用于交流调压器,如舞台灯光控制。陕西SEMIKRON西门康晶闸管

双向晶闸管与单向晶闸管的性能对比分析

双向晶闸管与单向晶闸管在结构、性能和应用场景上存在***差异。结构上,双向晶闸管是五层三端器件,可双向导通;单向晶闸管是四层三端器件,*能单向导通。性能方面,双向晶闸管触发方式灵活,但触发灵敏度较低,通态压降约1.5V,高于单向晶闸管(约1V);单向晶闸管触发可靠性高,适合高电压、大电流应用。应用场景上,双向晶闸管主要用于交流调压、固态继电器和家用控制电路,如调光器、风扇调速器;单向晶闸管多用于直流可控整流,如电机驱动、电镀电源。在成本上,同规格双向晶闸管价格略高于单向晶闸管,但双向晶闸管可简化电路设计,减少元件数量。例如,在交流调光灯电路中,使用双向晶闸管只需一个器件即可控制正负半周,而使用单向晶闸管则需两个反并联。因此,选择哪种器件需根据具体应用需求权衡性能与成本。 陕西SEMIKRON西门康晶闸管

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