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测试晶闸管和三端双向可控硅开关元件的区别,中国机械网,okmao.com
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测试晶闸管和三端双向可控硅开关元件的区别
2021年03月19日    阅读量:234    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

晶闸管是由四个交替的P层和N层组成的两脚或三脚设备。它也被称为可控硅整流器,通常用于调光开关,电动机的速度控制器以及高压直流输电系统的开关装置。

晶闸管不能用作放大器,其输出是开或关中国机械网okmao.com。它本质上是一个外部控制的整流二极管。与两层PN二极管或三层NPN或PNP双极晶体管相比,晶闸管具有四层(PNPN)。最常见的晶闸管具有三个端子,分别称为阳极,阴极和栅极。在晶闸管的三端版本中,四层由交替的N型和P型材料组成。阳极的一端连接到P层,而阴极的另一端连接到N层。此配置使以下三种可能的状态中的任何一种成为可能:

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当将负电压施加到阳极而将正电压施加到阴极时,晶闸管仅起到反向偏置二极管的作用,并且不导通。这称为反向阻止模式。
当将正电压施加到阳极,将负电压施加到阴极,但栅极上没有偏压时,该器件将不导通。这称为前向阻止模式。
当将正电压施加到阳极,将负电压施加到阴极,并且该器件已被触发导通时,它将继续导通,直到正向电流降至保持电流以下。(因此,晶闸管被认为是锁存装置。)
如果以齐纳二极管的方式施加到阳极的正(相对于阴极)正电压超过击穿水平,则会发生雪崩并开始导通。当正电压施加到栅极时,此动作在较低的水平上发生。晶闸管导通的速度取决于施加到栅极的电压量。因此,触发晶闸管需要最小的栅极电压。

栅极端子将晶闸管导通后,只要晶闸管通过足够的电流,它就会继续导通。闩锁电流是在栅极信号打开器件的那一刻使晶闸管保持导通所需的最小阳极电流量。锁存电流通常约为保持电流的两倍至三倍。保持电流是阳极电流必须下降才能进入关断状态的最小电流。因此,如果保持电流为5 mA,则晶闸管必须通过小于5 mA的电流才能中断导通。

还有其他一些与晶闸管类似的相关器件。晶闸管只能通过向栅极引线施加信号来接通,而不能使用栅极引线来关断。相反,GTO(栅极截止晶闸管)可以通过栅极信号导通,也可以通过负极性栅极信号截止。导通是通过栅极和阴极端子之间的正电流脉冲实现的。静态感应晶闸管(SITH)与GTO相似,但通常处于导通状态(导通)。栅极必须负偏置以保持截止状态。

MOS控制晶闸管(MCT)的操作类似于GTO晶闸管,并且在等效电路中具有两个导电类型相反的MOSFET。一个负责开启,另一个负责关闭。相对于阴极,栅极上的正电压会打开晶闸管。相对于阳极,栅极上的负电压会关闭晶闸管。MCT很难找到。它们只是短暂地商业化了。

可控硅(SCS)或可控硅整流器,可控硅的一种变体。它基本上是一个同时具有阳极和阴极栅极的晶闸管。这个额外的端子允许对器件进行更多控制,主要是在晶闸管通过的主电流高于保持电流值时关闭晶闸管。

三极管可控硅(Triacs)的工作原理与可控硅类似,但它们是双向的,可以双向传递电流。可控硅可以通过施加到栅电极的正电流或负电流来触发。三端双向可控硅开关元件可以可视化为两个连接了门的晶闸管。像晶闸管一样,当栅极电流中断时,双向可控硅继续导通。维持该状态,直到主电流小于保持电流为止。

一个DVM可以用于验证晶闸管是否正在工作很有帮助。在DVM设置为高阻模式的情况下,将负极引线连接到晶闸管阳极,将正极引线连接到阴极。电阻值应该很高。较低的值表示晶闸管短路。切换导线并再次读取电阻应产生另一个较高的值。较低的值又意味着晶闸管短路。

在DVM仍连接到晶闸管阳极和阴极的情况下,将短跳线的一端与阳极接触,同时将跳线的另一端与晶闸管栅极接触。如果晶闸管正常工作,则读数将为低电阻。即使跳线断开,该值也将保持较低。在晶闸管正常工作的情况下,如果断开欧姆表的任何一根引线,则即使重新连接引线,电阻也将返回较高的值,除非您再次将阳极与栅极短接。

需要注意的一点是,某些晶闸管仅在DVM设置为高电阻设置的情况下工作。如果晶闸管可以承受更大的电流,请尝试R x 1,000或R x 100设置。

理想晶闸管的栅极-阴极是PN结。在许多晶闸管中,栅极和阳极之间还存在一条平行的短路路径,旨在通过较大的初始电流来帮助触发晶闸管。由于该路径是由均匀的p掺杂硅制成的,因此栅极和阴极之间通常有10〜50Ω的可测量电阻。但是,制造商通常不会描述该电阻值。给出此信息仅是为了通知用户,低的栅极阴极电阻并不表示设备已损坏。使用DMM二极管检查功能进行测量时,栅极-阴极连接在两个方向上都将显示为低(但不为零)的电压降(例如0.01〜0.05 V)。

还要注意的另一点是,晶闸管可以提供良好的DVM指示,但仍然存在缺陷。最终,测试SCR的唯一方法是使其经受负载电流。

DMM也可以用于测试双向可控硅的健康状况。将DMM置于高阻模式,然后将正极引线连接至双向可控硅的MT1端子,将负极引线连接至MT2端子。DMM将显示高电阻读数。现在选择低电阻模式,将MT1和栅极连接到正极引线,将MT2连接到负极引线。现在,数字万用表应显示低电阻读数(指示双向可控硅开关已打开)。

总而言之,对于SCR,门到阴极应该像DMM上的二极管一样测试。阳极到阴极和栅极到阳极的结应打开。对于双向可控硅,栅极至MT2的连接应在两个方向上像二极管结一样进行测试。MT1到MT2和栅极到MT1的结应读为开路。


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