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可控硅的原理及應用

返回列表 來源：發布日期： 2021.06.07

可控硅是一種P1N1P2N2四層三端結構元件。有三個PN結。分析原理時，可以看成是由一個PNP管和一個NPN管組成。由于其特性與真空閘流管相似，故國際上俗稱硅晶體閘流管，簡稱可控硅SCR。另外，由于SCR最初用于可控整流，故又稱可控硅整流元件，簡稱SCR。在性能上，SCR不僅具有單向導電性，而且比硅整流元件（俗稱“死硅”）具有更有價值的可控性。它只有兩種狀態：開和關。
可控硅調光器是目前舞臺燈光和環境照明領域的主流設備。照明系統中使用的各種調光器本質上是一種交流電壓調節器。老式的變壓器和變阻器用于通過調節電壓或電流的幅值來進行調光，如下圖所示。 u1為未經調節的220V交流波形，電壓調整后的電壓波形為u2，由于其幅值小于u1，燈光變暗。在這種調光模式下，雖然改變了正弦交流電的幅度，但并沒有改變其正弦波形的性質。
與變壓器和電阻器相比，可控硅調光器具有完全不同的調光機制。它使用相位控制方法來實現電壓或調光。對于普通的反向阻斷可控硅，可控硅特性表明，當可控硅外加正陽極電壓并同時加上適當的正向控制電壓時，可控硅導通；這種導通即使在去除柵極控制電壓后仍會保持導通，直到施加反向陽極電壓或陽極電流小于可控硅本身的維持電流時才會關閉。普通可控硅調光器就是利用可控硅的這一特性實現前沿觸發相控調壓。在正弦波交流電過零后的某個時間t1（或某個相位角wt1），在可控硅控制極加入一個觸發脈沖，使可控硅導通，根據上面介紹的可控硅開關特性，這導通將一直保持到正弦波的正半周期結束。因此，在正弦波的正半周（即0~p區間），0~wt1范圍內的可控硅不導通。這個范圍稱為控制角，通常用a表示；而可控硅在wt1和p之間導通，這個范圍稱為導通角，通常用j表示。同理，在正弦波交流電的負半周，在t2時刻（即相角度 wt2) 觸發脈沖將其打開。這樣來回循環，每半個周期控制正弦波的導通，以獲得相同的導通角。如果觸發脈沖的施加時間(或相位)改變，則導通角j(或控制角a)改變。導通角越大，調光器的輸出電壓越高，燈越亮。由上述可控硅調光原理可知，調光器輸出的電壓波形不再是正弦波，除非調光器處于全導通狀態，即導通角為180°（或p ）。正是因為截斷了正弦波，破壞了波形，才會對電網造成干擾等問題...