
可控硅是可控硅整流器的簡稱。可控硅有單向、雙向、可關斷和光控幾種類型。它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、控制方便等優點,被廣泛用于可控整流、調壓、逆變以及無觸點開關等各種自動控制和大功率的電能轉換的場合。
可控硅導通條件:一是可控硅陽極與陰極間必須加正向電壓,二是控制極也要加正向電壓。以上兩個條件必須同時具備,可控硅才會處于導通狀態。另外,可控硅一旦導通后,即使降低控制極電壓或去掉控制極電壓,可控硅仍然導通。 可控硅關斷條件:降低或去掉加在可控硅陽極至陰極之間的正向電壓,使陽極電流小于最小維持電流以下。
1. 可控硅的特性:
可控硅分單向可控硅、雙向可控硅。
單向可控硅有陽極A、陰極K、控制極G三個引出腳。
雙向可控硅有第一陽極A1(T1),第二陽極A2(T2)、控制極G三個引出腳。
只有當單向可控硅陽極A與陰極K之間加有正向電壓,同時控制極G與陰極間加上所需的正向觸發電壓時,方可被觸發導通。此時A、K間呈低阻導通狀態,陽極A與陰極K間壓降約1V。單向可控硅導通后,控制器G即使失去觸發電壓,只要陽極A和陰極K之間仍保持正向電壓,單向可控硅繼續處于低阻導通狀態。只有把陽極A電壓拆除或陽極A、陰極K間電壓極性發生改變(交流過零)時,單向可控硅才由低阻導通狀態轉換為高阻截止狀態。單向可控硅一旦截止,即使陽極A和陰極K間又重新加上正向電壓,仍需在控制極G和陰極K間有重新加上正向觸發電壓方可導通。單向可控硅的導通與截止狀態相當于開關的閉合與斷開狀態,用它可制成無觸點開關。
雙向可控硅第一陽極A1與第二陽極A2間,無論所加電壓極性是正向還是反向,只要控制極G和第一陽極A1間加有正負極性不同的觸發電壓,就可觸發導通呈低阻狀態。此時A1、A2間壓降也約為1V。雙向可控硅一旦導通,即使失去觸發電壓,也能繼續保持導通狀態。只有當第一陽極A1、第二陽極A2電流減小,小于維持電流或A1、A2間當電壓極性改變且沒有觸發電壓時,雙向可控硅才截斷,此時只有重新加觸發電壓方可導通。
2. 單向可控硅的檢測:
萬用表選電阻R*1Ω擋,用紅、黑兩表筆分別測任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數為數十歐姆的一對引腳,此時黑表筆的引腳為控制極G,紅表筆的引腳為陰極K,另一空腳為陽極A。此時將黑表筆接已判斷了的陽極A,紅表筆仍接陰極K。此時萬用表指針應不動。用短線瞬間短接陽極A和控制極G,此時萬用表電阻擋指針應向右偏轉,阻值讀數為10歐姆左右。如陽極A接黑表筆,陰極K接紅表筆時,萬用表指針發生偏轉,說明該單向可控硅已擊穿損壞。
3. 雙向可控硅的檢測:
用萬用表電阻R*1Ω擋,用紅、黑兩表筆分別測任意兩引腳間正反向電阻,結果其中兩組讀數為無窮大。若一組為數十歐姆時,該組紅、黑表所接的兩引腳為第一陽極A1和控制極G,另一空腳即為第二陽極A2。確定A1、G極后,再仔細測量A1、G極間正、反向電阻,讀數相對較小的那次測量的黑表筆所接的引腳為第一陽極A1,紅表筆所接引腳為控制極G。將黑表筆接已確定的第二陽極A2,紅表筆接第一陽極A1,此時萬用表指針不應發生偏轉,阻值為無窮大。再用短接線將A2、G極瞬間短接,給G極加上正向觸發電壓,A2、A1間阻值約10歐姆左右。隨后斷開A2、G間短接線,萬用表讀數應保持10歐姆左右。互換紅、黑表筆接線,紅表筆接第二陽極A2,黑表筆接第一陽極A1。同樣萬用表指針應不發生偏轉,阻值為無窮大。用短接線將A2、G極間再次瞬間短接,給G極加上負的觸發電壓,A1、A2間的阻值也是10歐姆左右。隨后斷開A2、G極間短接線,萬用表讀數應不變,保持在10歐姆左右。符合以上規律,說明被測雙向可控硅未損壞且三個引腳極性判斷正確。
檢測較大功率可控硅時,需要在萬用表黑筆中串接一節1.5V干電池,以提高觸發電壓。
4.晶閘管(可控硅)的管腳判別:
晶閘管管腳的判別可用下述方法: 先用萬用表R*1K擋測量三腳之間的阻值,阻值小的兩腳分別為控制極和陰極,所剩的一腳為陽極。再將萬用表置于R*10K擋,用手指捏住陽極和另一腳,且不讓兩腳接觸,黑表筆接陽極,紅表筆接剩下的一腳,如表針向右擺動,說明紅表筆所接為陰極,不擺動則為控制極。
單向可控硅是由三個PN結的半導體材料構成,其基本結構、符號及等效電路如圖1所示。
可控硅有三個電極:陽極(A)、陰極(K)和控制極(G)。從等效電路上看,陽極(A)與控制極(G)之間是兩個反極性串聯的PN結,控制極(G)與陰極(K)之間是一個PN結。根據PN結的單向導電特性,將指針式萬用表選擇適當的電阻檔,測試極間正反向電阻(相同兩極,將表筆交換測出的兩個電阻值),對于正常的可控硅,G、K之間的正反向電阻相差很大;G、K分別與A之間的正反向電阻相差很小,其阻值都很大。這種測試結果是唯一的,根據這種唯一性就可判定出可控硅的極性。用萬用表R×1K檔測量可控硅極間的正反向電阻,選出正反向電阻相差很大的兩個極,其中在所測阻值較小的那次測量中,黑表筆所接為控制極(G),紅表筆所接的為陰極(K),剩下的一極就為陽極(A)。通過判定可控硅的極性同時也可定性判定出可控硅的好壞。如果在測試中任何兩極間的正反向電阻都相差很小,其阻值都很大,說明G、K之間存在開路故障;如果有兩極間的正反向電阻都很小,并且趨近于零,則可控硅內部存在極間短路故障。
單向可控硅觸發特性測試:
單向可控硅與的相同之處在于都具有單向導電性,不同之處是可控硅的導通還要受控制極電壓控制。也就是說使可控硅導通必須具備兩個條件:陽極(A)與陰極(K)之間應加正向電壓,控制極(G)與陰極(K)之間也應加正向電壓。當可控硅導通以后,控制極就失去作用。單向可控硅的導通過程可用圖2所示的等效電路來說明:PNP管的發射極相當可控硅的陽極(A),NPN管的發射極相當可控硅的陰極(K),PNP管的集電極與NPN管的基極相聯后相當于可控硅的控制極(G)。當在A、K之間加上允許的正向電壓時,兩只管子均不導通,此時當在G、K之間加上正向電壓便形成控制電流流入V2的基極,如此循環直至兩管完全導通。當導通后,即使Ig=O,由于V2有基極電流,且遠大于Ig,因此兩管仍然導通。要使導通的可控硅截止,必須把A、K正向電壓降低到一定值,或反向,或斷開。根據可控硅的導電特性,可用萬用表的電阻檔進行測試。對小功率可控硅可按圖3(a)所示聯接電路,在可控硅A、G之間聯接一只輕觸開關(以便于操作),用萬用表的R×1Ω檔,黑表筆接A極,紅表筆接K,此時給可控硅加上一正向電壓(通過萬用表內附的干電池),萬用表的指針不動,可控硅不導通,當按下開關,A、G接通,在G、K之間加上觸發電壓,可控硅才導通,萬用表的指針偏轉,指向一個較小的值;當G、A斷開后,失去了控制電壓,如果萬用表的指針位置不變,可控硅仍處于導通狀態,說明該可控硅的觸發特性良好,如果G、A斷開后,萬用表指針隨即偏轉,指向∞。即可控硅不導通,則說明該可控硅的觸發特性不好,或已損壞。對功率較大的可控硅,由于導通電壓降較大,維持電流難以維持,引起導通狀態欠佳,此時應在可控硅的陽極(A)上串接一節干電池,如圖3(b)所示電路進行測試,以免引起誤判。對于大功率可控硅應在圖3(b)的電路上再串上一節干電池,使測試效果明顯。一般來說在測試10A以下的單向可控硅用圖3(a)所示聯接電路;10A一100A的可控硅用圖3(b)所示聯接電路,測試100A以上的單向可控硅應在圖3(b)上再串一節干電池。
在測試單向可控硅的基礎上,對其它類型的可控硅,根據其基本結構,也可用萬用表對其進行測試。
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