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如何检查双向晶闸管的好坏:双向晶闸管作电子开关使用,能控制交流负载(例如白炽灯)的通断,根据白炽灯的亮灭情况,可判断双向晶闸管的好坏。
将220V交流电源的任意一端接T2,另一端经过220V、100W白炽灯接T1。触发电路由开关S和门极限流电阻R组成。S选用耐压220VAC的小型钮子开关或拉线开关。R的阻值取100~330Ω,R值取得过大,会减小导通角。
下面个绍检查步骤:
第一步,先将S断开,此时双向晶闸管关断,灯泡应熄灭。若灯泡正常发光,则说明双向晶闸管T1-T2极间短路,管子报废;如果灯泡轻微发光,表明T1-T2漏电流太大,管子的性能很差。出现上述两种情况,应停止试验。
第二步:闭合S,因为门极上有触发信号,所以只需经过几微秒的时间,双向晶闸管即导通通,白炽灯上有交流电流通过而正常发光。具体工作过程分析如下:在交流电的正半周,设Ua>Ub,则T2为正,T1为负,G相对于T2也为负,双向晶闸管按照T2-T1的方向导通。在交流电的负半周,设Ua
综上所述,仅当S闭合时灯泡才能正常发光,说明双向晶闸管质量良好。如果闭合时灯泡仍不发光,证明门极已损坏。
注意事项:
(1)本方法只能检查耐压在400V以下的双向晶闸管。对于耐压值为100V、200V的双向晶闸管,需借助自耦调压器把220V交流电压降到器件耐压值以下。
(2)T1和T2的位置不得接反,否则不能触发双向晶闸管。
(3)具体到Ua、Ub中的哪一端接火线(相线),哪端接零线,可任选。
(4)利用双向晶闸管作电子开关比机械开关更加优越。因为只需很低的控制功率,就能控制相当大的电流,它不存在触点抖动问题,动作速度极快,在关断时也不会出现电弧现象。实际应用时,图5.9.14中的开关S可用固态继电器、干簧继电器、光电继电器等代替。
双向晶闸管与单向晶闸管一样,也具有触发控制特性。不过,它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同,这就是无论在阳极和阴极间接人何种极性的电压,只要在它的控制极上加上一个触发脉冲,也不管这个脉冲是什么极性的,都可以便双向晶闸管导通。
由于双向晶闸管在阳、阴极间接任何极性的工作电压都可以实现触发控制,因此双向晶闸管的主电极也就没有阳极、阴极之分,通常把这两个主电极称为T1电极和T2电极,将接在P型半导体材料上的主电极称为T1电极,将接在N型半导体材料上的电极称为T2电极。
由于双向晶闸管的两个主电极没有正负之分,所以它的参数中也就没有正向峰值电压与反同峰值电压之分,而只用一个最大峰值电压,双向晶闸管的其他参数则和单向晶闸管相同。
晶闸管的主要工作特性
为了能够直观地认识eupec晶闸管的工作特性,大家先看这块示教板(图3)。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3V直流电源的正极(这里使用的是KP5型晶闸管,若采用KP1型,应接在1.5V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。现在我们合上电源开关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。用万用表可以区分整流二极管的三个电极吗?怎样测试晶闸管的好坏呢?
普通晶闸管的三个电极可以用万用表欧姆挡R×100挡位来测。大家知道,晶闸管G、K之间是一个PN结〔图2(a)〕,相当于一个二极管,G为正极、K为负极,所以,按照测试二极管的方法,找出三个极中的两个极,测它的正、反向电阻,电阻小时,万用表黑表笔接的是控制极G,红表笔接的是阴极K,剩下的一个就是阳极A了。测试晶闸管的好坏,可以用刚才演示用的示教板电路(图3)。接通电源开关S,按一下按钮开关SB,灯泡发光就是好的,不发光就是坏的
ABB晶闸管最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。如果把二极管换成晶闸管,就可以构成可控整流电路。现在我画一个最简单的单相半波可控整流电路〔图4(a)〕。在正弦交流电压U2的正半周期间,如果VS的控制极没有输入触发脉冲Ug,VS仍然不能导通,只有在U2处于正半周,在控制极外加触发脉冲Ug时,晶闸管被触发导通。现在,画出它的波形图〔图4(c)及(d)〕,可以看到,只有在触发脉冲Ug到来时,负载RL上才有电压UL输出(波形图上阴影部分)。Ug到来得早,晶闸管导通的时间就早;Ug到来得晚,晶闸管导通的时间就晚。通过改变控制极上触发脉冲Ug到来的时间,就可以调节负载上输出电压的平均值UL(阴影部分的面积大小)。在电工技术中,常把交流电的半个周期定为180°,称为电角度。
双向晶闸管的发展现状在我国精管行业发展很快。国内分立器件厂商的主要产品以硅基二极管、三极管和晶闸管为主,目前国际功率半导体器件的主流主品功率MOS器件只是近年来才有所涉及,且主要为平面栅结构的VDMOS器件,IGBT还处于研发阶段。宽禁带半导体器件主要是以微波功率器件(SiCMESFET和GaNHEMT)为主,尚未有针对市场应用的宽禁带半导体产品器件的产品研发。
从功率半导体的产品分类来说
一、普通二极管、三极管国内的自给率已经很高,但是在高档的功率二极管,大部分还依赖进口,国内的产品性能还有不小的差距。
二、ABB晶闸管类器件产业成熟,种类齐全,普通晶闸管、快速晶闸管、超大功率晶闸管、光控晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、高频晶闸管都能生产。中国南车集团现在可以生产6英寸、4000A、8500V超大功率晶闸管,居世界领先水平,已经在我国的机车上大量使用,为我国的铁路现代化建设做出了贡献。
三、在功率管领域,逐步有国内的企业技术水平上升到MOS工艺,MOSFET的产业有一定规模,进入21世纪后,这类器件的产品已批量进入市场,几十安培、200V的器件在民用产品上获得了广泛应用,进口替代已然开始。
四、IGBT、FRD已经有所突破,FRD初见规模。IGBT从封装起步向芯片设计制造发展,从PT结构向NPT发展,沟槽工艺正在开发中。IGBT产品进入中试阶段,
五、在电源管理领域,2008年前十名都见不到国内的企业。
从功率半导体产业链来说
一、设计:国内IGBT还处于研制阶段,还没有商品化的IGBT投入市场,我国IGBT芯片的产业化道路比较漫长。目前国内的民营和海归人士设立的公司已经研发出了低端的IGBT产品,如常州宏微、嘉兴斯达。南车集团就不说了。
二、制造:IGBT对于技术要求较高,国内企业还没有从事IGBT生产。考虑到IP保护以及技术因素的限制,外资IDM厂商也没有在国内进行IGBT晶圆制造和封装的代工。目前华虹NEC和成芯的8寸线、华润上华和深圳方正的6寸线均可提供功率器件的代工服务。
三、封装:我国只有少数企业从事中小功率IGBT的封装,而且尚未形成规模化生产,在IGBT芯片的产业化以及大功率IGBT封装领域的技术更是一片空白。
从功率半导体工艺发展来说
一、BCD工艺已从无到有,从低压向高压发展,从硅基向SOI基发展。
二、从封装起步向芯片设计制造发展,从PT结构向NPT发展,沟槽工艺正在开发中。