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可控硅的原理与检测方法

时间:2014-10-28 10:23 来源:电路图之家 作者:编辑部

可控硅又称晶闸管,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件。可控硅分为单向、双向两种类型,具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、控制方便等优点,是比较常用的半导体器件之一,被广泛用于可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等各种自动控制和大功率的电能转换的场合。家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控以及工业控制等都大量使用了可控硅器件。本文以单向可控硅为例,介绍可控硅工作原理以及可控硅检测方法。
1.可控硅工作原理
可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件,共有三个PN结和三个电极——阳极(A)、阴极(K)和控制极(G),如图1所示。可控硅在控制原理上可等效为一只 PNP 三极管和一只 NPN 三极管的连接电路, 两管的基极电流和集电极电流互为通路,具有强烈的正反反馈作用。一旦给 G、K 回路的 NPN 管子输入基极电流,由于正反馈作用,两管将迅即进入饱合导通状态。可控硅导通之后,它的导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持,即使控制电流(电压)消失,可控硅仍处于导通状态。控制信号的作用仅仅是触发可控硅使其导通,导通之后,控制信号便失去控制作用。


图1 可控硅等效图解
可控硅的四层结构和控制极的引用,为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。在应用可控硅时,只要在控制极加上很小的电流或电压,就能控制很大的阳极电流或电压。电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的叫小功率可控硅,50安培以上的叫大功率可控硅。
由此可知,可控硅导通条件:一是阳极与阴极间必须加正向电压,二是控制极也要加正向电压。以上两个条件可控硅处于导通状态的条件。另外,可控硅一旦导通后,即使降低控制极电压或去掉控制极电压,可控硅仍然导通。 可控硅关断条件:降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压,使阳极电流小于最小维持电流以下。
2.可控硅引脚区分
对可控硅的引脚区分,有的可从外形封装加以判别,一般阳极和阴极引线比控制极引线长。通过外形无法判断的情况下,可用万用表R×100或R×1K挡,测量可控硅任意两管脚间的正反向电阻,当万用表指示低阻值(几百欧至几千欧的范围)时,黑表笔所接的是控制极G,红表笔所接的是阴极K,余下的一只管脚为阳极A。
3.可控硅性能检测
可控硅质量好坏的判别可以从四个方面进行。第一是三个PN结应完好;第二是当阴极和阳极间电压反向连接时能够阻断,不导通;第三是当控制极开路时,阳极和阴极间的电压正向连接时也不导通;第四是给控制极加上正向电流,给阴极和阳极加正向电压时,可控硅应当导通,把控制极电流去掉,仍处于导通状态。



图2 可控硅实物图
用万用表的欧姆挡测量可控硅的极间电阻,就可对前三个方面的好坏进行判断。具体方法是:
(1)用R×1k或R×10k挡测阴极和阳极之间的正反向电阻(控制极不接电压),此两个阻值均应很大。电阻值越大,表明正反向漏电电流愈小。如果测得的阻值很低,或近于无穷大,说明可控硅已经击穿短路或已经开路,可控硅不能使用了。
(2)用R×1k或R×10k挡测阳极和控制极之间的电阻,正反向测量阻值均应几百千欧以上。
(3)用R×1k或R×100挡,测控制极和阴极之间的PN结的正反向电阻在几千欧左右,如出现正向阻值接近于零值或为无穷大,表明控制极和阴极之间的PN结已经损坏。反向阻值应很大,但不能为无穷大,正常情况是反向阻值明显大于正向阻值。
(4)万用表选电阻R×1挡,将黑表笔接阳极,红表笔仍接阴极,此时万用表指针应不动。红表笔接阴极不动,黑表笔在不脱开阳极的同时用表笔尖去瞬间短接控制极,此时万用表电阻挡指针应向右偏转,阻值读数为10欧姆左右。如阳极接黑表笔,阴极接红表笔时,万用表指针发生偏转,说明该单向可控硅已击穿损坏。
以上就是以单向可控硅为例为大家简单介绍可控硅的工作原理与可控硅测量方法,希望大家能有所收获,将学到的可控硅知识用于电路板维修工作中。