晶闸管(Thyristor)是一种大功率半导体器件,具有四层三端结构,包括阳极(Anode)、阴极(Cathode)和门极(Gate)。其工作原理主要基于PNPN四层结构中的三个PN结,可以将其视为一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。
工作原理概述:
单向导电性 :晶闸管在阳极和阴极之间加上正向电压时,并不立即导通。只有当在门极加上适当的触发电压时,晶闸管才会导通。一旦导通,即使去掉了门极的触发电压,晶闸管仍会保持导通状态,直到电流减小到维持电流以下。导通过程:
当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。此时,门极加正向电压后,晶闸管处于导通状态。导通后,晶闸管内部的载流子浓度增加,电阻降低,形成导通状态。
关断过程:
当主回路电压(或电流)减小到接近于零时,晶闸管会自动关断,回到静态状态。此过程通常是在电路中断电或负载变化时发生的。
控制方式:
晶闸管的控制方式主要有手动和自动两种。通过调节门极的触发电压,可以控制晶闸管的导通角度,从而实现对电流的控制。在伴热系统中,晶闸管作为控制元件,通过调节其触发角来控制输出电压的大小,进而控制伴热带的加热功率。
应用
晶闸管广泛应用于电力、冶金、化工、机械等领域,用于控制大功率设备的运行,如电动机启动、调功、调光、调温等。
总结:
晶闸管的工作原理是通过门极控制其导通和关断,实现电流的精确控制。其单向导电性和触发电压的依赖性使其在大功率控制系统中具有重要应用价值。