按照电流容量分类:晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。通常,大功率晶闸管多采用金属壳封装,而中、小功率晶闸管则多采用塑封或陶瓷封装。
1.普通晶闸管
普通晶闸管(SCR),就是上述介绍过的晶闸管。即由PNPN半导体材料构成的四层三端半导体器件,三个引出端分别为阳极A、阴极K和门极G。如图5-25所示。
图5-25 普通晶闸管图形符号 (a)新图形符号 (b)旧图形符号
2.双向晶闸管
双向晶闸管(TRIAC)是由NPNPN五层半导体材料构成的,相当于两只普通晶闸管反相并联,它也有三个电极,分别是主电极T1、主电极T2和门极G。图5-26是双向晶闸管的结构和等效电路,图5-27是其电路图形符号。
图5-26 双向晶闸管的结构和等效电路
(a)结构图 (b)等效电路
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图5-27 双向晶闸管的电路图形符号 (a)新图形符号 (b)旧图形符号
双向晶闸管可以双向导通,即门极加上正或负的触发电压,均能触发双向晶闸管正、反两个方向导通。图5-28是其触发状态。
图5-28 双向晶闸管的触发状态
双向晶闸管的主电极T1与主电极T2间,无论所加电压极性是正向还是反向,只要门极G和主电极T1(或T2)间加有正、负极性不同的触发电压,满足其必须的触发电流,晶闸管即可触发导通呈低阻状态。此时,主电极T1、T2间压降约为1V左右。
双向晶闸管一旦导通,即使失去触发电压,也能继续维持导通状态。当主电极T1、T
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电流减小至维持电流以下或T1、T2间电压改变极性,且无触发电压时,双向晶闸管阻断,
只有重新施加触发电压,才能再次导通。
3.可关断晶闸管
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可关断晶闸管(GTO)亦称门控晶闸管。其主要特点是当门极加反向触发信号时晶闸管能自行关断。
可关断晶闸管(以P型门极为例)是由PNPN四层半导体材料构成,其三个电极分别为阳极A、阴极K和门极G,如图5-29所示,门极关断晶闸管的结构及电路图形符号和普通晶闸管相同。可关断晶闸管也具有单向导电特性,即当其阳极A、阴极K两端加正向电压,在门极G上加正的触发电压时,晶闸管将导通。
图5-29 门极关断晶闸管的结构及电路图形符号
(a)结构 (b)电路图形符号
可关断晶闸管GTO与普通晶闸管SCR的触发导通原理相同,但二者的关断原理及关断方式截然不同。在可关断晶闸管导通状态,若在其门极G上加一个适当负电压,则能使导通的晶闸管关断。但普通晶闸管在导通之后即处于深度饱和状态,若想关断,必须切断电源,使正向电流低于维持电流IH,或施以反向电压强迫关断。这就需要增加换向电路,不仅使设备的体积重量增大,而且会降低效率,产生波形失真和噪声。可关断晶闸管克服了上述缺陷,它既保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点,又具有自关断能力,使用方便,是理想的高压、大电流开关器件。
4.光控晶闸管
光控晶闸管(LAT)俗称光控硅,内部由PNPN四层半导体材料构成,可等效为两只晶体管、一只电容和一只光敏二极管组成的电路,如图5-30所示。
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图5-30 光控晶闸管的结构及电路图形符号
(a)结构 (b)电路图形符号
由于光控晶闸管的控制信号来自光的照射,故其只有阳极A和阴极K两个引出电级,门极为受光窗口(小功率晶闸管)或光导纤维、光缆等。
当在光控晶闸管的阳极A加上正向电压、阴极K上加负电压时,再用足够强的光照射一下其受光窗口,晶闸管即可导通。晶闸管受光触发导通后,即使光源消失也能维持导通,若想让晶闸管关断,就要把阳极A和阴极K之间的电压去除或改变极性。
第五节 基本放大电路
所谓放大,实质是能量的放大,三极管是能量控制元件,利用三极管构成的放大电路能实现小能量对大能量的控制作用。三极管有三个电极,根据公共端的不同,可以有三种不同的连接方式,分别是共发射极接法、共集电极接法和共基极接法。
一、基本放大电路
放大电路的交流信号从基极输入,从集电极输出,是共发射极接法,以共发射极放大电路为例,学习基本放大电路的分析方法。
1.基本放大电路的组成
如图5-31所示,各元件及作用如下:
图5-31 共发射极交流放大电路
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三极管VT:电路采用NPN型三极管,利用三极管的电流放大作用,在集电极获得放大的电流iC。
集电极电源UCC:其作用是为整个电路提供能源,并且保证三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置,三极管工作于放大状态。
基极偏置电阻RB:其作用是和UCC一起为基极提供一个合适的基极电流iB,这个电流也称基极偏置电流。
集电极负载电阻RC:其作用是将集电极电流的变化转换为集电极-发射极之间电压的变化。
耦合电容C1、C2:其作用是隔直流,通交流。 符号“⊥”:接地符号,电路中的零参考电位。
为分析方便,电压的方向以输入、输出回路的公共端为负,其他各点为正;电流方向以三极管各电极电流的实际方向为正方向。
2.放大电路的基本分析方法
放大电路可分为静态和动态两种情况来分析。
(1) 静态分析法 静态是当放大电路没有输入信号时的(直流)工作状态。静态分析是要确定放大电路中三极管的静态电流IBQ、ICQ和静态电压UBEQ、UCEQ的值,这四个值在三极管输入特性曲线和输出特性曲线上确定一个点,称为静态工作点Q。对于放大电路来说,具有合适的静态工作点,才能够保证信号的放大。
静态工作点的确定可以通过估算法和图解法来实现。
估算法:静态值是直流量,可以用放大电路的直流通路来确定。如图5-32所示为基本放大电路图5-32的直流通路。即指当输入信号ui=0时,在直流电压+Ucc的作用下,电容开路时对应的电路图。
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