李永乐对可控硅原理的讲解主要包含以下几个核心要点:
一、基本结构
组成与结构 可控硅由四个PN结组成的四层三端半导体器件,通常由两个晶闸管反向连接而成。其结构可类比为两个二极管反向串联,但具有更复杂的控制机制。
命名与符号
- 正向导通的电极称为 阳极(A1/T1),反向导通的称为 阴极(A2/T2),控制极为 G极(G1/T1)。 - 符号表现为两个晶闸管反向并联的图形,与普通二极管符号不同。
二、工作原理
单向可控硅(晶闸管)
- 导通机制: 通过控制极(G极)输入触发脉冲(Ug),使控制极-发射极间形成正向偏置,从而导通阳极-阴极通道。 - 关断特性
双向可控硅(TRIAC) - 双向导通特性:
可控制阳极和阴极两个方向导通,通过改变触发脉冲的相位实现双向控制。 - 结构优势:简化了单向可控硅需要两个独立控制极的结构,但承受电压上升率的能力较弱。
三、主要作用
可控整流 将交流电转换为直流电,通过调节触发脉冲实现输出电压的调节。例如单相半波整流电路中,控制角α决定输出电压的有效值。2. 无触点开关
实现快速导通和关断,适用于高频率开关电路,如电机调速、灯光控制等。3. 逆变功能
将直流电转换为交流电,可调整输出频率,应用于电源适配器、电网调频等场景。
四、关键参数
断态重复峰值电压(V DRM): 允许在断开状态下重复施加的最大电压。- 断态重复峰值电流(IDRM)
李永乐的讲解通过结构分析、工作原理和实际应用,系统地阐述了可控硅的核心特性。其核心在于通过控制极的触发脉冲实现大电流、高电压的精准控制,且具备无触点开关的效率优势,是电力电子领域的重要基础元件。