ข้อมูลเชิงลึกที่น่าตื่นเต้น: การควบคุมซิลิกอนควบคุม (SCR)
2024-05-24 6151

ฟังก์ชั่นวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอน (SCRS) เป็นสวิตช์ควบคุมพลังงานที่มีประสิทธิภาพในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยพวกเขาถูกระบุด้วยสัญลักษณ์ที่ไม่ซ้ำกันซึ่งรวมถึงเทอร์มินัลเกตพิเศษที่อนุญาตให้ไหลในปัจจุบันทางเดียวความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับ SCRS ช่วยให้การรวมเข้ากับการออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์อย่างมีประสิทธิภาพโพสต์ข้อความนี้นำเสนอการก่อสร้างอย่างละเอียดของ SCRS ตรวจสอบแต่ละชั้นและวัสดุที่ใช้มันอธิบายโหมดการปฏิบัติงานรวมถึงวิธีที่เรียกใช้การควบคุมการไหลของเทอร์มินัลเกตแพ็คเกจ SCR ต่าง ๆ ยังกล่าวถึงตั้งแต่พื้นผิวไปจนถึงประเภทผ่านหลุมซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการเลือกแพร่งที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะโดยทำตามคำแนะนำนี้คุณจะได้รับการติดตั้ง SCR ในระบบอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูงอย่างมีประสิทธิภาพ

แคตตาล็อก

รูปที่ 1: สัญลักษณ์ SCR และเทอร์มินัลของมัน

สัญลักษณ์วงจรเรียงกระแสซิลิกอน

สัญลักษณ์วงจรเรียงกระแสซิลิกอนควบคุม (SCR) มีลักษณะคล้ายกับสัญลักษณ์ไดโอด แต่มีเทอร์มินัลเกตเพิ่มเติมการออกแบบนี้เน้นความสามารถของ SCR ในการอนุญาตให้กระแสไหลในทิศทางเดียว - จากขั้วบวก (a) ไปจนถึงแคโทด (K) - ในขณะที่ปิดกั้นในทิศทางตรงกันข้ามเทอร์มินัลสำคัญสามข้อคือ:

ขั้วบวก (a): เทอร์มินัลที่ปัจจุบันเข้ามาเมื่อ SCR ถูกส่งต่อ

แคโทด (k): เทอร์มินัลที่ออกจากปัจจุบัน

Gate (G): เทอร์มินัลควบคุมที่กระตุ้น SCR

สัญลักษณ์ SCR ยังใช้สำหรับ thyristors ซึ่งมีลักษณะการสลับที่คล้ายกันการให้น้ำหนักและวิธีการควบคุมที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับการทำความเข้าใจสัญลักษณ์ความรู้พื้นฐานนี้เป็นสิ่งจำเป็นก่อนที่จะสำรวจการก่อสร้างและการทำงานของอุปกรณ์ทำให้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในวงจรไฟฟ้าต่างๆ

โครงสร้างวงจรเรียงกระแสควบคุมซิลิกอน

rectifier ควบคุมซิลิกอน (SCR) เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สี่ชั้นที่สลับวัสดุ P-type และ N-type สร้างสามทางแยก: J1, J2 และ J3เรามาทำลายการก่อสร้างและการดำเนินงานอย่างละเอียด

องค์ประกอบของชั้น

ชั้นนอก: ชั้นนอก P และ N นั้นมีเจือด้วยสิ่งสกปรกอย่างหนักเพื่อเพิ่มค่าไฟฟ้าและลดความต้านทานยาสลบหนักนี้ช่วยให้เลเยอร์เหล่านี้สามารถดำเนินการกระแสน้ำสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพเพิ่มประสิทธิภาพของ SCR ในการจัดการโหลดพลังงานขนาดใหญ่

เลเยอร์กลาง: ชั้น P และ N ด้านในจะเจือเบา ๆ ซึ่งหมายความว่าพวกเขามีสิ่งสกปรกน้อยลงการเติมแสงนี้มีความสำคัญสำหรับการควบคุมการไหลของกระแสเนื่องจากช่วยให้การก่อตัวของพื้นที่พร่อง - อยู่ในเซมิคอนดักเตอร์ที่ผู้ให้บริการค่าใช้จ่ายเคลื่อนที่หายไปภูมิภาคการพร่องเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการควบคุมการไหลของกระแสทำให้ SCR สามารถทำหน้าที่เป็นสวิตช์ที่แม่นยำ

รูปที่ 2: P และ N ชั้นของ SCR

การเชื่อมต่อเทอร์มินัล

เทอร์มินัลประตู: เทอร์มินัลประตูเชื่อมต่อกับชั้นกลาง P-layerการใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กกับเกตทริกเกอร์ SCR ทำให้กระแสไฟฟ้าใหญ่ขึ้นจากขั้วบวกไปยังแคโทดเมื่อทริกเกอร์ SCR จะยังคงอยู่แม้ว่ากระแสประตูจะถูกลบออกหากมีแรงดันไฟฟ้าเพียงพอระหว่างขั้วบวกและแคโทด

ขั้วขั้วบวก: ขั้วบวกขั้วบวกเชื่อมต่อกับชั้นนอก P-layer และทำหน้าที่เป็นจุดเข้าใช้งานสำหรับกระแสหลักเพื่อให้ SCR ดำเนินการขั้วบวกจะต้องมีศักยภาพสูงกว่าแคโทดและประตูจะต้องได้รับกระแสทริกเกอร์ในสถานะการดำเนินการกระแสกระแสจากขั้วบวกผ่าน SCR ไปยังแคโทด

ขั้วแคโทด: ขั้วแคโทดเชื่อมต่อกับ N-layer ด้านนอกและทำหน้าที่เป็นจุดออกสำหรับกระแสเมื่อ SCR ดำเนินการแคโทดจะช่วยให้เกิดการไหลของกระแสในทิศทางที่ถูกต้องจากขั้วบวกไปยังแคโทด

รูปที่ 3: เกตขั้วบวกและขั้วแคโทด

ทางเลือกวัสดุ

ซิลิคอนเป็นที่ต้องการมากกว่าเจอร์เมเนียมสำหรับการก่อสร้าง SCR เนื่องจากข้อดีหลายประการ:

กระแสการรั่วไหลที่ต่ำกว่า: ซิลิกอนมีความเข้มข้นของผู้ให้บริการที่แท้จริงต่ำกว่าส่งผลให้กระแสรั่วไหลลดลงนี่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง

ความเสถียรทางความร้อนที่สูงขึ้น: ซิลิคอนสามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าเจอร์เมเนียมทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูงซึ่งมีความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ

ลักษณะทางไฟฟ้าที่ดีกว่า: ด้วย bandgap ที่กว้างขึ้น (1.1 eV สำหรับซิลิคอนเทียบกับ 0.66 eV สำหรับเจอร์เมเนียม) ซิลิคอนมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีขึ้นเช่นแรงดันไฟฟ้าที่สลายตัวสูงขึ้นและการทำงานที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ

ความพร้อมใช้งานและค่าใช้จ่าย: ซิลิคอนมีความอุดมสมบูรณ์และถูกกว่าในการดำเนินการมากกว่าเจอร์เมเนียมอุตสาหกรรมซิลิกอนที่ได้รับการยอมรับเป็นอย่างดีช่วยให้สามารถใช้กระบวนการผลิตที่ประหยัดต้นทุนและปรับขนาดได้

รูปที่ 4: ซิลิกอน

แล้วเจอร์เนียมล่ะ?

เจอร์เมเนียมมีข้อเสียหลายประการเมื่อเทียบกับซิลิคอนทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานจำนวนมากเจอร์เมเนียมไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงเช่นเดียวกับซิลิกอนได้อย่างมีประสิทธิภาพสิ่งนี้จะ จำกัด การใช้งานในแอปพลิเคชันพลังงานสูงที่มีความร้อนอย่างมีนัยสำคัญจากนั้นเจอร์เมเนียมมีความเข้มข้นของผู้ให้บริการภายในที่สูงขึ้นส่งผลให้กระแสรั่วไหลสูงขึ้นสิ่งนี้จะเพิ่มการสูญเสียพลังงานและลดประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่อุณหภูมิสูงนอกจากนี้เจอร์เมเนียมยังใช้ในวันแรก ๆ ของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อย่างไรก็ตามข้อ จำกัด ของความเสถียรทางความร้อนและกระแสรั่วไหลนำไปสู่การยอมรับอย่างกว้างขวางของซิลิกอนคุณสมบัติที่เหนือกว่าของซิลิคอนทำให้เป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับการใช้งานเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่

รูปที่ 5: เจอร์เมเนียม

ประเภทของการก่อสร้าง SCR

การก่อสร้างระนาบ

การก่อสร้างระนาบดีที่สุดสำหรับอุปกรณ์ที่จัดการระดับพลังงานที่ต่ำกว่าในขณะที่ยังคงให้ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูง

ในการก่อสร้างระนาบวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งโดยทั่วไปแล้วซิลิคอนจะผ่านกระบวนการแพร่กระจายที่สิ่งสกปรก (เจือปน) ได้รับการแนะนำให้รู้จักกับภูมิภาค P-type และ N-typeสารเจือปนเหล่านี้จะถูกกระจายในระนาบเดียวที่แบนส่งผลให้เกิดการสร้างทางแยกและควบคุม

ข้อดีของการก่อสร้างระนาบรวมถึงการสร้างสนามไฟฟ้าที่สม่ำเสมอทั่วทั้งทางแยกซึ่งจะช่วยลดความเป็นไปได้ของ v ariat ไอออนและเสียงไฟฟ้าซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์เนื่องจากทางแยกทั้งหมดเกิดขึ้นในระนาบเดียวสิ่งนี้ไม่เพียง แต่ช่วยลดความซับซ้อนและค่าใช้จ่าย แต่ยังช่วยเพิ่มอัตราผลตอบแทนด้วยการทำให้ง่ายต่อการควบคุมและทำซ้ำโครงสร้างที่จำเป็นอย่างต่อเนื่อง

รูปที่ 6: กระบวนการ SCR แบบระนาบ

การก่อสร้างเมซา

Mesa SCRs ถูกสร้างขึ้นสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีกำลังสูงและมักใช้ในการใช้งานอุตสาหกรรมเช่นการควบคุมมอเตอร์และการแปลงพลังงาน

J2 Junction ซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อ P-N ที่สองใน SCR ถูกสร้างขึ้นโดยใช้การแพร่กระจายซึ่งอะตอมเจือปนจะถูกนำเข้าสู่เวเฟอร์ซิลิกอนเพื่อสร้างภูมิภาค P-type และ N-type ที่จำเป็นกระบวนการนี้ช่วยให้สามารถควบคุมคุณสมบัติของทางแยกได้อย่างแม่นยำชั้นนอก P และ N จะเกิดขึ้นผ่านกระบวนการผสมซึ่งวัสดุที่มีสารเจือปนที่ต้องการจะถูกละลายลงบนเวเฟอร์ซิลิกอนสร้างชั้นที่แข็งแกร่งและทนทาน

ข้อดีของการก่อสร้าง MESA นั้นรวมถึงความสามารถในการจัดการกระแสและแรงดันไฟฟ้าสูงโดยไม่ลดลงด้วยการแยกที่แข็งแกร่งที่เกิดขึ้นจากการแพร่กระจายและการผสมการออกแบบที่แข็งแกร่งและทนทานช่วยเพิ่มความสามารถของ SCR ในการจัดการกับกระแสน้ำขนาดใหญ่อย่างมีประสิทธิภาพทำให้เชื่อถือได้สำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูงนอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันพลังงานสูงที่หลากหลายซึ่งเป็นตัวเลือกที่หลากหลายสำหรับอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน

รูปที่ 7: กระบวนการ MESA SCR

การก่อสร้างภายนอก

การสร้าง SCRS ภายนอกมุ่งเน้นไปที่ความทนทานการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพและความสะดวกในการรวมเข้ากับอิเล็กทรอนิกส์พลังงานขั้วขั้วบวกซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นเทอร์มินัลหรือแท็บขนาดใหญ่ถูกออกแบบมาเพื่อรองรับกระแสสูงและเชื่อมต่อกับด้านบวกของแหล่งจ่ายไฟเทอร์มินัลแคโทดที่เชื่อมต่อกับด้านลบของแหล่งจ่ายไฟหรือโหลดยังได้รับการออกแบบมาสำหรับการจัดการปัจจุบันและมีการทำเครื่องหมายเทอร์มินัลประตูที่ใช้ในการกระตุ้น SCR เป็นการนำมักจะมีขนาดเล็กลงและต้องใช้การจัดการอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไป

ข้อดีของ SCR ในการก่อสร้างภายนอกรวมถึงความเหมาะสมสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมเช่นการควบคุมมอเตอร์แหล่งจ่ายไฟและวงจรเรียงกระแสขนาดใหญ่ที่พวกเขาจัดการระดับพลังงานเกินกว่าอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ อีกมากมายแรงดันไฟฟ้าในสถานะต่ำของพวกเขาลดลงช่วยลดการกระจายพลังงานทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ประหยัดพลังงานกลไกการเรียกใช้อย่างง่ายผ่านเทอร์มินัลเกตช่วยให้การรวมเข้ากับวงจรและระบบควบคุมได้ง่ายนอกจากนี้ความพร้อมใช้งานที่แพร่หลายและกระบวนการผลิตที่เป็นผู้ใหญ่ของพวกเขามีส่วนทำให้ต้นทุนมีประสิทธิภาพ

โดยสรุปเมื่อใช้โครงสร้าง SCR ประเภทต่าง ๆ เหล่านี้สามารถเลือกโครงสร้าง SCR ที่เหมาะสมสำหรับสถานการณ์ที่แตกต่างกัน

การก่อสร้างระนาบ: เหมาะสำหรับการใช้งานพลังงานต่ำมีความจำเป็นในวงจรที่ต้องลดเสียงรบกวนทางไฟฟ้าและประสิทธิภาพที่สอดคล้องกัน

การก่อสร้าง MESA: สำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานสูงให้ความสนใจกับความต้องการการกระจายความร้อนและข้อกำหนดการออกแบบที่แข็งแกร่งตรวจสอบให้แน่ใจว่า SCR สามารถจัดการระดับกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่คาดหวังได้โดยไม่ต้องร้อนเกินไป

การก่อสร้างภายนอก: จัดการขั้วอย่างระมัดระวังโดยเฉพาะอย่างยิ่งเทอร์มินัลประตูตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อมีความปลอดภัยและออกแบบมาเพื่อจัดการกระแสกระแสสูงอย่างมีประสิทธิภาพ

รูปที่ 8: กระบวนการก่อสร้างภายนอก

ข้อมูลเชิงลึกในการดำเนินงาน

โครงสร้างสี่ชั้นของ SCR เป็นรูปแบบการกำหนดค่า NPNP หรือ PNPN ซึ่งสร้างลูปตอบรับที่เกิดขึ้นใหม่เมื่อถูกเรียกใช้ซึ่งจะรักษาการนำเข้าจนกว่ากระแสจะต่ำกว่าเกณฑ์ที่เฉพาะเจาะจงในการเรียกใช้ SCR ให้ใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กกับเทอร์มินัลประตูเริ่มต้นการแยกทางแยก J2 และอนุญาตให้กระแสไหลจากขั้วบวกไปยังแคโทดการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญสำหรับ SCR ที่ใช้พลังงานสูงและการใช้การสร้างแพ็คแบบกดกับการเชื่อมต่ออ่างล้างจานความร้อนที่แข็งแกร่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพป้องกันการทำงานด้วยความร้อนและเพิ่มอายุการใช้งานที่ยาวนานของอุปกรณ์

รูปที่ 9: NPN และ PNP

โหมดหลักของวงจรเรียงกระแสควบคุมซิลิกอน

วงจรเรียงกระแสควบคุมซิลิกอน (SCR) ทำงานในสามโหมดหลัก: การปิดกั้นไปข้างหน้าการนำไปข้างหน้าและการบล็อกย้อนกลับ

โหมดการบล็อกไปข้างหน้า

ในโหมดการปิดกั้นไปข้างหน้าขั้วบวกนั้นเป็นบวกเมื่อเทียบกับแคโทดและเทอร์มินัลประตูจะเปิดออกในสถานะนี้มีเพียงกระแสการรั่วไหลเพียงเล็กน้อยไหลผ่าน SCR รักษาความต้านทานสูงและป้องกันการไหลของกระแสที่สำคัญSCR ทำงานเหมือนสวิตช์เปิดปิดกระแสไฟฟ้าจนกระทั่งแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เกินแรงดันไฟฟ้า

รูปที่ 10: ไหลผ่าน SCR

โหมดการนำไปข้างหน้า

ในโหมดการนำไปข้างหน้า SCR จะดำเนินการและทำงานในสถานะ ONโหมดนี้สามารถทำได้โดยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าอคติไปข้างหน้าเกินแรงดันไฟฟ้าสลายหรือใช้แรงดันไฟฟ้าบวกกับเทอร์มินัลประตูการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าอคติไปข้างหน้าทำให้ทางแยกได้รับการสลายเป็นหิมะถล่มทำให้กระแสไฟฟ้าไหลอย่างมีนัยสำคัญสำหรับแอพพลิเคชั่นแรงดันไฟฟ้าต่ำการใช้แรงดันเกตเชิงบวกนั้นใช้งานได้จริงมากขึ้นโดยเริ่มนำการนำโดยการทำให้ SCR ไปข้างหน้าเมื่อ SCR เริ่มดำเนินการแล้วมันจะยังคงอยู่ในสถานะนี้ตราบใดที่กระแสเกินกระแสการถือครอง (IL)หากกระแสต่ำกว่าระดับนี้ SCR จะกลับสู่สถานะการบล็อก

รูปที่ 11: การนำ SCR

โหมดการบล็อกย้อนกลับ

ในโหมดการบล็อกย้อนกลับแคโทดเป็นบวกเทียบกับขั้วบวกการกำหนดค่านี้อนุญาตให้มีการรั่วไหลเพียงเล็กน้อยผ่าน SCR ซึ่งไม่เพียงพอที่จะเปิดใช้งานSCR รักษาสถานะความต้านทานสูงและทำหน้าที่เป็นสวิตช์เปิดหากแรงดันย้อนกลับเกินแรงดันไฟฟ้าที่สลายตัว (VBR) SCR จะผ่านการพังทลายของหิมะถล่มเพิ่มกระแสย้อนกลับอย่างมีนัยสำคัญและอาจสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์

รูปที่ 12;โหมดการบล็อกย้อนกลับ SCR

SCR และแพ็คเกจประเภทต่างๆ

วงจรเรียงกระแสควบคุมซิลิกอน (SCR) มาในประเภทและแพ็คเกจต่าง ๆ แต่ละแบบปรับให้เหมาะกับแอปพลิเคชันเฉพาะตามการจัดการกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าการจัดการความร้อนและตัวเลือกการติดตั้ง

พลาสติกไม่ต่อเนื่อง

แพ็คเกจพลาสติกที่ไม่ต่อเนื่องมีหมุดสามตัวที่ยื่นออกมาจากเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้พลาสติกSCR แบบประหยัดแบบประหยัดเหล่านี้มักจะรองรับได้มากถึง 25A และ 1,000Vพวกเขาได้รับการออกแบบมาเพื่อการรวมเข้ากับวงจรที่ง่ายด้วยส่วนประกอบหลายอย่างในระหว่างการติดตั้งตรวจสอบให้แน่ใจว่าการจัดตำแหน่ง PIN ที่เหมาะสมและการบัดกรีที่ปลอดภัยกับ PCB เพื่อรักษาการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่เชื่อถือได้และความเสถียรทางความร้อนSCR เหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานต่ำถึงปานกลางซึ่งมีขนาดขนาดกะทัดรัดและประสิทธิภาพด้านต้นทุนเป็นสิ่งจำเป็น

โมดูลพลาสติก

โมดูลพลาสติกมีอุปกรณ์หลายตัวภายในโมดูลเดียวรองรับกระแสสูงถึง 100Aโมดูลเหล่านี้ช่วยเพิ่มการรวมวงจรและสามารถยึดโดยตรงกับอ่างล้างจานความร้อนเพื่อการจัดการความร้อนที่ดีขึ้นเมื่อติดตั้งให้ใช้ชั้นความร้อนที่สม่ำเสมอระหว่างโมดูลและอ่างล้างจานเพื่อเพิ่มการกระจายความร้อนโมดูลเหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้งานขนาดกลางถึงกำลังสูงซึ่งพื้นที่และประสิทธิภาพความร้อนเป็นสิ่งสำคัญ

ฐานแกน

สตั๊ดฐาน SCRS มีฐานเกลียวสำหรับการติดตั้งที่ปลอดภัยให้ความต้านทานความร้อนต่ำและการติดตั้งที่ง่ายพวกเขารองรับกระแสน้ำตั้งแต่ 5A ถึง 150A พร้อมความสามารถของแรงดันไฟฟ้าเต็มรูปแบบอย่างไรก็ตาม SCR เหล่านี้ไม่สามารถแยกได้อย่างง่ายดายจากอ่างล้างจานดังนั้นให้พิจารณาสิ่งนี้ในระหว่างการออกแบบความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่ไม่ได้ตั้งใจทำตามข้อกำหนดของแรงบิดที่เหมาะสมเมื่อกระชับสตั๊ดเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายและตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการสัมผัสกับความร้อนที่ดีที่สุด

รูปที่ 13: ฐานสตั๊ด SCR ที่มีระยะทางตัวเลข

ฐานแบน

SCR ฐานแบบแบนช่วยให้ง่ายต่อการติดตั้งและความต้านทานความร้อนต่ำของ SCR ฐานสตั๊ด แต่รวมถึงฉนวนกันความร้อนเพื่อแยก SCR ด้วยไฟฟ้าออกจากอ่างล้างจานคุณลักษณะนี้มีความสำคัญในการใช้งานที่ต้องแยกทางไฟฟ้าในขณะที่ยังคงการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพSCR เหล่านี้รองรับกระแสระหว่าง 10A และ 400Aในระหว่างการติดตั้งตรวจสอบให้แน่ใจว่าชั้นฉนวนยังคงอยู่และไม่เสียหายเพื่อรักษาการแยกทางไฟฟ้า

กดแพ็ค

Press Pack SCRS ได้รับการออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชันปัจจุบัน (200A ขึ้นไป) และแอปพลิเคชันแรงดันสูง (เกิน 1200V)พวกเขาถูกห่อหุ้มด้วยซองเซรามิกให้การแยกไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานความร้อนที่เหนือกว่าSCR เหล่านี้ต้องการความดันเชิงกลที่แม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่าการสัมผัสทางไฟฟ้าและการนำความร้อนที่เหมาะสมโดยทั่วไปจะทำได้โดยใช้แคลมป์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษปลอกเซรามิกยังช่วยปกป้องอุปกรณ์จากความเครียดเชิงกลและการขี่จักรยานความร้อนทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมและพลังงานสูงที่ความน่าเชื่อถือและความทนทานเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง

ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการดำเนินงานเชิงปฏิบัติ：

เมื่อทำงานกับ SCR พลาสติกที่ไม่ต่อเนื่องให้มุ่งเน้นไปที่การจัดตำแหน่งพินที่แม่นยำและการบัดกรีที่ปลอดภัยสำหรับการเชื่อมต่อที่มั่นคงสำหรับโมดูลพลาสติกตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการประยุกต์ใช้สารประกอบความร้อนสำหรับการกระจายความร้อนที่ดีที่สุดด้วย SCR ฐานสตั๊ดให้ทำตามข้อกำหนดของแรงบิดเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายและบรรลุการสัมผัสความร้อนที่มีประสิทธิภาพสำหรับ SCR ฐานแบนรักษาความสมบูรณ์ของชั้นฉนวนเพื่อให้แน่ใจว่าการแยกทางไฟฟ้าสุดท้ายด้วย SCR Press Pack ให้ใช้แรงดันเชิงกลที่ถูกต้องโดยใช้แคลมป์พิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าการติดต่อและการจัดการความร้อนที่เหมาะสม

วิธีการเปิดวงจรเรียงกระแสซิลิกอน

รูปที่ 14: เปิดการดำเนินการ SCR

ในการเปิดใช้งานการนำกระแส SCR กระแสขั้วบวกจะต้องเกินขีด จำกัด ที่สำคัญซึ่งทำได้โดยการเพิ่มกระแสประตู (IG) เพื่อเริ่มต้นการดำเนินการปฏิรูป

เริ่มต้นด้วยการทำให้มั่นใจว่าประตูและแคโทดเชื่อมต่อกับวงจรอย่างถูกต้องตรวจสอบว่าการเชื่อมต่อทั้งหมดมีความปลอดภัยเพื่อหลีกเลี่ยงการติดต่อที่หลวมหรือการกำหนดค่าผิดพลาดตรวจสอบทั้งอุณหภูมิโดยรอบและทางแยกเนื่องจากอุณหภูมิสูงสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของ SCR ซึ่งจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนที่เพียงพอหรือมาตรการกระจายความร้อน

จากนั้นเริ่มใช้ Gate Current (IG) ที่ควบคุมโดยใช้แหล่งกำเนิดกระแสที่แม่นยำค่อยๆเพิ่ม IG เพื่อให้สามารถเปลี่ยนผ่านได้อย่างราบรื่นและการตรวจสอบการตอบสนองของ SCR อย่างราบรื่นเมื่อ IG เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ให้สังเกตการเพิ่มขึ้นเริ่มต้นของกระแสขั้วบวกซึ่งบ่งบอกถึงการตอบสนองของ SCR ต่อกระแสประตูยังคงเพิ่ม IG ต่อไปจนกว่าจะมีการสังเกตการดำเนินการปฏิรูปโดยมีการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในกระแสแอโนดแสดงให้เห็นว่า SCR กำลังเข้าสู่โหมดการนำไฟฟ้ารักษาประตูประตูให้เพียงพอที่จะรักษาการนำโดยไม่ต้องใช้การล้นประตูเพื่อป้องกันการกระจายพลังงานที่ไม่จำเป็นและความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมถูกนำไปใช้ระหว่างขั้วบวกและแคโทดตรวจสอบแรงดันไฟฟ้านี้เพื่อหลีกเลี่ยงการเกินจุดพักเว้นแต่จะต้องใช้แอปพลิเคชันเฉพาะโดยเจตนา

ในที่สุดยืนยันว่า SCR ได้เข้าสู่โหมดการนำไฟฟ้าซึ่งจะยังคงอยู่แม้ว่ากระแสประตูจะลดลงหากจำเป็นให้ลดกระแสประตูประตู (IG) หลังจากยืนยัน SCR ได้รับการล็อคเนื่องจากจะอยู่ในการนำไปใช้จนกว่ากระแสขั้วบวกจะลดลงต่ำกว่าระดับปัจจุบันการถือครอง

วิธีการปิดวงจรเรียงกระแสซิลิกอน

รูปที่ 15: การดำเนินการปิด SCR

การปิดวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมซิลิกอน (SCR) เกี่ยวข้องกับการลดกระแสแอโนดต่ำกว่าระดับปัจจุบันการถือครองซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการแลกเปลี่ยนมีการแลกเปลี่ยนหลักสองประเภท: ธรรมชาติและถูกบังคับ

การแลกเปลี่ยนตามธรรมชาติเกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้ากระแสสลับตกอยู่ในสภาพตามธรรมชาติเป็นศูนย์ทำให้ SCR ปิดวิธีนี้มีอยู่ในวงจร AC ซึ่งกระแสไฟฟ้าข้ามศูนย์เป็นระยะในแง่ปฏิบัติลองนึกภาพวงจร AC ที่แรงดันไฟฟ้าและรูปคลื่นปัจจุบันถึงศูนย์เป็นระยะในขณะที่วิธีการปัจจุบันเป็นศูนย์ SCR จะหยุดดำเนินการและปิดตามธรรมชาติโดยไม่ต้องแทรกแซงจากภายนอกนี่คือสิ่งที่เห็นได้ทั่วไปในแอปพลิเคชันพลังงาน AC มาตรฐาน

การจ่ายเงินบังคับลดกระแสแอโนดอย่างแข็งขันเพื่อปิด SCRวิธีนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวงจร DC หรือสถานการณ์ที่กระแสไม่ลดลงเป็นศูนย์เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้วงจรภายนอกจะเบี่ยงเบนกระแสไฟฟ้าออกไปจาก SCR หรือแนะนำอคติย้อนกลับตัวอย่างเช่นในวงจร DC คุณอาจใช้วงจรการสื่อสารที่มีส่วนประกอบเช่นตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำเพื่อสร้างแรงดันย้อนกลับชั่วขณะข้าม SCRการกระทำนี้บังคับให้กระแสแอโนดลดลงต่ำกว่าระดับการถือครองโดยปิด SCRเทคนิคนี้ต้องใช้เวลาและการควบคุมที่แม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เชื่อถือได้

ข้อดีของวงจรเรียงกระแสควบคุมซิลิกอน

ประสิทธิภาพสูงและการทำงานที่ไม่มีเสียง

SCR ทำงานโดยไม่มีส่วนประกอบเชิงกลกำจัดแรงเสียดทานและการสึกหรอสิ่งนี้ส่งผลให้เกิดการทำงานที่ไม่มีเสียงและเพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุยืนเมื่อติดตั้งอ่างล้างมือความร้อนที่เหมาะสม SCR จะจัดการการกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพรักษาประสิทธิภาพสูงในการใช้งานต่างๆลองนึกภาพการติดตั้ง SCR ในสภาพแวดล้อมที่เงียบสงบซึ่งมีเสียงรบกวนทางกลรบกวนการดำเนินการเงียบของ SCR กลายเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญนอกจากนี้ในระหว่างการดำเนินการขยายการขาดการสึกหรอเชิงกลมีส่วนช่วยในการบำรุงรักษาน้อยลงและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น

ความเร็วในการสลับสูงมาก

SCR สามารถเปิดและปิดภายในนาโนวินาทีทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องใช้เวลาตอบสนองอย่างรวดเร็วการสลับความเร็วสูงนี้ช่วยให้สามารถควบคุมการส่งพลังงานในระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนได้อย่างแม่นยำตัวอย่างเช่นในแหล่งจ่ายไฟที่มีความถี่สูงความสามารถในการสลับได้อย่างรวดเร็วทำให้มั่นใจได้ว่าระบบสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของเงื่อนไขการโหลดเกือบจะทันทีรักษาเอาต์พุตที่เสถียร

การจัดการแรงดันไฟฟ้าสูงและการจัดอันดับกระแสไฟฟ้า

SCR นั้นต้องการเพียงประตูขนาดเล็กเพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าและกระแสขนาดใหญ่ทำให้มีประสิทธิภาพสูงในการจัดการพลังงานพวกเขาสามารถจัดการโหลดพลังงานสูงทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมที่แรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสไฟฟ้าสูงเป็นเรื่องปกติ

ขนาดกะทัดรัด

SCR ขนาดเล็กช่วยให้การรวมเข้ากับการออกแบบวงจรต่าง ๆ ได้อย่างง่ายดายเพิ่มความยืดหยุ่นในการออกแบบธรรมชาติที่กะทัดรัดและแข็งแกร่งของพวกเขาช่วยให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในช่วงเวลานานแม้ในสภาพที่ต้องการในแง่การปฏิบัติซึ่งหมายความว่าในแผงควบคุมที่เต็มไปด้วยความหนาแน่น SCR สามารถติดตั้งได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องใช้พื้นที่สำคัญทำให้สามารถออกแบบได้ดีขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ข้อเสียของวงจรเรียงกระแสควบคุมซิลิกอน

กระแสกระแสเดียว

SCR ดำเนินการในปัจจุบันในทิศทางเดียวทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการไหลของกระแสสองทิศทางสิ่งนี้จะ จำกัด การใช้งานในวงจร AC ที่จำเป็นต้องมีการควบคุมแบบสองทิศทางเช่นในวงจรอินเวอร์เตอร์หรือไดรฟ์มอเตอร์ AC

ข้อกำหนดปัจจุบันของประตู

ในการเปิด SCR จำเป็นต้องใช้กระแสประตูที่เพียงพอซึ่งจำเป็นต้องใช้วงจรไดรฟ์เกตเพิ่มเติมสิ่งนี้จะเพิ่มความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายของระบบโดยรวมในการใช้งานจริงการทำให้มั่นใจว่ากระแสประตูได้รับการจัดหาอย่างเพียงพอนั้นเกี่ยวข้องกับการคำนวณที่แม่นยำและส่วนประกอบที่เชื่อถือได้เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดความล้มเหลว

ความเร็วในการสลับ

SCRs มีความเร็วในการสลับค่อนข้างช้าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ เช่นทรานซิสเตอร์ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานความถี่สูงในแหล่งจ่ายไฟสวิตช์ความเร็วสูงตัวอย่างเช่นความเร็วในการสลับช้าลงของ SCR สามารถนำไปสู่ความไร้ประสิทธิภาพและข้อกำหนดการจัดการความร้อนที่เพิ่มขึ้น

เวลาปิดท้าย

เมื่อเปิดใช้งาน SCR จะยังคงดำเนินการจนกว่ากระแสจะต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนดลักษณะนี้อาจเป็นข้อเสียในวงจรที่จำเป็นต้องมีการควบคุมเวลาปิดการปิดอย่างแม่นยำเช่นในวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมเฟสผู้ประกอบการมักจะต้องออกแบบวงจรการเปลี่ยนที่ซับซ้อนเพื่อบังคับให้ SCR ปิดเพิ่มความซับซ้อนของระบบโดยรวม

การกระจายความร้อน

SCR สร้างความร้อนอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างการทำงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อจัดการกับกระแสสูงกลไกการระบายความร้อนและความร้อนที่เพียงพอเช่นความร้อนและพัดลมระบายความร้อนเป็นสิ่งจำเป็น

เอฟเฟกต์ล็อค

หลังจากเปิด SCR แล้วมันจะเข้าสู่สถานะการดำเนินการและไม่สามารถปิดได้โดยสัญญาณประตูกระแสต้องลดลงจากภายนอกด้านล่างของกระแสการถือครองเพื่อปิด SCRพฤติกรรมนี้ทำให้วงจรควบคุมมีความซับซ้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอพพลิเคชั่นโหลดตัวแปรซึ่งการควบคุมการควบคุมระดับปัจจุบันที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นในสถานการณ์เช่นนี้วิศวกรจะต้องออกแบบวงจรที่สามารถลดกระแสไฟฟ้าได้อย่างน่าเชื่อถือเมื่อจำเป็นต้องปิด SCR

ข้อกำหนดการเปลี่ยน

ในวงจร AC จำเป็นต้องมีการเดินทาง (ปิด) ในตอนท้ายของแต่ละรอบครึ่งต้องใช้วงจรการแลกเปลี่ยนเพิ่มเติมเช่นวงจรเรโซแนนท์หรือเทคนิคการบังคับใช้สิ่งนี้จะเพิ่มความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายให้กับระบบ

ความไวต่อ dv/dt และ di/dt

SCR มีความไวต่ออัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า (DV/DT) และปัจจุบัน (di/dt)การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วสามารถกระตุ้น SCR โดยไม่ได้ตั้งใจซึ่งจำเป็นต้องใช้วงจร Snubber เพื่อป้องกันเหตุการณ์ดังกล่าวนักออกแบบจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าวงจร Snubber มีขนาดและกำหนดค่าอย่างเหมาะสมเพื่อป้องกันการเรียกที่ผิดพลาดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมไฟฟ้าที่มีเสียงดัง

ความไวต่อเสียงรบกวน

SCR อาจไวต่อเสียงไฟฟ้าซึ่งอาจทำให้เกิดการกระตุ้นเท็จสิ่งนี้ต้องใช้การออกแบบอย่างระมัดระวังและส่วนประกอบการกรองเพิ่มเติมเช่นตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เชื่อถือได้

บทสรุป

การทำความเข้าใจ SCRs เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบสัญลักษณ์องค์ประกอบเลเยอร์การเชื่อมต่อเทอร์มินัลและตัวเลือกวัสดุเน้นความแม่นยำในการจัดการกระแสน้ำและแรงดันไฟฟ้าสูงแพ็คเกจ SCR ที่แตกต่างกันตั้งแต่พลาสติกที่ไม่ต่อเนื่องไปจนถึงการกดแพ็คให้ความสำคัญกับแอปพลิเคชันที่เฉพาะเจาะจงโดยเน้นการติดตั้งที่เหมาะสมและการจัดการความร้อนโหมดการปฏิบัติงาน - การปิดกั้นไปข้างหน้าการนำไปข้างหน้าและการบล็อกย้อนกลับ - ทำให้ความสามารถในการควบคุมพลังงานในการกำหนดค่าวงจรต่างๆการเรียนรู้เทคนิคการเปิดใช้งานและการปิดใช้งาน SCR ช่วยให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในระบบควบคุมพลังงานประสิทธิภาพการสลับอย่างรวดเร็วและขนาดกะทัดรัดของ SCRs ทำให้พวกเขามีความสำคัญทั้งในอุตสาหกรรมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคซึ่งเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในอิเล็กทรอนิกส์พลังงาน

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. rectifier (SCR) ที่ควบคุมซิลิกอนคืออะไร?

SCR ใช้ในการควบคุมพลังงานในวงจรไฟฟ้ามันทำหน้าที่เป็นสวิตช์ที่สามารถเปิดและปิดการไหลของกระแสไฟฟ้าการใช้งานทั่วไป ได้แก่ การควบคุมความเร็วมอเตอร์ควบคุมหรี่แสงและการจัดการพลังงานในเครื่องทำความร้อนและเครื่องจักรอุตสาหกรรมเมื่อ SCR ถูกเรียกใช้โดยสัญญาณอินพุตขนาดเล็กจะช่วยให้กระแสที่ใหญ่กว่าไหลผ่านทำให้มีประสิทธิภาพในการใช้งานพลังงานสูง

2. เหตุใดซิลิกอนจึงใช้ใน SCR?

ซิลิกอนใช้ใน SCRs เนื่องจากคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีมันมีแรงดันไฟฟ้าสลายสูงความเสถียรทางความร้อนที่ดีและสามารถจัดการกับกระแสสูงและระดับพลังงานซิลิคอนยังช่วยให้สามารถสร้างอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ขนาดกะทัดรัดและเชื่อถือได้ซึ่งสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ

3. SCR ควบคุม AC หรือ DC หรือไม่?

SCR สามารถควบคุมทั้งพลังงาน AC และ DC แต่ใช้กันทั่วไปในแอปพลิเคชัน ACในวงจร AC SCR สามารถควบคุมมุมเฟสของแรงดันไฟฟ้าได้ดังนั้นการปรับพลังงานที่ส่งไปยังโหลดการควบคุมเฟสนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานเช่นการหรี่แสงและการควบคุมความเร็วของมอเตอร์

4. ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่า SCR ของฉันทำงานได้อย่างไร?

ในการตรวจสอบว่า SCR ใช้งานได้หรือไม่คุณสามารถทำการทดสอบได้สองสามครั้งก่อนการตรวจสอบด้วยภาพมองหาความเสียหายทางกายภาพใด ๆ เช่นการเผาไหม้หรือรอยแตกจากนั้นใช้มัลติมิเตอร์เพื่อตรวจสอบความต้านทานไปข้างหน้าและย้อนกลับSCR ควรแสดงความต้านทานสูงในการย้อนกลับและความต้านทานต่ำในไปข้างหน้าเมื่อถูกกระตุ้นจากนั้นใช้กระแสประตูขนาดเล็กและดูว่า SCR ดำเนินการระหว่างขั้วบวกและแคโทดหรือไม่เมื่อสัญญาณประตูถูกลบออก SCR ควรดำเนินการต่อไปหากทำงานได้อย่างถูกต้อง

5. อะไรทำให้ SCR ล้มเหลว?

สาเหตุที่พบบ่อยของความล้มเหลวของ SCR คือแรงดันไฟฟ้าเกินกระแสปัญหาสัญญาณประตูและความเครียดจากความร้อนแรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไปสามารถทำลายวัสดุเซมิคอนดักเตอร์กระแสมากเกินไปอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์วัฏจักรการทำความร้อนและความเย็นซ้ำ ๆ อาจทำให้เกิดความเครียดทางกลและนำไปสู่ความล้มเหลวสัญญาณประตูที่ไม่เหมาะสมหรือไม่เพียงพอสามารถป้องกันการทำงานที่เหมาะสม

6. แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำสำหรับ SCR คืออะไร?

แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำที่จำเป็นในการทริกเกอร์ SCR ที่เรียกว่าแรงดันไฟฟ้าทริกเกอร์เกทมักจะอยู่ที่ประมาณ 0.6 ถึง 1.5 โวลต์แรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กนี้เพียงพอที่จะเปิด SCR ทำให้สามารถดำเนินการกระแสที่ใหญ่กว่าระหว่างขั้วบวกและแคโทด

7. ตัวอย่างของ SCR คืออะไร?

ตัวอย่างที่เป็นประโยชน์ของ SCR คือ 2N6509SCR นี้ใช้ในแอพพลิเคชั่นควบคุมพลังงานต่าง ๆ เช่นหรี่แสงไฟการควบคุมความเร็วมอเตอร์และแหล่งจ่ายไฟมันสามารถจัดการแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 800V และกระแสต่อเนื่องของ 25A ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมและผู้บริโภค