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作者:admin  发布时间:2016-12-30 14:11  点击次数:

调压器简述


  单结晶体管又叫双基极二极管,是由一个PN结和三个电极构成的半导体器件(图6)。我们先画出它的结构示意图〔图7(a)〕。在一块N型硅片两端,制作两个电极,分别叫做第一基极B1和第二基极B2;硅片的另一侧靠近B2处制作了一个PN结,相当于一只二极管,在P区引出的电极叫发射极E。为了分析方便,可以把B1、B2之间的N型区域等效为一个纯电阻RBB,称为基区电阻,并可看作是两个电阻RB2、RB1的串联〔图7(b)〕。值得注意的是RB1的阻值会随发射极电流IE的变化而改变,具有可变电阻的特性。如果在两个基极B2、B1之间加上一个直流电压UBB,则A点的电压UA为:若发射极电压UE<UA,二极管VD截止;当UE大于单结晶体管的峰点电压UP(UP=UD+UA)时,二极管VD导通,发射极电流IE注入RB1,使RB1的阻值急剧变小,E点电位UE随之下降,出现了IE增大UE反而降低的现象,称为负阻效应。发射极电流IE继续增加,发射极电压UE不断下降,当UE下降到谷点电压UV以下时,单结晶体管就进入截止状态。
  单结晶体管组成的触发脉冲产生电路在今天大家制作的调压器中已经具体应用了。为了说明它的工作原理,我们单独画出单结晶体管张弛振荡器的电路(图8)。它是由单结晶体管和RC充放电电路组成的。合上电源开关S后,电源UBB经电位器RP向电容器C充电,电容器上的电压UC按指数规律上升。当UC上升到单结晶体管的峰点电压UP时,单结晶体管突然导通,基区电阻RB1急剧减小,电容器C通过PN结向电阻R1迅速放电,使R1两端电压Ug发生一个正跳变,形成陡峭的脉冲前沿〔图8(b)〕。随着电容器C的放电,UE按指数规律下降,直到低于谷点电压UV时单结晶体管截止。这样,在R1两端输出的是尖顶触发脉冲。此时,电源UBB又开始给电容器C充电,进入第二个充放电过程。这样周而复始,电路中进行着周期性的振荡。调节RP可以改变振荡周期。普通晶闸管的三个电极可以用万用表欧姆挡R×100挡位来测。大家知道,晶闸管G、K之间是一个PN结〔图2(a)〕,相当于一个二极管,G为正极、K为负极,所以,按照测试二极管的方法,找出三个极中的两个极,测它的正、反向电阻,电阻小时,万用表黑表笔接的是控制极G,红表笔接的是阴极K,剩下的一个就是阳极A了。测试晶闸管的好坏,可以用刚才演示用的示教板电路(图3)。接通电源开关S,按一下按钮开关SB,灯泡发光就是好的,不发光就是坏的普通晶闸管最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。如果把二极管换成晶闸管,就可以构成可控整流电路。现在我画一个最简单的单相半波可控整流电路〔图4(a)〕。在正弦交流电压U2的正半周期间,如果VS的控制极没有输入触发脉冲Ug,VS仍然不能导通,只有在U2处于正半周,在控制极外加触发脉冲Ug时,晶闸管被触发导通。现在,画出它的波形图〔图4(c)及(d)〕,可以看到,只有在触发脉冲Ug到来时,负载RL上才有电压UL输出(波形图上阴影部分)。Ug到来得早,晶闸管导通的时间就早;Ug到来得晚,晶闸管导通的时间就晚。通过改变控制极上触发脉冲Ug到来的时间,就可以调节负载上输出电压的平均值UL(阴影部分的面积大小)。在电工技术中,常把交流电的半个周期定为180°,称为电角度。这样,在U2的每个正半周,从零值开始到触发脉冲到来瞬间所经历的电角度称为控制角α;在每个正半周内晶闸管导通的电角度叫导通角θ。很明显,α和θ都是用来表示晶闸管在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的。通过改变控制角α或导通角θ,改变负载上脉冲直流电压的平均值UL,实现了可控整流。
  在桥式整流电路中,只需要把两个二极管换成晶闸管就能构成全波可控整流电路了。现在画出电路图和波形图(图5),就能看明白了。
  晶闸管触发电路的形式很多,常用的有阻容移相桥触发电路、单结晶体管触发电路、晶体三极管触发电路、利用小晶闸管触发大晶闸管的触发电路,等等。今天大家制作的调压器,采用的是单结晶体管触发电路。
 


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