什么是晶闸管模块？晶闸管模块的应用及原理

更新时间：2024-07-15

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什么是晶闸管模块？

晶闸管模块是根据用途将半导体整流器的一种晶闸管与换流电路等集成在一起的产品，采用模块化规格，易于使用。

当您想要在电路中包含一个响应输入信号的开关机制时使用。一般来说，它们通常在电路设计中作为继电器元件并入，但二极管和三端双向可控硅开关元件具有类似的行为。

根据要实现的处理，您可以使用为输入信号提供不同输出的模块来控制各种输入所需的输出。

晶闸管模块应用广泛，包括大功率逆变电路中的浪涌电流预防、工业设备中的功率控制以及电动火车电机控制。它起到开关的作用，一旦导通，它就会继续导通，直到当时产生的电流消失为止。此功能被纳入需要利用此功能的电路设计中。

例如，晶闸管通常用于相机闪光灯。按下开关后，闪光灯就会发光，并且必须持续发光，直到电荷放电。

当试图仅用一个触点打开/闭合来表达这种运动时，可以使用晶闸管模块轻松实现它。

晶闸管模块的原理是将晶闸管（一种通过施加栅极偏压来工作的整流元件）集成到具有良好散热性的封装和关断栅极的换流电路中，以便在发生故障时轻松中断电路。处理大电流的设备是为了使其易于使用。

晶闸管的内部结构是在二极管上加上一个称为栅端子的端子，其特点是4层PNPN结构。晶闸管具有这样的特性：除非在电路中从阳极侧向阴极侧施加正偏压且栅极电流流动，否则晶闸管不会导通。

一旦栅极电流流过，它就会像二极管一样导通，并继续导通，直到从阳极侧到阴极侧的偏压变为负值或栅极电流变为0。顺便说一句，晶闸管仅在单向偏置时导通，但如果要在栅极电流逆向双向偏置时工作，则使用双向安装晶闸管结构的双向可控硅。

在交流操作中能够在过零时可靠关断栅极的晶闸管在直流操作中导通后就无法关断栅极。在这种情况下，通常使用称为换向电路的电路。

换流电路是与主线并联有换流晶闸管、RC电路等，接通栅极偏压以吸收来自主线的电流的电路。该电路常用于高功率应用。

两者都是带有换相电路的晶闸管器件；GTO是“Gate Turn Off"的缩写，GCT是“Gate Commutated Turn off"的缩写。例如，在GTO的情况下，通过使负电流通过栅极，可以提取阳极和阴极之间的自由电子，从而关闭电流。

但必须保证足够的电流容量，需要大电流的门电路来关断栅极。

尽管晶闸管模块仍广泛用作功率模块的一部分，但其地位正逐渐被高性能IGBT模块和SiC-MOSFET取代，后者是当今下一代功率器件的主流。

然而，在处理铁路车辆和大功率的领域，模块仍然是必要的。例如，也有利用晶闸管模块来控制IGBT模块I am的极大浪涌电流的复合模块化产品。