晶閘管又叫可控硅,。自從20世紀(jì)50年代問(wèn)世以來(lái)已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)大的家族,，它主要有單向晶閘管、雙向晶閘管,、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管,、可關(guān)斷晶閘管,、快速晶閘管，等等,。從晶閘管的電路符號(hào)可以看到,，它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷P(guān)鍵是多了一個(gè)控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性,。晶閘管是可以處理耐高壓,、大電流的大功率器件，隨著設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)的進(jìn)步,，越來(lái)越大容量化 ,。

 

　　常見(jiàn)晶閘管外形

基本結(jié)構(gòu)：

晶閘管的外形如下圖所示,，分為螺栓形和平板形兩種,，螺栓形這種結(jié)構(gòu)更換元件很方便，用于100A以下的元件,。平板形,，這種結(jié)構(gòu)散熱效果比較好，用于200A以上的元件,。 晶閘管是由四層半導(dǎo)體構(gòu)成的,。圖右所示為螺栓形晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它由單晶硅薄片P1,、N1,、P2、N2四層半導(dǎo)體材料疊成,，形成三個(gè)PN結(jié),。圖 (b)和(c)所示分別為其示意圖和表示符號(hào)。

 

　　晶閘管的工作原理：

在晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間加反向電壓時(shí),，有兩個(gè)PN結(jié)處于反向偏置，在陽(yáng)極與陰極之間加正向電壓時(shí),，中間的那個(gè)PN結(jié)處于反向偏置,，所以，晶閘管都不會(huì)到導(dǎo)通(稱(chēng)為阻斷),。

 

　　A—接電源正極K—接電源負(fù)極

(1)G不加電壓(UGK=0) 這時(shí)晶閘管相當(dāng)由三個(gè)PN結(jié)串接,其中一只反接, 因而不導(dǎo)通。

(2) G加上適當(dāng)電壓(UGK>0),，則產(chǎn)生正反饋,。

晶閘管導(dǎo)通后，UAK(AK之間的壓降很小),。不管UGK存在與否,晶閘管仍將導(dǎo)通,。外電路使晶閘管的陽(yáng)極電流IA小于某一數(shù)值時(shí)，就不能維持正反饋過(guò)程,晶閘管就會(huì)自行關(guān)斷,。

A—接電源負(fù)極 K—接電源正極

這時(shí)電路J1,T2均承受反向電壓,，無(wú)論控制極是否加正向觸發(fā)電壓,，晶閘管均不導(dǎo)通，呈關(guān)斷狀態(tài),。

綜上所述,，在晶閘管的A-K之間加正向電壓，還需在G-K之間加適當(dāng)?shù)挠|發(fā)電壓,，晶閘管就能導(dǎo)通,。相似一個(gè)受控的二極管。

伏安特性：

晶閘管的陽(yáng)極電壓與陽(yáng)極電流的關(guān)系,，稱(chēng)為晶閘管的伏安特性,，如圖所示。晶閘管的陽(yáng)極與陰極間加上正向電壓時(shí),，在晶閘管控制極開(kāi)路(Ig=0)情況下,，開(kāi)始元件中有很小的電流(稱(chēng)為正向漏電流)流過(guò)，晶閘管陽(yáng)極與陰極間表現(xiàn)出很大的電阻,，處于截止?fàn)顟B(tài)(稱(chēng)為正向阻斷狀態(tài)),，簡(jiǎn)稱(chēng)斷態(tài)。

當(dāng)陽(yáng)極電壓上升到某一數(shù)值時(shí),，晶閘管突然由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)通狀態(tài),，簡(jiǎn)稱(chēng)通態(tài)。陽(yáng)極這時(shí)的電壓稱(chēng)為斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓(UDSM),，或稱(chēng)正向轉(zhuǎn)折電壓(UBO),。

 

　　導(dǎo)通后,，元件中流過(guò)較大的電流,，其值主要由限流電阻(使用時(shí)由負(fù)載)決定。在減小陽(yáng)極電源電壓或增加負(fù)載電阻時(shí),，陽(yáng)極電流隨之減小,，當(dāng)陽(yáng)極電流小于維持電流IH時(shí)，晶閘管便從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)化為阻斷狀態(tài),。由圖可看出,，當(dāng)晶閘管控制極流過(guò)正向電流Ig時(shí)，晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電壓降低,， Ig越大,，轉(zhuǎn)折電壓越小，當(dāng)Ig足夠大時(shí),，晶閘管正向轉(zhuǎn)折電壓很小,，一加上正向陽(yáng)極電壓，晶閘管就導(dǎo)通,。實(shí)際規(guī)定,，當(dāng)晶閘管元件陽(yáng)極與陰極之間加上6V直流電壓時(shí)，能使元件導(dǎo)通的控制極最小電流(電壓)稱(chēng)為觸發(fā)電流(電壓),。

在晶閘管陽(yáng)極與陰極間加上反向電壓時(shí),，開(kāi)始晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)，只有很小的反向漏電流流過(guò),。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時(shí),，反向漏電流急劇增大，這時(shí),，所對(duì)應(yīng)的電壓稱(chēng)為反向不重復(fù)峰值電壓(URSM),，或稱(chēng)反向轉(zhuǎn)折(擊穿)電壓(UBR)。

可見(jiàn),，晶閘管的反向伏安特性與二極管反向特性類(lèi)似,。

晶閘管的主要參數(shù)：

為了正確選用晶閘管元件，必須要了解它的主要參數(shù),，一般在產(chǎn)品的目錄上都給出了參數(shù)的平均值或極限值,，產(chǎn)品合格證上標(biāo)有元件的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

(1)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM

在控制極斷路和晶閘管正向阻斷的條件下,，可以重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓,，其數(shù)值比正向轉(zhuǎn)折電壓小100V。

(2)反向重復(fù)峰值電壓URRM

在控制極斷路時(shí),，可以重復(fù)加在晶閘管元件上的反向峰值電壓,，此電壓數(shù)值規(guī)定比反向擊穿電壓小100V。

通常把UDRM與UDRM中較小的一個(gè)數(shù)值標(biāo)作器件型號(hào)上的額定電壓,。由于瞬時(shí)過(guò)電壓也會(huì)使晶閘管遭到破壞,，因而在選用的時(shí)候，額定電壓一個(gè)應(yīng)該為正常工作峰值電壓的2～3輩,，作為安全系數(shù),。

(3)額定通態(tài)平均電流(額定正向平均電流)IT

在環(huán)境溫度不大于40oC和標(biāo)準(zhǔn)散熱即全導(dǎo)通的條件下，晶閘管元件可以連續(xù)通過(guò)的工頻正弦半波電流(在

一個(gè)周期內(nèi))的平均值,，稱(chēng)為額定通態(tài)平均電流IT,，簡(jiǎn)稱(chēng)額定電流。

額定通態(tài)平均電流(額定正向平均電流)IT

—— 在環(huán)境溫度不大于40oC和標(biāo)準(zhǔn)散熱即全導(dǎo)通的條件下,，晶閘管元件可以連續(xù)通過(guò)的工頻正弦半波電流(在一個(gè)周期內(nèi))的平均值,，稱(chēng)為額定通態(tài)平均電流IT，簡(jiǎn)稱(chēng)額定電流,。

 

 

 

　　其中,，Ie為有效值

(4)維持電流IH

在規(guī)定的環(huán)境溫度和控制極斷路的條件下,，維持元件繼續(xù)導(dǎo)通的最小電流稱(chēng)為維持電流IH 。一般為幾十毫安～一百多毫安,，其數(shù)值與元件的溫度成反比,，在120攝氏度時(shí)維持電流約為25攝氏度時(shí)的一般。當(dāng)晶閘管的正向電流小于這個(gè)電流時(shí),，晶閘管將自動(dòng)關(guān)斷,。

晶閘管的型號(hào)及含義

國(guó)產(chǎn)晶閘管的型號(hào)一般表示為

元件的斷態(tài)重復(fù)峰值電壓

元件的額定通態(tài)平均電流

可控整流元件

N型硅材料

三個(gè)電極

例如：3CT50/500表示額定通態(tài)平均電流為50A ，斷態(tài)重復(fù)峰值電壓為500V的晶閘管元件,。有些部門(mén)頒布了晶閘管其他的命名方法(如KP系列的晶閘管),。選用時(shí)一定要注意清楚了。

(6)判別晶閘管的好壞

制造廠(chǎng)通常已提供了許多有關(guān)晶閘管特性的各種資料數(shù)據(jù)或圖表,，供使用者參考,，但是，有時(shí)候仍然有自行測(cè)試的必要,。下面僅介紹一種利用萬(wàn)用表的歐姆檔來(lái)識(shí)別管腳和判別管子好壞的辦法,。其測(cè)試方法可按表示進(jìn)行。

一只良好的晶閘管,，其陽(yáng)極A與陰極K之間應(yīng)為高阻值,，所以，當(dāng)萬(wàn)用表試A -K間的電阻時(shí),，亦不論電表如何接都

應(yīng)為高阻值,。而G-K間的逆向電阻比順向電阻越大，表示晶閘管性能良好,。

1)單向可控硅的檢測(cè),。

萬(wàn)用表選電阻R*1Ω擋，用紅,、黑兩表筆分別測(cè)任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數(shù)為數(shù)十歐姆的一對(duì)引腳,，此時(shí)黑表筆的引腳為控制極G，紅表筆的引腳為陰極K,，另一空腳為陽(yáng)極A,。此時(shí)將黑表筆接已判斷了的陽(yáng)極A，紅表筆仍接陰極K,。此時(shí)萬(wàn)用表指針應(yīng)不動(dòng),。用短線(xiàn)瞬間短接陽(yáng)極A和控制極G，此時(shí)萬(wàn)用表電阻擋指針應(yīng)向右偏轉(zhuǎn),，阻值讀數(shù)為10歐姆左右,。如陽(yáng)極A接黑表筆，陰極K接紅表筆時(shí),，萬(wàn)用表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),，說(shuō)明該單向可控硅已擊穿損壞,。

2) 雙向可控硅的檢測(cè)。

用萬(wàn)用表電阻R*1Ω擋,，用紅,、黑兩表筆分別測(cè)任意兩引腳間正反向電阻，結(jié)果其中兩組讀數(shù)為無(wú)窮大,。若一組為數(shù)十歐姆時(shí)，該組紅,、黑表所接的兩引腳為第一陽(yáng)極A1和控制極G,，另一空腳即為第二陽(yáng)極A2。確定A1,、G極后,，再仔細(xì)測(cè)量A1、G極間正,、反向電阻,，讀數(shù)相對(duì)較小的那次測(cè)量的黑表筆所接的引腳為第一陽(yáng)極A1，紅表筆所接引腳為控制極G,。將黑表筆接已確定的第二陽(yáng)極A2,，紅表筆接第一陽(yáng)極A1，此時(shí)萬(wàn)用表指針不應(yīng)發(fā)生偏轉(zhuǎn),，阻值為無(wú)窮大,。再用短接線(xiàn)將A2、G極瞬間短接,，給G極加上正向觸發(fā)電壓,，A2、A1間阻值約10歐姆左右,。隨后斷開(kāi)A2,、G間短接線(xiàn)，萬(wàn)用表讀數(shù)應(yīng)保持10歐姆左右,?；Q紅、黑表筆接線(xiàn),，紅表筆接第二陽(yáng)極A2,，黑表筆接第一陽(yáng)極A1。同樣萬(wàn)用表指針應(yīng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn),，阻值為無(wú)窮大,。用短接線(xiàn)將A2、G極間再次瞬間短接,，給G極加上負(fù)的觸發(fā)電壓,，A1,、A2間的阻值也是10歐姆左右。隨后斷開(kāi)A2,、G極間短接線(xiàn),，萬(wàn)用表讀數(shù)應(yīng)不變，保持在10歐姆左右,。符合以上規(guī)律,，說(shuō)明被測(cè)雙向可控硅未損壞且三個(gè)引腳極性判斷正確。

檢測(cè)較大功率可控硅時(shí),，需要在萬(wàn)用表黑筆中串接一節(jié)1.5V干電池,，以提高觸發(fā)電壓。

(7)晶閘管(可控硅)的管腳判別

晶閘管管腳的判別可用下述方法： 先用萬(wàn)用表R*1K擋測(cè)量三腳之間的阻值,，阻值小的兩腳分別為控制極和陰極,，所剩的一腳為陽(yáng)極。再將萬(wàn)用表置于R*10K擋,，用手指捏住陽(yáng)極和另一腳,，且不讓兩腳接觸，黑表筆接陽(yáng)極,，紅表筆接剩下的一腳,，如表針向右擺動(dòng)，說(shuō)明紅表筆所接為陰極,，不擺動(dòng)則為控制極,。

(8)晶閘管的應(yīng)用

1)順變裝置(交流電變成直流電)

可變電壓電源、恒壓,、恒流源,、直流電機(jī)電源

2)逆變裝置(直流變成交流電源)

頻率精度高，負(fù)荷變化時(shí)輸岀穩(wěn)定,，恒頻率電源,、不間斷電源、交流電機(jī)電源,。

3)變頻裝置(順變和逆變的組合)用于同步機(jī)和異步機(jī)的調(diào)速,。

4)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速(可代替直流發(fā)電機(jī))

效率高、響應(yīng)快,、體積小,、重量輕。