可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 簡(jiǎn)稱SCR，是一種大功率電器元件，也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，可作為大功率驅(qū)動(dòng)器件，實(shí)現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。它在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)及隨動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅，簡(jiǎn)稱TRIAC。雙向可控硅在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個(gè)單向可控硅反向連接，這種可控硅具有雙向?qū)üδ堋Ｆ渫〝酄顟B(tài)由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負(fù)脈沖)可使其正向(或反向)導(dǎo)通。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是控制電路簡(jiǎn)單，沒(méi)有反向耐壓?jiǎn)栴}，因此特別適合做交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)使用。

晶閘管（Thyristor）是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱，又可稱做可控硅整流器，以前被簡(jiǎn)稱為可控硅；1957年美國(guó)通用電器公司開(kāi)發(fā)出世界上**晶閘管產(chǎn)品，并于1958年使其商業(yè)化；晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它有三個(gè)極：陽(yáng)極，陰極和門(mén)極；晶閘管工作條件為：加正向電壓且門(mén)極有觸發(fā)電流；其派生器件有：快速晶閘管，雙向晶閘管，逆導(dǎo)晶閘管，光控晶閘管等。它是一種大功率開(kāi)關(guān)型半導(dǎo)體器件，在電路中用文字符號(hào)為“V”、“VT”表示（舊標(biāo)準(zhǔn)中用字母“SCR”表示）。晶閘管具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過(guò)程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。

可控硅（晶閘管）的術(shù)語(yǔ)

術(shù)語(yǔ)

IT(AV)--通態(tài)平均電流

VRRM--反向重復(fù)峰值電壓IDRM--斷態(tài)重復(fù)峰值電流

ITSM--通態(tài)一個(gè)周波不重復(fù)浪涌電流

VTM--通態(tài)峰值電壓

IGT--門(mén)極觸發(fā)電流

VGT--門(mén)極觸發(fā)電壓

IH--維持電流

dv/dt--斷態(tài)電壓臨界上升率

di/dt--通態(tài)電流臨界上升率

Rthjc--結(jié)殼熱阻

ⅥSO--模塊絕緣電壓

Tjm--額定結(jié)溫

VDRM--通態(tài)重復(fù)峰值電壓

IRRM--反向重復(fù)峰值電流

IF(AV)--正向平均電流

PGM--門(mén)極峰值功率

PG----門(mén)極平均功率

可控硅（晶閘管）的參數(shù)與用途

主要參數(shù)

電流

⒈ 額定通態(tài)電流(IT)即*大穩(wěn)定工作電流，俗稱電流。常用可控硅的IT一般為一安到幾十安。

⒉反向重復(fù)峰值電壓(VRRM)或斷態(tài)重復(fù)峰值電壓(VDRM)，俗稱耐壓。常用可控硅的VRRM/VDRM一般為幾百伏到一千伏。

⒊ 控制極觸發(fā)電流(IGT)，俗稱觸發(fā)電流。常用可控硅的IGT一般為幾微安到幾十毫安。

4，在規(guī)定環(huán)境溫度和散熱條件下，允許通過(guò)陰極和陽(yáng)極的電流平均值

封裝形式

常用可控硅的封裝形式有TO-92、TO-126、TO-202AB、TO-220、TO-220ABC、TO-3P、SOT-89、TO-251、TO-252、SOT-23、SOT23-3L等

用途

普通晶閘管*基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管，就可以構(gòu)成可控整流電路。以*簡(jiǎn)單的單相半波可控整流電路為例，在正弦交流電壓U2的正半周期間，如果VS的控制極沒(méi)有輸入觸發(fā)脈沖Ug，VS仍然不能導(dǎo)通，只有在U2處于正半周，在控制極外加觸發(fā)脈沖Ug時(shí)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。畫(huà)出它的波形(c)及(d)，只有在觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)時(shí)，負(fù)載RL上才有電壓UL輸出。Ug到來(lái)得早，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就早;Ug到來(lái)得晚，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就晚。通過(guò)改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)的時(shí)間，就可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值UL。在電工技術(shù)中，常把交流電的半個(gè)周期定為180°，稱為電角度。這樣，在U2的每個(gè)正半周，從零值開(kāi)始到觸發(fā)脈沖到來(lái)瞬間所經(jīng)歷的電角度稱為控制角α;在每個(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯，α和θ都是用來(lái)表示晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過(guò)改變控制角α或?qū)ń铅龋淖冐?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL，實(shí)現(xiàn)了可控整流。

1:小功率塑封雙向可控硅通常用作聲光控?zé)艄庀到y(tǒng)。額定電流:IA小于2A。

2:大;率塑封和鐵封可控硅通常用作功率型可控調(diào)壓電路。像可調(diào)壓輸出直流電源等等。

3:大功率高頻可控硅通常用作工業(yè)中;高頻熔煉爐等。

可控硅（晶閘管）的電流電壓變化

1、柵極上的噪聲電平

在有電噪聲的環(huán)境中，如果柵極上的噪聲電壓超過(guò)VGT，并有足夠的柵電流激發(fā)可控硅(晶閘管)內(nèi)部的正反饋，則也會(huì)被觸發(fā)導(dǎo)通。

應(yīng)用安裝時(shí)，首先要使柵極外的連線盡可能短。當(dāng)連線不能很短時(shí)，可用絞線或屏蔽線來(lái)減小干擾的侵入。在然后G與MT1之間加一個(gè)1KΩ的電阻來(lái)降低其靈敏度，也可以再并聯(lián)一個(gè)100nf的電容，來(lái)濾掉高頻噪聲。

2、關(guān)于轉(zhuǎn)換電壓變化率

當(dāng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)大的電感性負(fù)載時(shí)，在負(fù)載電壓和電流間有一個(gè)很大的相移。當(dāng)負(fù)載電流過(guò)零時(shí)，雙向可控硅(晶閘管)開(kāi)始換向，但由于相移的關(guān)系，電壓將不會(huì)是零。所以要求可控硅(晶閘管)要迅速關(guān)斷這個(gè)電壓。如果這時(shí)換向電壓的變化超過(guò)允許值時(shí)，就沒(méi)有足夠的時(shí)間使結(jié)間的電荷釋放掉，而被迫使雙向可控硅(晶閘管)回到導(dǎo)通狀態(tài)。

為了克服上述問(wèn)題，可以在端子MT1和MT2之間加一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)來(lái)限制電壓的變化，以防止誤觸發(fā)。一般，電阻取100R，電容取100nF。值得注意的是此電阻不能省掉。

3、關(guān)于轉(zhuǎn)換電流變化率

當(dāng)負(fù)載電流增大，電源頻率的增高或電源為非正弦波時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)換電流變化率變高，這種情況*易在感性負(fù)載的情況下發(fā)生，很容易導(dǎo)致器件的損壞。此時(shí)可以在負(fù)載回路中串聯(lián)一只幾毫亨的空氣電感。

4、關(guān)于可控硅(晶閘管)開(kāi)路電壓變化率DVD/DT

在處于截止?fàn)顟B(tài)的雙向可控硅(晶閘管)兩端加一個(gè)小于它的VDFM的高速變化的電壓時(shí)，內(nèi)部電容的電流會(huì)產(chǎn)生足夠的柵電流來(lái)使可控硅(晶閘管)導(dǎo)通。這在高溫下尤為嚴(yán)重，在這種情況下可以在MT1和MT2間加一個(gè)RC緩沖電路來(lái)限制VD/DT，或可采用高速可控硅(晶閘管)。

5、關(guān)于連續(xù)峰值開(kāi)路電壓VDRM

在電源不正常的情況下，可控硅(晶閘管)兩端的電壓會(huì)超過(guò)連續(xù)峰值開(kāi)路電壓VDRM的*大值，此時(shí)可控硅(晶閘管)的漏電流增大并擊穿導(dǎo)通。如果負(fù)載能允許很大的浪涌電流，那么硅片上局部的電流密度就很高，使這一小部分先導(dǎo)通。導(dǎo)致芯片燒毀或損壞。另外白熾燈，容性負(fù)載或短路保護(hù)電路會(huì)產(chǎn)生較高的浪涌電流，這時(shí)可外加濾波器和鉗位電路來(lái)防止尖峰(毛刺)電壓加到雙向可控硅(晶閘管)上。

可控硅（晶閘管）的測(cè)試方式

鑒別

可控硅從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種，螺旋式的應(yīng)用較多。可控硅有三個(gè)電極---陽(yáng)極(A)陰極(C)和控制極(G)。它有管芯是P型導(dǎo)體和N型導(dǎo)體交迭組成的四層結(jié)構(gòu)，共有三個(gè)PN結(jié)。可控硅和只有一個(gè)PN結(jié)的硅整流二極度管在結(jié)構(gòu)上迥然不同。可控硅的四層結(jié)構(gòu)和控制極的引用，為其發(fā)揮"以小控大"的優(yōu)異控制特性奠定了基礎(chǔ)。在應(yīng)用可控硅時(shí)，只要在控制極加上很小的電流或電壓，就能控制很大的陽(yáng)極電流或電壓。電流容量達(dá)幾百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。

電壓測(cè)方法

可控硅為什么其有"以小控大"的可控性呢?下面我們用圖表-27來(lái)簡(jiǎn)單分析可控硅的工作原理。

首先，可以把從陰極向上數(shù)的**、二、三層看面是一只NPN型號(hào)晶體管，而二、三四層組成另一只PNP型晶體管。其中**、第三層為兩管交迭共用。當(dāng)在陽(yáng)極和陰極之間加上一個(gè)正向電壓Ea，又在控制極G和陰極C之間(相當(dāng)BG1的基一射間)輸入一個(gè)正的觸發(fā)信號(hào)，BG1將產(chǎn)生基極電流Ib1，經(jīng)放大，BG1將有一個(gè)放大了β1倍的集電極電流IC1。因?yàn)锽G1集電極與BG2基極相連，IC1又是BG2的基極電流Ib2。BG2又把比Ib2(Ib1)放大了β2的集電極電流IC2送回BG1的基極放大。如此循環(huán)放大，直到BG1、BG2完全導(dǎo)通。實(shí)際這一過(guò)程是"一觸即發(fā)"的過(guò)程，對(duì)可控硅來(lái)說(shuō)，觸發(fā)信號(hào)加入控制極，可控硅立即導(dǎo)通。導(dǎo)通的時(shí)間主要決定于可控硅的性能。

可控硅一經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通后，由于循環(huán)反饋的原因，流入BG1基極的電流已不只是初始的Ib1，而是經(jīng)過(guò)BG1、BG2放大后的電流(β1*β2*Ib1)這一電流遠(yuǎn)大于Ib1，足以保持BG1的持續(xù)導(dǎo)通。此時(shí)觸發(fā)信號(hào)即使消失，可控硅仍保持導(dǎo)通狀態(tài)只有斷開(kāi)電源Ea或降低Ea，使BG1、BG2中的集電極電流小于維持導(dǎo)通的*小值時(shí)，可控硅方可關(guān)斷。當(dāng)然，如果Ea極性反接，BG1、BG2由于受到反向電壓作用將處于截止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)，即使輸入觸發(fā)信號(hào)，可控硅也不能工作。反過(guò)來(lái)，Ea接成正向，而觸動(dòng)發(fā)信號(hào)是負(fù)的，可控硅也不能導(dǎo)通。另外，如果不加觸發(fā)信號(hào)，而正向陽(yáng)極電壓大到超過(guò)一定值時(shí)，可控硅也會(huì)導(dǎo)通，但已屬于非正常工作情況了。

可控硅這種通過(guò)觸發(fā)信號(hào)(小的觸發(fā)電流)來(lái)控制導(dǎo)通(可控硅中通過(guò)大電流)的可控特性，正是它區(qū)別于普通硅整流二極管的重要特征。

普通可控硅的三個(gè)電極可以用萬(wàn)用表歐姆擋R×100擋位來(lái)測(cè)。大家知道，晶閘管G、K之間是一個(gè)PN結(jié)(a)，相當(dāng)于一個(gè)二極管，G為正極、K為負(fù)極，所以，按照測(cè)試二極管的方法，找出三個(gè)極中的兩個(gè)極，測(cè)它的正、反向電阻，電阻小時(shí)，萬(wàn)用表黑表筆接的是控制極G，可以用剛才演示用的示教板電路。接通電源開(kāi)關(guān)S，按一下按鈕開(kāi)關(guān)SB，燈泡發(fā)光就是好的，不發(fā)光就是壞的。

測(cè)量方法

鑒別可控硅三個(gè)極的方法很簡(jiǎn)單，根據(jù)P-N結(jié)的原理，只要用萬(wàn)用表測(cè)量一下三個(gè)極之間的電阻值就可以。

陽(yáng)極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上，陽(yáng)極和控制極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上(它們之間有兩個(gè)P-N結(jié)，而且方向相反，因此陽(yáng)極和控制極正反向都不通)。

控制極與陰極之間是一個(gè)P-N結(jié)，因此它的正向電阻大約在幾歐-幾百歐的范圍，反向電阻比正向電阻要大。可是控制極二極管特性是不太理想的，反向不是完全呈阻斷狀態(tài)的，可以有比較大的電流通過(guò)，因此，有時(shí)測(cè)得控制極反向電阻比較小，并不能說(shuō)明控制極特性不好。另外，在測(cè)量控制極正反向電阻時(shí)，萬(wàn)用表應(yīng)放在R*10或R*1擋，防止電壓過(guò)高控制極反向擊穿。

若測(cè)得元件陰陽(yáng)極正反向已短路，或陽(yáng)極與控制極短路，或控制極與陰極反向短路，或控制極與陰極斷路，說(shuō)明元件已損壞。

可控硅是可控硅整流元件的簡(jiǎn)稱，是一種具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件。實(shí)際上，可控硅的功用不僅是整流，它還可以用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)以快速接通或切斷電路，實(shí)現(xiàn)將直流電變成交流電的逆變，將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電，等等。可控硅和其它半導(dǎo)體器件一樣，其有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。它的出現(xiàn)，使半導(dǎo)體技術(shù)從弱電領(lǐng)域進(jìn)入了強(qiáng)電領(lǐng)域，成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、**科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭(zhēng)相采用的元件。

單向晶閘管的特點(diǎn)和工作原理

單向晶閘管很像一只二極管，但比二極管多了一個(gè)控制極G，它的導(dǎo)通可以控制。

實(shí)驗(yàn)?晶閘管導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)

（1）步驟：

1）按圖所示，在電路板上接好電路圖。

2）合上S1，斷開(kāi)S2，此時(shí)，燈亮/不亮。（不亮）

3）將S1合上，S2也合上，此時(shí)，燈亮/不亮。（亮）

4）將S2斷開(kāi)，燈熄滅/不熄滅。（不熄滅）

5）斷開(kāi)S1，此時(shí)，燈熄滅。

6）將晶閘管反接，無(wú)論S1、S2斷開(kāi)還是閉合，燈總是不亮/亮。（不亮）

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

1）導(dǎo)通條件：

① 晶閘管A、K之間正向偏壓。

② 晶閘管G、K之間也必須正向偏壓。

2）晶閘管導(dǎo)通后，降低或去掉控制極電壓時(shí)，晶閘管仍然導(dǎo)通（UGK失效）。

3）導(dǎo)通后的晶閘管要關(guān)斷時(shí)，必須減小其陽(yáng)極電流，使其小于晶閘管的某一個(gè)電流值。

（3）工作原理

1）晶閘管具有弱電觸發(fā)信號(hào)控制強(qiáng)電（IAK）的作用。

2）單向晶閘管的特點(diǎn)是由它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，從等效電路中可知，

① 可視為由NPN晶體管和PNP晶體管組成。

② A和K之間加正向電壓，V1、V2不導(dǎo)通，晶閘管關(guān)斷。

晶閘管導(dǎo)通時(shí)，總壓降約為1 V左右。