可控硅晶闸管.doc

晶闸管(可控硅) 说明 一篇关于可控硅使用基础，力求不离核心内容，篇幅短小、精炼明了，面向实际使用，实用性强的基础学习笔记。 1、概述 晶体闸流管(Thyristor)或闸流晶体管，简称晶闸管，又叫可控硅整流器(Silicon Controlled Rectifier，SCR)，以前被简称为可控硅，是半导体开关元件(器件)。 1956年美国贝尔实验室(Bell Lab)发明了晶闸管； 1957年美国通用电气公司(GE)开发出第一只晶闸管产品； 1958年商业化，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代； 20世纪80年代以来，出现了性能更好的全控型器件，在高压、高功率场合，结构相对简单、功能单一的晶闸管品种已逐步在被取代； 晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极(Anode)，阴极(Kathode)和门极(Gate)，门极又叫栅极或控制极。 晶闸管具有硅整流器件的特性，相当于或类似于可控的单向(或双向)二极管，利用其的可控功能，可实现弱电对强电的控制，加之晶闸管具有体积小、结构相对简单、功能强、重量轻、效率高、控制灵活等优点，晶闸管可用于下列过程： 可控整流：将交流电转换成可调的直流电； 2、逆变器：将直流电转换成交流电； 3、变频：将一种频率的交流电转换成另一种频率或频率可调的交流电； 4、交流调压：将固定的交流电压转换成有效值可调的交流电压； 5、斩波：将固定的直流电压转换成平均值可调的直流电压； 6、无触点通断：制作无触点开关，代替交流接触器实现通断控制。 晶闸管(可控硅)是比较常用的半导体器件之一。该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控、摄像机及工业控制等都大量使用了可控硅器件。 大容量电力晶闸管，能在高电压、大电流条件下工作，能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，额定电压达数千伏，额定电流达数千安，在大容量的场合具有重要地位，在电源装置、电力牵引、电力传动等电力电子中，应用广泛。 ???? 晶闸管属于半导体器件，也有过载能力较差、控制电路复杂的特点。 分类 晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型，广义来说，晶闸管(可控硅)的衍生类型(种类)有很多。 按功能或触发方式分，除单向可控硅外，还有双向可控硅(TRIAC)、逆导可控硅(RCT)、可关断可控硅（GTO）、BTG可控硅、温控可控硅(TT国外，TTS国内)、光控可控硅(LTT)、及特殊功能的可控硅。 按引脚和极性分类，除三极的可控硅外、还有二极可控硅、四极可控硅。 按关断速度分类：可分为普通可控硅和快速可控硅。快速晶闸管包括所有专为快速应用而设计的晶闸管，有常规的快速晶闸管和工作在更高频率的高频晶闸管，可分别应用于400HZ和10KHZ以上的斩波或逆变电路中。（备注：高频不能等同于快速晶闸管） 按封装结构分，有塑封、陶瓷封装、带或不带散热片封装、金属封装。 按功率分，有小功率、中功率、和大功率。 中、小功率的有TO-92、TO-126、TO-220等塑封或陶瓷封装，圆壳形金属封装。 大功率的有螺栓型、平板型、圆壳型等，螺栓型的螺栓一端是阳极A(还用于固定散热器），另一端粗引线是阴极K、细引线是门极G。 图1 螺栓型和平板型晶闸管的外形、结构和电气图形符号 a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号 2 晶闸管的结构与工作原理 图2 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理 a) 双晶体管模型 b) 等效电路 如上图2(a)所示，晶闸管有四层半导体、三个PN结，可将一只晶闸管看作是连在一起的一只PNP三极管和一只NPN三极管。其等效电路见图2(b)。 工作原理 在阳极A与阴极K之间加上正向电压的条件下，如果在门极G与阴极K之间加上触发电压，产生触发电流IG，V2导通并放大，产生IC2；IB1= IC2，V1导通并放大，产生IC1，在IG=0的情况下，IB2= IC1，晶闸管继续导通，并达到饱和状态。显然，只要IC1大于某一界限，即使触发电压已经消失，晶闸管将保持导通。这一界限称为晶闸管的维持电流。 晶闸管只有导通和关断两种工作状态。晶闸管在关断状态，如果阳极A电位高于是阴极K电位，且门极G、阴极K之间有足够的正向电压，则从关断转为导通。晶闸管在导通状态，如阳极A电位高于阴极K电位，且阳极A电流大于维持电流，即使除去门极G、阴极K之间电压，仍然维持导通；如阳极A电位低于阴极K电位或阳极A电流小于维持电流，则从导通转为关断。 晶闸管可用如图2所示的等效电路来表示。 （1）