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晶閘管的工作原理
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?，關(guān)鍵是多了一個(gè)控制極G，這就使它具有與二極管*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zui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zui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。