可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 簡(jiǎn)稱(chēng)SCR，是一種大功率電器元件，也稱(chēng)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(chēng)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(chēng)，又可稱(chēng)做可控硅整流器，以前被簡(jiǎn)稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)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、TO-263、SOT-23、SOT23-3L、SOT-223、TO-247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(chēng)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(chēng)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;M功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(xiàn)盡可能短。當(dāng)連線(xiàn)不能很短時(shí)，可用絞線(xiàn)或屏蔽線(xiàn)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。

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。

單向晶閘管主要參數(shù)

（1）額定正向平均電流

定義：在規(guī)定的環(huán)境溫度和散熱條件下，允許通過(guò)陽(yáng)極和陰極之間的電流平均值。

（2）維持電流

定義：在規(guī)定的環(huán)境溫度、控制極斷開(kāi)的條件下，保證晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)所需要的*小正向電流，一般為幾毫安至幾十毫安。

（3）控制極觸發(fā)電壓和電流

定義：在環(huán)境溫度及一定的正向電壓條件下，使晶閘管從關(guān)斷到導(dǎo)通，控制極所需的*小正向電壓和電流。一般情況下，小功率晶閘管觸發(fā)電壓約為1 V左右，觸發(fā)電流零點(diǎn)幾毫安至幾毫安，M功率以上晶閘管觸發(fā)電壓約為幾伏至幾十伏，電流為幾毫安至幾百毫安。

（4）正向轉(zhuǎn)折電壓

控制極關(guān)斷，使晶閘管擊穿的陽(yáng)極和陰極所加的電壓。

（5）反向阻值峰值電壓

這是**工作的*大電壓，一般晶閘管的額定電壓就是指峰值電壓。

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