晶閘管

晶閘管按其關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式可分為普通晶閘管(SCR)、雙向晶閘管(TRIAC)、逆導(dǎo)晶閘管(RCT)、門極關(guān)斷晶閘管(GTO)、BTG晶閘管、溫控晶閘管(TT國(guó)外，TTS國(guó)內(nèi))和光控晶閘管(LTT)等多種。

晶閘管按其引腳和極性可分為二極晶閘管、三極晶閘管和四極晶閘管。

晶閘管按其封裝形式可分為金屬封裝晶閘管、塑封晶閘管和陶瓷封裝晶閘管三種類型。其中，金屬封裝晶閘管又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種;塑封晶閘管又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。

晶閘管按電流容量可分為大功率晶閘管、中功率晶閘管和小功率晶閘管三種。通常，大功率晶閘管多采用陶瓷封裝，而中、小功率晶閘管則多采用塑封或金屬封裝。

晶閘管按其關(guān)斷速度可分為普通晶閘管和快速晶閘管，快速晶閘管包括所有專為快速應(yīng)用而設(shè)計(jì)的晶閘管，有常規(guī)的快速晶閘管和工作在更高頻率的高頻晶閘管，可分別應(yīng)用于400HZ和10KHZ以上的斬波或逆變電路中。(備注:高頻不能等同于快速晶閘管)

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倍，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)通過的工頻正弦半波電流(在一個(gè)周期內(nèi))的平均值，稱為額定通態(tài)平均電流IT，簡(jiǎn)稱額定電流。 (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)的一半。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。

它是由一個(gè)P-N-P-N四層 (4 layers) 半導(dǎo)體構(gòu)成的，中間形成了三個(gè)PN結(jié)。

晶閘管導(dǎo)通條件為:加正向電壓且門極有觸發(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(Thyristor)是一種開關(guān)元件，能在高電壓、大電流條件下工作，并且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中，是典型的小電流控制大電流的設(shè)備。1957年，美國(guó)通用電器公司開發(fā)出世界上第一個(gè)晶閘管產(chǎn)品，并于1958年使其商業(yè)化。

(1)選擇晶閘管的類型:晶閘管有多種類型，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求合理選用。

若用于交直流電壓控制、可控整流、交流調(diào)壓、逆變電源、開關(guān)電源保護(hù)電路等，可選用普通單向晶閘管。

若用于交流開關(guān)、交流調(diào)壓、交流電動(dòng)機(jī)線性調(diào)速、燈具線性調(diào)光及固態(tài)繼電器、固態(tài)接觸器等電路中，應(yīng)選用雙向晶閘管。

若用于交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速、斬波器、逆變電源及各種電子開關(guān)電路等，可選用門極關(guān)斷晶閘管。

若用于鋸齒波發(fā)生器、長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)器、過電壓保護(hù)器及大功率晶體管觸發(fā)電路等，可選用BTG晶閘管。

若用于電磁灶、電子鎮(zhèn)流器、超聲波電路、超導(dǎo)磁能儲(chǔ)存系統(tǒng)及開關(guān)電源等電路，可選用逆導(dǎo)晶閘管。

若用于光電耦合器、光探測(cè)器、光報(bào)警器、光計(jì)數(shù)器、光電邏輯電路及自動(dòng)生產(chǎn)線的運(yùn)行監(jiān)控電路，可選用光控晶閘管。

2.選擇晶閘管的主要參數(shù):晶閘管的主要參數(shù)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求而定。

所選晶閘管應(yīng)留有一定的功率裕量，其額定峰值電壓和額定電流(通態(tài)平均電流)均應(yīng)高于受控電路的最大工作電壓和最大工作電流1.5~2倍。

晶閘管的正向壓降、門極觸發(fā)電流及觸發(fā)電壓等參數(shù)應(yīng)符合應(yīng)用電路(指門極的控制電路)的各項(xiàng)要求，不能偏高或偏低，否則會(huì)影響晶閘管的正常工作。

選用可控硅的額定電壓時(shí)，應(yīng)參考實(shí)際工作條件下的峰值電壓的大小，并留出一定的余量。

1、選用可控硅的額定電流時(shí)，除了考慮通過元件的平均電流外，還應(yīng)注意正常工作時(shí)導(dǎo)通角的大小、散熱通風(fēng)條件等因素。在工作中還應(yīng)注意管殼溫度不超過相應(yīng)電流下的允許值。

2、使用可控硅之前，應(yīng)該用萬用表檢查可控硅是否良好。發(fā)現(xiàn)有短路或斷路現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即更換。

3、嚴(yán)禁用兆歐表(即搖表)檢查元件的絕緣情況。

4、電流為5A以上的可控硅要裝散熱器，并且保證所規(guī)定的冷卻條件。為保證散熱器與可控硅管心接觸良好，它們之間應(yīng)涂上一薄層有機(jī)硅油或硅脂，以幫于良好的散熱。

5、按規(guī)定對(duì)主電路中的可控硅采用過壓及過流保護(hù)裝置。

6、要防止可控硅控制極的正向過載和反向擊穿。

(1)判別各電極:根據(jù)普通晶閘管的結(jié)構(gòu)可知，其門極G與陰極K極之間為一個(gè)PN結(jié)，具有單向?qū)щ娞匦?，而?yáng)極A與門極之間有兩個(gè)反極性串聯(lián)的PN結(jié)。因此，通過用萬用表的R×100或R×1 k Q檔測(cè)量普通晶閘管各引腳之間的電阻值，即能確定三個(gè)電極。具體方法是:將萬用表黑表筆任接晶閘管某一極，紅表筆依次去觸碰另外兩個(gè)電極。若測(cè)量結(jié)果有一次阻值為幾千歐姆(kΩ)，而另一次阻值為幾百歐姆(Ω)，則可判定黑表筆接的是門極G。在阻值為幾百歐姆的測(cè)量中，紅表筆接的是陰極K，而在阻值為幾千歐姆的那次測(cè)量中，紅表筆接的是陽(yáng)極A，若兩次測(cè)出的阻值均很大，則說明黑表筆接的不是門極G，應(yīng)用同樣方法改測(cè)其他電極，直到找出三個(gè)電極為止。也可以測(cè)任兩腳之間的正、反向電阻，若正、反向電阻均接近無窮大，則兩極即為陽(yáng)極A和陰極K，而另一腳即為門極G。普通晶閘管也可以根據(jù)其封裝形式來判斷出各電極。 螺栓形普通晶閘管的螺栓一端為陽(yáng)極A，較細(xì)的引線端為門極G，較粗的引線端為陰極K。平板形普通晶閘管的引出線端為門極G，平面端為陽(yáng)極A，另一端為陰極K。金屬殼封裝(T0-3)的普通晶閘管，其外殼為陽(yáng)極A。塑封(T0-220)的普通晶閘管的中間引腳為陽(yáng)極A，且多與自帶散熱片相連。

觸發(fā)能力檢測(cè):對(duì)于小功率(工作電流為5 A以下)的普通晶閘管，可用萬用表R×1檔測(cè)量。測(cè)量時(shí)黑表筆接陽(yáng)極A，紅表筆接陰極K，此時(shí)表針不動(dòng)，顯示阻值為無窮大(∞)。用鑷子或?qū)Ь€將晶閘管的陽(yáng)極A與門極短路(見圖2)，相當(dāng)于給G極加上正向觸發(fā)電壓，此時(shí)若電阻值為幾歐姆至幾十歐姆(具體阻值根據(jù)晶閘管的型號(hào)不同會(huì)有所差異)，則表明晶閘管因正向觸發(fā)而導(dǎo)通。再斷開A極與G極的連接(A、K極上的表筆不動(dòng)，只將G極的觸發(fā)電壓斷掉)。若表針示值仍保持在幾歐姆至幾十歐姆的位置不動(dòng)，則說明此晶閘管的觸發(fā)性能良好。

當(dāng)晶閘管損壞后需要檢查分析其原因時(shí)，可把管芯從冷卻套中取出，打開芯盒再取出芯片，觀察其損壞后的痕跡，以判斷是何原因。下面介紹幾種常見現(xiàn)象分析。

1、電壓擊穿。晶閘管因不能承受電壓而損壞，其芯片中有一個(gè)光潔的小孔，有時(shí)需用擴(kuò)大鏡才能看見。其原因可能是管子本身耐壓下降或被電路斷開時(shí)產(chǎn)生的高電壓擊穿。

2、電流損壞。電流損壞的痕跡特征是芯片被燒成一個(gè)凹坑，且粗糙，其位置在遠(yuǎn)離控制極上。

3、電流上升率損壞。其痕跡與電流損壞相同，而其位置在控制極附近或就在控制極上。

4、 邊緣損壞。他發(fā)生在芯片外圓倒角處，有細(xì)小光潔小孔。用放大鏡可看到倒角面上有細(xì)細(xì)金屬物劃痕。這是制造廠家安裝不慎所造成的。它導(dǎo)致電壓擊穿。

雙向晶閘管TRIAC

從外表上看，雙向晶閘管和普通晶閘管很相似，也有三個(gè)電極。但是，它除了其中一個(gè)電極G仍叫做控制極外，另外兩個(gè)電極通常卻不再叫做陽(yáng)極和陰極，而統(tǒng)稱為主電極Tl和T2。它的符號(hào)也和普通晶閘管不同，是把兩個(gè)晶閘管反接在一起畫成的，如圖2所示。它的型號(hào)，在我國(guó)一般用"3CTS"或"KS"表示;國(guó)外的資料也有用"TRIAC"來表示的。

從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，雙向晶閘管是一種N-P-N-P-N型五層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，見圖3(a)。為了便于說明問題，我們不妨把圖3(a)看成是由左右兩部分組合而成的，如圖3(b)。這樣一來，原來的雙向晶閘管就被分解成兩個(gè)P-N-P-N型結(jié)構(gòu)的單向晶閘管了。如果把左邊從下往上看的p1-N1-P2-N2部分叫做正向的話，那么右邊從下往上看的N3-P1-N1-P2部分就成為反向，它們之間正好是一正一反地并聯(lián)在一起。我們把這種聯(lián)接叫做反向并聯(lián)。因此，從電路功能上可以把它等效成圖3(c)，也就是說，一個(gè)雙向晶閘管在電路中的作用是和兩只普通晶閘管反向并聯(lián)起來等效的。這也正是雙向晶閘管為什么會(huì)有雙向控制導(dǎo)通特性的根本原因。

雙向晶閘管不象普通晶閘管那樣，必須在陽(yáng)極和陰極之間加上正向電壓，管子才能導(dǎo)通。對(duì)雙向晶閘管來說，無所謂陽(yáng)極和陰極。它的任何一個(gè)主電極，對(duì)圖3(b)中的兩個(gè)晶閘管管子來講，對(duì)一個(gè)管子是陽(yáng)極，對(duì)另一個(gè)管子就是陰極，反過來也一樣。因此，雙向晶閘管無論主電極加上的是正向或是反向電壓，它都能被觸發(fā)導(dǎo)通。不僅如此，雙向晶閘管還有一個(gè)重要的特點(diǎn)，這就是:不管觸發(fā)信號(hào)的極性如何，也就是不管所加的觸發(fā)信號(hào)電壓UG對(duì)T1是正向還是反向，雙向晶閘管都能被觸發(fā)導(dǎo)通。雙向晶閘管的這個(gè)特點(diǎn)是普通晶閘管所沒有的。

快速晶閘管

普通晶閘管不能在較高的頻率下工作。因?yàn)槠骷膶?dǎo)通或關(guān)斷需要一定時(shí)間，同時(shí)陽(yáng)極電壓上升速度太快時(shí)，會(huì)使元件誤導(dǎo)通;陽(yáng)極電流上升速度太快時(shí)，會(huì)燒毀元件。人們?cè)谥圃旃に嚭徒Y(jié)構(gòu)上采取了一些改進(jìn)措施，做出了能適應(yīng)于高頻應(yīng)用的晶閘管，我們將它稱為快速晶閘管。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

一、關(guān)斷時(shí)間(toff)短

導(dǎo)通的晶閘管，當(dāng)切斷正向電流時(shí)。并不能馬上"關(guān)斷"，這時(shí)如立即加上正向電壓，它還會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通。從切斷正向電流直到控制極恢復(fù)控制能力需要的時(shí)間，叫做關(guān)斷時(shí)間。用t0仟表示。

晶閘管的關(guān)斷過程，實(shí)際上是儲(chǔ)存載流子的消失過程。為了加速這種消失過程，制造快速晶閘管時(shí)采用了摻金工藝，把金摻到硅中減少基區(qū)少數(shù)載流子的壽命。硅中摻金量越多，t0仟越小，但摻金量過多會(huì)影響元件的其它性能。

二、導(dǎo)通速度快.能耐較高的電流上升率(dI/dt)

控制極觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。總是在靠近控制極的陰極區(qū)域首先導(dǎo)通，然后逐漸向外擴(kuò)展，直到整個(gè)面積導(dǎo)通。大面積的晶閘管需要50~100微秒以上才能全面積導(dǎo)通。初始導(dǎo)通面積小時(shí)，必須限制初始電流的上升速度，否則將發(fā)生局部過熱現(xiàn)象，影響元件的性能，甚至燒壞。高頻工作時(shí)這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。為此，仿造了集成電路的方法，在晶閘管同一硅片上做出一個(gè)放大觸發(fā)信號(hào)用的小晶閘管?？刂茦O觸發(fā)小晶閘管后，小晶閘管的初始導(dǎo)通電流將橫向經(jīng)過硅片流向主晶閘管陰極，觸發(fā)主晶閘管。從而實(shí)際強(qiáng)觸發(fā)，加速了元件的導(dǎo)通，提高了耐電流上升率的能力。

三、能耐較高的電壓上升率(dv/dt)

晶閘管是由三個(gè)P-N結(jié)組成的。每個(gè)結(jié)相當(dāng)于一個(gè)電容器。結(jié)電壓急劇變化時(shí)，就有很大的位移電流流過元件，它等效于控制極觸發(fā)電流的作用?？赡苁咕чl管誤導(dǎo)通。這就是普通晶閘管不能耐高電壓上升率的原因。

為了有效防止上述誤導(dǎo)通現(xiàn)象發(fā)生，快速晶閘管采取了短路發(fā)射結(jié)結(jié)構(gòu)。把陰極和控制極按一定幾何形狀短路。這樣一來，即使電壓上升率較高，晶閘管的電流放大系數(shù)仍幾乎為零，不致使晶閘管誤導(dǎo)通。只是在電壓上升率進(jìn)一步提高，結(jié)電容位移電流進(jìn)一步增大，在短路點(diǎn)上產(chǎn)生電壓降足夠大時(shí)，晶閘管才能導(dǎo)通。

具有短路發(fā)射結(jié)結(jié)構(gòu)的晶閘管，用控制極電流觸發(fā)時(shí)，控制極電流首先也是從短路點(diǎn)流向陰極。只是當(dāng)控制極電流足夠大，在短路點(diǎn)電阻上的電壓降足夠大，PN結(jié)正偏導(dǎo)通電流時(shí)，才同沒有短路發(fā)射結(jié)的元件一樣，可被觸發(fā)導(dǎo)通。因此，快速晶閘管的抗干擾能力較好。

快速晶閘管的生產(chǎn)和應(yīng)用都進(jìn)展很快。目前，已有了電流幾百安培、耐壓1千余伏，關(guān)斷時(shí)間僅為20微妙的大功率快速晶閘管，同時(shí)還做出了最高工作頻率可達(dá)幾十千赫茲供高頻逆變用的元件。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于大功率直流開關(guān)、大功率中頻感應(yīng)加熱電源、超聲波電源、激光電源、雷達(dá)調(diào)制器及直流電動(dòng)車輛調(diào)速等領(lǐng)域。

逆導(dǎo)晶閘管

以往的城市電車和地鐵機(jī)車為了便于調(diào)速采用直流供電，用直流開關(guān)動(dòng)作增加或減小電路電阻，改變電路電流來控制車輛的速度。但它有不能平滑起動(dòng)和加速。開關(guān)體積大、壽命短，而且低速運(yùn)行時(shí)耗電大(減速時(shí)消耗在啟動(dòng)電阻上)等缺點(diǎn)。自有了逆導(dǎo)晶閘管，采用了逆導(dǎo)晶閘管控制、調(diào)節(jié)車速，不僅克服了上述缺點(diǎn)，而且還降低了功耗，提高了機(jī)車可靠性。

逆導(dǎo)晶閘管是在普通晶閘管上反向并聯(lián)一只二極管而成(同做在一個(gè)硅片上。它的等效電路和符號(hào)如圖1所示。它的特點(diǎn)是能反向?qū)ù箅娏?。由于它的?yáng)極和陰極接入反向并聯(lián)的二極管，可對(duì)電感負(fù)載關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的大電流、高電壓進(jìn)行快速釋放。

目前已經(jīng)能生產(chǎn)出耐壓達(dá)到1500~2500V正向電流達(dá)400A。吸收電流達(dá)150A，關(guān)斷時(shí)間小于30微秒的逆導(dǎo)晶閘管。

可關(guān)斷晶閘管GTO

(Gate Turn-Off Thyristor)亦稱門控晶閘管。其主要特點(diǎn)為，當(dāng)門極加負(fù)向觸發(fā)信號(hào)時(shí)晶閘管能自行關(guān)斷。

前已述及，普通晶閘管(SCR)靠門極正信號(hào)觸發(fā)之后，撤掉信號(hào)亦能維持通態(tài)。欲使之關(guān)斷，必須切斷電源，使正向電流低于維持電流IH，或施以反向電壓強(qiáng)迫關(guān)斷。這就需要增加換向電路，不僅使設(shè)備的體積重量增大，而且會(huì)降低效率，產(chǎn)生波形失真和噪聲?？申P(guān)斷晶閘管克服了上述缺陷，它既保留了普通晶閘管耐壓高、電流大等優(yōu)點(diǎn)，以具有自關(guān)斷能力，使用方便，是理想的高壓、大電流開關(guān)器件。GTO的容量及使用壽命均超過巨型晶體管(GTR)，只是工作頻率比GTR低。目前，GTO已達(dá)到3000A、4500V的容量。大功率可關(guān)斷晶閘管已廣泛用于斬波調(diào)速、變頻調(diào)速、逆變電源等領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。

可關(guān)斷晶閘管也屬于PNPN四層三端器件，其結(jié)構(gòu)及等效電路和普通晶閘管相同，因此圖1僅繪出GTO典型產(chǎn)品的外形及符號(hào)。大功率GTO大都制成模塊形式。

盡管GTO與SCR的觸發(fā)導(dǎo)通原理相同，但二者的關(guān)斷原理及關(guān)斷方式截然不同。這是由于普通晶閘管在導(dǎo)通之后即處于深度飽和狀態(tài)，而GTO在導(dǎo)通后只能達(dá)到臨界飽和，所以GTO門極上加負(fù)向觸發(fā)信號(hào)即可關(guān)斷。GTO的一個(gè)重要參數(shù)就是關(guān)斷增益，βoff，它等于陽(yáng)極最大可關(guān)斷電流IATM與門極最大負(fù)向電流IGM之比，有公式

βoff =IATM/IGM

βoff一般為幾倍至幾十倍。βoff值愈大，說明門極電流對(duì)陽(yáng)極電流的控制能力愈強(qiáng)。很顯然，βoff與昌盛 的hFE參數(shù)頗有相似之處。

下面分別介紹利用萬用表判定GTO電極、檢查GTO的觸發(fā)能力和關(guān)斷能力、估測(cè)關(guān)斷增益βoff的方法。

判定GTO的電極

將萬用表?yè)苤罵×1檔，測(cè)量任意兩腳間的電阻，僅當(dāng)黑表筆接G極，紅表筆接K極時(shí)，電阻呈低阻值，對(duì)其它情況電阻值均為無窮大。由此可迅速判定G、K極，剩下的就是A極。(此處指的模擬表，電子式萬用表紅表筆與電池正極相連，模擬表紅表筆與電池負(fù)極相連)

光控晶閘管

光控晶閘管(Light Triggered Thyristor--LTT)，又稱光觸發(fā)晶閘管。國(guó)內(nèi)也稱GK型光開關(guān)管，是一種光敏器件。

1.光控晶閘管的結(jié)構(gòu)

通常晶閘管有三個(gè)電極:控制極G、陽(yáng)極A和陰極K。而光控晶閘管由于其控制信號(hào)來自光的照射，沒有必要再引出控制極，所以只有兩個(gè)電極(陽(yáng)極A和陰極K)。但它的結(jié)構(gòu)與普通可控硅一樣，是由四層PNPN器件構(gòu)成。

從外形上看，光控晶閘管亦有受光窗口，還有兩條管腳和殼體，酷似光電二極管。

2.光控晶閘管的工作原理

當(dāng)在光控晶閘管的陽(yáng)極加上正向電壓，陰極加上負(fù)向電壓時(shí)，控晶閘管可以等效成的電路。

可推算出下式:

Ia = Il / [1-(a1+a2)]

式中， Il為光電二極管的光電流;Ia為光控晶閘管陽(yáng)極電流，即光控晶閘管的輸出電流;a1、a2分別為BGl、BG2的電流放大系數(shù)。

由上式可知，Ia與Il成正比，即當(dāng)光電二極管的光電流增大時(shí)，光控晶閘管的輸出電流也相應(yīng)增大，同時(shí)Il的增大，使BGl、BG2的電流放大系數(shù)a1、a2也增大。當(dāng)al與a2之和接近l時(shí)，光控晶閘管的Ia達(dá)到最大，即完全導(dǎo)通。能使光控晶閘管導(dǎo)通的最小光照度，稱其為導(dǎo)通光照度。光控晶閘管與普通晶閘管一樣，一經(jīng)觸發(fā)，即成通導(dǎo)狀態(tài)。只要有足夠強(qiáng)度的光源照射一下管子的受光窗口，它就立即成為通導(dǎo)狀態(tài)，而后即使撤離光源也能維持導(dǎo)通，除非加在陽(yáng)極和陰極之間的電壓為零或反相，才能關(guān)閉。

3.光控晶閘管的特性

為了使光控晶閘管能在微弱的光照下觸發(fā)導(dǎo)通，因此必須使光控晶閘管在極小的控制電流下能可靠地導(dǎo)通。這樣光控晶閘管受到了高溫和耐壓的限制，在目前的條件下，不可能與普通晶閘管一樣做成大功率的。

光控晶閘管除了觸發(fā)信號(hào)不同以外，其它特性基本與普通晶閘管是相同的，因此在使用時(shí)可按照普通晶閘管選擇，只要注意它是光控這個(gè)特點(diǎn)就行了。光控晶閘管對(duì)光源的波長(zhǎng)有一定的要求，即有選擇性。波長(zhǎng)在0.8--0.9um的紅外線及波長(zhǎng)在1um左右的激光，都是光控晶閘管較為理想的光源。

普通晶閘管最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、逆變、電機(jī)調(diào)速、電機(jī)勵(lì)磁、無觸點(diǎn)開關(guān)及自動(dòng)控制等方面?，F(xiàn)在我畫一個(gè)最簡(jiǎn)單的單相半波可控整流電路〔圖4(a)〕。在正弦交流電壓U2的正半周期間，如果VS的控制極沒有輸入觸發(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?，F(xiàn)在，畫出它的波形圖〔圖4(c)及(d)〕，可以看到，只有在觸發(fā)脈沖Ug到來時(shí)，負(fù)載RL上才有電壓UL輸出(波形圖上陰影部分)。Ug到來得早，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就早;Ug到來得晚，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就晚。通過改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來的時(shí)間，就可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值UL(陰影部分的面積大小)。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，從零值開始到觸發(fā)脈沖到來瞬間所經(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。通過改變控制角α或?qū)ń铅?，改變?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL，實(shí)現(xiàn)了可控整流。

晶閘管

晶體閘流管(英語(yǔ):Thyristor)，簡(jiǎn)稱晶閘管，指的是具有四層交錯(cuò)P、N層的半導(dǎo)體裝置。最早出現(xiàn)與主要的一種是硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier，SCR)，中國(guó)大陸通常簡(jiǎn)稱可控硅，又稱半導(dǎo)體控制整流器，是一種具有三個(gè)PN結(jié)的功率型半導(dǎo)體器件，為第一代半導(dǎo)體電力電子器件的代表。晶閘管的特點(diǎn)是具有可控的單向?qū)щ姡磁c一般的二極管相比，可以對(duì)導(dǎo)通電流進(jìn)行控制。晶閘管具有以小電流(電壓)控制大電流(電壓)作用，并體積小、輕、功耗低、效率高、開關(guān)迅速等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于無觸點(diǎn)開關(guān)、可控整流、逆變、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)速等方面。

逆導(dǎo)晶閘管RCT(Reverse-Conducting Thyristir)亦稱反向?qū)ňчl管。其特點(diǎn)是在晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間反向并聯(lián)一只二極管，使陽(yáng)極與陰極的發(fā)射結(jié)均呈短路狀態(tài)。由于這種特殊電路結(jié)構(gòu)，使之具有耐高壓、耐高溫、關(guān)斷時(shí)間短、通態(tài)電壓低等優(yōu)良性能。例如，逆導(dǎo)晶閘管的關(guān)斷時(shí)間僅幾微秒，工作頻率達(dá)幾十千赫，優(yōu)于快速晶閘管（FSCR）。該器件適用于開關(guān)電源、UPS不間斷電源中，一只RCT即可代替晶閘管和續(xù)流二極管各一只，不僅使用方便，而且能簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。