德國SEMIKRON西門康可控硅功率模塊--可控硅模塊又叫晶閘管(Silicon Controlled Rectifier, SCR)。自從20世紀(jì)50年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、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。今天大家使用的是單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘管，它是由四層半導(dǎo)體材料組成的，有三個(gè)PN結(jié)，對外有三個(gè)電極：第一層P型半導(dǎo)體引出的電極叫陽極A，第三層P型半導(dǎo)體引出的電極叫控制極G，第四層N型半導(dǎo)體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號可以看到，它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷P(guān)鍵是多了一個(gè)控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。

　　結(jié)構(gòu)

　　可控硅從外形主要有螺旋式、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)。其結(jié)構(gòu)示意圖和符號。

　　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?？煽毓璧乃膶咏Y(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，就能控制很大的陽極電流或電壓。目前已能制造出電流容量達(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。

　　可控硅為什么其有“以小控大”的可控性呢？下面來簡單分析可控硅的工作原理:

　　首先，我們可以把從陰極向上數(shù)的第一、二、三層看面是一只NPN 型號晶體管，而二、三四層組成另一只PNP 型晶體管。其中第二、第三層為兩管交迭共用。這樣就可畫出圖表-27（C）的等效電路圖來分析。當(dāng)在陽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，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)際這一過程是“一觸即發(fā)”的過程，對可控硅來說，觸發(fā)信號加入控制極，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)信號即使消失，可控硅仍保持導(dǎo)通狀態(tài)只有斷開電源Ea 或降低Ea ，使BG1 、BG2 中的集電極電流小于維持導(dǎo)通的最小值時(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，可控硅也不能工作。反過來，Ea 接成正向，而觸動(dòng)發(fā)信號是負(fù)的，可控硅也不能導(dǎo)通。另外，如果不加觸發(fā)信號，而正向陽極電壓大到超過一定值時(shí)，可控硅也會(huì)導(dǎo)通，但已屬于非正常工作情況了。

　　可控硅這種通過觸發(fā)信號（小的觸發(fā)電流）來控制導(dǎo)通（可控硅中通過大電流）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。

　　用途:

　　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。現(xiàn)在我畫一個(gè)最簡單的單相半波可控整流電路。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。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。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。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。

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