124 可控硅 1 可控硅的结构与工作原理 可控硅是在硅二极管基础上 .doc

1.2.4 可控硅 1. 可控硅的结构与工作原理 可控硅是在硅二极管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它又称“晶体闸 流管”简称“晶闸管”。它具有三个PN结四层结构。可控硅有三个电极，分别为阳 极（A）、阴极（K）、控制极（G）。其外形及电路符号如图1-20所示。可控 硅主要有螺栓型、平板型、塑封型和三极管型。通过的电流可能从几安培到千安 培以上。 图1-20 可控硅及电路符号 图1-21 可控硅工作原理 可控硅的工作原理可以通过下面的实验电路加以说明。如图1-21（a）所示，接 好电源，阴极与阳极间加正向电压，即阳极接电源E1的正极，阴极接电源E1 的负极，控制极接E2的正极，这时S为断开状态，灯泡不亮，说明可控硅不导 通。如将S闭合，即给控制极加上正电压，这时灯泡亮了，说明可控硅处于导通 状态。可控硅导通后，将S断开，去掉控制极上的电压，灯泡仍然亮了，说明可 控硅一旦导通后，控制极就失去了控制作用。 如果给阴极与阳极间加反向电压，如图1-21（b）即阳极接E负极，阴极接E的 正极。这时给控制极加电压，灯泡不亮，说明可控硅不导通。如将E极性对调， 即控制极加反向电压如图1-21（c）所示，阳极与阴极间无论加正、反向电压， 可控硅都不导通。 通过以上说明，可控硅导通必须具备两个条件：一是可控硅阴极与阳极间必须加 正向电压，二是控制极电路也要接正向电压。另外，可控硅一旦导通后，即使降 低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。 如图1-21（d），当改变RP的触点位置时可使灯泡的亮度逐渐减少，并完全熄 灭。当灯泡熄灭后，不论如何改变RP触点的位置，灯都不会再亮，这说明了可 控硅已不再导通。此试验进一步表明，当可控硅导通后控制极就起动了控制作用， 此时要使可控硅再度处于关断状态，就要降低可控硅阳极电压或通态的电流。 可控硅的控制极电压、电流，一般是比较低的，电压只有几伏，电流只有几十至 几百毫安，但被控制的器件中可以通过很大的电压和电流，电压可达几千伏、电 流可达到千安以上。因为可控硅是一个可控的单向导电开关，它能以弱电去控制 强电的各种电路。利用可控硅的这种特点，将它用于整流、调速、交直流变换、 开关、调光等自动控制电路中，同时可控硅还有控制特性好、反应快、寿命长、 体积小、重量轻等优点。 2. 可控硅的主要参数 （1）正向阻断峰值电压 指在控制极断路和可控硅正向阻断的条件下，可以重复加在可控硅两端的正向的 峰值，此电压规定为正向转折电压的80%。平常所说的多少伏可控硅就是针对 这个参数而言。 （2）反向阻断值电压 指在控制极断路时，可以重复加在可控硅元件上的反向峰值电压，此电压规定为 反向击穿电压的80%。 （3）额定正向平均电流 在环境温度不大于40℃时，在标准散热条件下，可以连续通过50Hz正弦半波电 流的平均值，称为额定正向平均电流。 （4）维持电流 在控制极断路时，维持器件继续导通的最小正向电流。 （5）控制极触发电流 阳极与阴极之间加直流6V电压时，使可控硅完全导通所必须的最小控制极电流。 （6）控制极触发电压 从阻断转变成导通状态时控制极上所加的最小直流电压。 可控硅的类型有很多种，并各有不同的用途。双向可控硅，主要用于交流控制电 路，例如灯光的控制、温度的调整等。还有快速可控硅，主要用在频率较高的条 件下，比如激光电源、电脉冲加工电源的电路中。可关断可控硅，它能弥补可控 硅一旦导通后，控制极失去控制作用的不足，能很方便地控制通和断，例如用它 作无触点开关等。它们的型号有3CT001、3CT010、3CT00103等。几种3CT系 列的可控硅参数见表1-14。 表1-14 几种3CT系列可控硅参数 型号 参数 3CT1 3CT3 3CT5 3CT10 3CT20 额定正向平均电流(A) 1 3 5 10 20 正向阻断峰值电压(V) 30~3000 30~3000 30~3000 30~3000 30~3000 反向阻断峰值电压(V) 30~3000 30~3000 30~3000 30~3000 30~3000 维持电流(mA) 20 40 40 60 60 控制极触发电压(V) 2.5 3.5 3.5 3.5 3.5 控制极电流(mA) 20 50 50 70 70 控制极最大允许正向电压(V) 10 10 10 10 10 3. 可控硅的简易测试 （1）可控硅极性的判断 对可控硅的电极有的可从外形封装加以判别，如外壳就为阳极，阴极引线比控制 极引线长。从外形无法判断的可控硅，可用万用表进行判别。将万用表拨至R×1k 或R×100挡，分别测量各脚间的正反向电阻，如测得某两脚之间的电阻较大（约 80kΩ左右），再将两表笔对调，重测这