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2023-10-13 02:44:01
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可控硅
可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 簡稱SCR，是一種大功率電器元件，也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優(yōu)點。在自動控制中，可作為大功率驅動器件，實現(xiàn)用小功率控件控制大功率設備。它在交直流電機調速、調功及隨動中了廣泛的應用。
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，簡稱TRIAC。雙向可控硅在結構上相當于兩個單向可控硅反向連接，這種可控硅具有雙向導通功能。其通斷狀態(tài)由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負脈沖)可使其正向(或反向)導通。這種裝置的優(yōu)點是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合做交流無觸點開關使用。
中文名 可控硅 外文名 Silicon Controlled Rectifier
簡 寫 SCR 別 稱 晶閘管 屬 性 化工術語
結構
大家使用的是單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘
可控硅
可控硅
管，它是由四層半導體材料組成的，有三個PN結，對外有三個電極〔圖2(a）〕：層P型半導體引出的電極叫陽極A，第三層P型半導體引出的電極叫控制極G，第四層N型半導體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號〔圖2(b）〕可以看到，它和二極管一樣是一種單方向導電的器件，關鍵是多了一個控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。
以硅單晶為基本材料的P1N1P2N2四層三端器件,起始于1957年，因為它的特性類似于真空閘流管，所以上通稱為硅晶體閘流管，簡稱晶閘管T，又因為晶閘管初的在靜止整流方面，所以又被稱之為硅可控整流元件，簡稱為可控硅SCR。
在性能上，可控硅不僅具有單向導電性，而且還具有比硅整流元件（俗稱"死硅")更為可貴的可控性。它只有導通和關斷兩種狀態(tài)。
可控硅能以毫安級電流控制大功率的機電設備，如果過此功率，因元件開關損耗顯著，允許通過的平均電流相，此時，標稱電流應降級使用。
可控硅的優(yōu)點很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍數(shù)高達幾十萬倍；反應極快，在微秒級內開通、關斷；無觸點運行，無火花、無噪音；效率高，成本低等等。
可控硅的弱點：靜態(tài)及動態(tài)的過載能力較差；容易受而誤導通。
可控硅從外形上分類主要有：螺栓形、平板形和平底形。
可控硅元件的結構
不管可控硅的外形如何，它們的管芯都是由P型硅和N型硅組成的四層P1N1P2N2結構。見圖1。它有三個PN結（J1、J2、J3），從J1結構的P1層引出陽極A，從N2層引出陰級K，從P2層引出控制極G，所以它是一種四層三端的半導體器件。
結構原件
可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件，共有三個PN結，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成，其等效圖解如右圖所示。雙向可控硅：雙向可控硅是一種硅可控整流器件，也稱作雙向晶閘管。這種器件在電路中能夠實現(xiàn)交流電的無觸點控制，以小電流控制大電流，具有無火花、快、壽命長、可靠性高以及簡化電路結構等優(yōu)點。從外表上看，雙向可控硅和普通可控硅很相似，也有三個電極。但是，它除了其中一個電極G仍叫做控制極外，另外兩個電極通常卻不再叫做陽極和陰極，而統(tǒng)稱為主電極Tl和T2。它的符號也和普通可控硅不同，是把兩個可控硅反接在一起畫成的，如圖2所示。它的型號，在我國一般用“3CTS”或“KS”表示；國外的資料也有用“TRIAC”來表示的。雙向可控硅的規(guī)格、型號、外形以及電極引腳排列依生產(chǎn)廠家不同而有所不同，但其電極引腳多數(shù)是按T1、T2、G的顧序從左至右排列(觀察時，電極引腳向下，面對標有字符的一面)。市場上常見的幾種塑封外形結構雙向可控硅的外形及電極引腳排列如下圖1所示。
閘管特性
可控硅
為了能夠直觀地認識晶閘管的工作特性，大家先看這塊示教板（圖3）。晶閘管VS與小燈泡EL串聯(lián)起來，通過開關S接在直流電源上。注意陽極A是接電源的正極，陰極K接電源的負極，控制極G通過按鈕開關接在1.5V直流電源的正極（這里使用的是KP1型晶閘管，若采用KP5型，應接在3V直流電源的正極）。晶閘管與電源的這種連接叫做正向連接，也就是說，給晶閘管陽極和控制極所加的都是正向電壓。合上電源開關S，小燈泡不亮，說明晶閘管沒有導通；再按一下按鈕開關，給控制極輸入一個觸發(fā)電壓，小燈泡亮了，說明晶閘管導通了。這個演示實驗給了我們什么啟發(fā)呢?
這個實驗告訴我們，要使晶閘管導通，一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個正向觸發(fā)電壓。晶閘管導通后，松開按鈕開關，去掉觸發(fā)電壓，仍然維持導通狀態(tài)。
特性
常用的有阻容移相橋觸發(fā)電路、單結晶體管觸發(fā)電路、晶體三極管觸發(fā)電路、利用小晶閘管觸發(fā)大晶閘管的觸發(fā)電路，等等。
可控硅的主要參數(shù)有：
1、 額定通態(tài)平均電流IT 在一定條件下，陽極---陰極間可以連續(xù)通過的50赫茲正弦半波電流的平均值。
2、 正向峰值電壓VPF 在控制極開路未加觸發(fā)，陽極正向電壓還未過導能電壓時，可以重復加在可控硅兩端的正向峰值電壓。可控硅承受的正向電壓峰值，不能過手冊給出的這個參數(shù)值。
3、 反向峰值電壓VPR 當可控硅加反向電壓，處于反向關斷狀態(tài)時，可以重復加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時，不能過手冊給出的這個參數(shù)值。
4、 觸發(fā)電壓VGT 在規(guī)定的溫度下，陽極---陰極間加有一定電壓時，可控硅從關斷狀態(tài)轉為導通狀態(tài)所需要的小控制極電流和電壓。
5、 維持電流IH 在規(guī)定溫度下，控制極斷路，維持可控硅導通所必需的小陽極正向電流。許多*可控硅元件相繼問世，如適于高頻應用的快速可控硅，可以用正或負的觸發(fā)控制兩個方向導通的雙向可控硅，可以用正觸發(fā)使其導通，用負觸發(fā)使其關斷的可控硅等等。
可控硅有多種分類。
（一）按關斷、導通及控制分類：可控硅按其關斷、導通及控制可分為普通可控硅、雙向可控硅、逆導可控硅、門極關斷可控硅（GTO）、BTG可控硅、溫控可控硅和光控可控硅等多種。
（二）按引腳和極性分類：可控硅按其引腳和極性可分為二極可控硅、三極可控硅和四極可控硅。
（三）按封裝形式分類：可控硅按其封裝形式可分為金屬封裝可控硅、塑封可控硅和陶瓷封裝可控硅三種類型。其中，金屬封裝可控硅又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種；塑封可控硅又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。
可控硅開關
可控硅開關
（四）按電流容量分類：可控硅按電流容量可分為大功率可控硅、率可控硅和小功率可控硅三種。通常，大功率可控硅多采用金屬殼封裝，而中、小功率可控硅則多采用塑封或陶瓷封裝。
（五）按關斷速度分類：可控硅按其關斷速度可分為普通可控硅和高頻（快速）可控硅。
（六）過零觸發(fā)-一般是調功，即當正弦交流電交流電電壓相位過零點觸發(fā)，必須是過零點才觸發(fā)，導通可控硅。
（七）非過零觸發(fā)-無論交流電電壓在什么相位的時候都可觸發(fā)導通可控硅，常見的是移相觸發(fā)，即通過改變正弦交流電的導通角（角相位），來改變輸出百分比。
主要參數(shù)
電流
⒈ 額定通態(tài)電流（IT）即大工作電流，俗稱電流。常用可控硅的IT一般為一安到幾十安。
⒉反向重復峰值電壓（VRRM）或斷態(tài)重復峰值電壓（VDRM），俗稱耐壓。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)定溫度和散熱條件下，允許通過陰極和陽極的電流平均值。
可控硅調光是目前市面銷售比較多的調光。
我們先從原理和歷史發(fā)展分析一下
晶閘管(Thyristor)又叫可控硅,按照工作特性又分為單向可控硅(SCR)、雙向可控硅(TRIAC)。其中雙向可控硅又分為四象限雙向可控硅和三象限雙向可控硅。
同時可控硅又分為絕緣和費絕緣兩大類,比如ST意法半導體的可控硅BT后面用A與B來區(qū)分;
雙向可控硅(TRIAC):Tribe Acsemiconductor,也有人用Bi-directional Controlled Recrifier(BCR)來表示雙向可控硅;
可控硅在電路中的作用有以下幾種:
1、變流/整流。
2、調壓。
3、變頻。
4、開關。
可控硅主要的作用就是穩(wěn)壓穩(wěn)流。 可控硅在自動控制控制,機電領域,工業(yè)電氣及家電等方面都有廣泛的應用?？煽毓枋且环N有源開關元件,平時它保持在非道通狀態(tài),直到由一個較少的控制對其觸發(fā)或稱“點火”使其道通,一旦被點火就算撤離觸發(fā)它也保持道通狀態(tài),要使其截止可在其陽極與陰極間加上反向電壓或將流過可控硅二極管的電某一個值以下。