什么是可控硅(晶閘管)

可控硅是硅可控整流器的簡稱，縮寫為SCR又稱為晶閘管。

自從20世紀50年代問世以來已經發展成了一個大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導晶閘管、可關斷晶閘管、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，它是由四層半導體材料組成的，有三個PN結，對外有三個電極〔圖2(a)〕：第一層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。

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電壓。晶閘管導通后，松開按鈕開關，去掉觸發電壓，仍然維持導通狀態。

晶閘管的特點： 是“一觸即發”。但是，如果陽極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導通。控制極的作用是通過外加正向觸發脈沖使晶閘管導通，卻不能使它關斷。那么，用什么方法才能使導通的晶閘管關斷呢?使導通的晶閘管關斷，可以斷開陽極電源(圖3中的開關S)或使陽極電流小于維持導通的最小值(稱為維持電流)。如果晶閘管陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電壓，那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關斷。

可控硅的結構：內部有相互交疊的4層PN區組成，有三個PN結，三個電極， 即陽極A 陰極K 控制極G .三個PN結實際構成了兩個相互連接的三極管。一個是PNP,一個是NPN ,每個管子的集電極連接導另一個管子的基極，形成正反饋。

可控硅按其電流容量可分，50A以上的為大功率管，5A以下的為小功率管， 兩者之間的則為中功率管。

可控硅的主要參數定義如下：

可控硅的額定正向平均電流：在規定條件下，陽極和陰極間可以連續通過的50HZ正旋半波電流的平均值。

可控硅的維持電流：在規定條件下維持可控硅導通的最小正向電流。

可控硅的漏源飽和電流：在柵源短路，漏源電壓足夠大時的漏源電流。

可控硅的正向跨導：在共源電路中，柵源輸入電壓每增加1V所引起的漏源輸出電流的變化量。

可控硅的最大柵源電壓：MOS管因為其柵極有很高的絕緣電阻，因此柵極開路時，很容易使管子損壞，存放時應注意將三個管腳短接。

例：N 溝道結型場效應管:3DJ6D

飽和漏源電流：《0.35ma 夾斷電壓：<4V(-4V) 柵源絕緣電阻：10(8)ohm 正向跨導：>1000 輸入電容：<5pf 電容反饋：<2pf 低頻噪聲：<5db 高頻功率增益：>10db最高震蕩頻率：>30mhz最大漏源電壓：20V 最大柵源電壓：20V 最大耗散功率：100mw 最大漏源電流：15ma

可控硅的正向（反向）阻斷電壓： 定義為轉折電壓減去100V后的電壓值，使用時正向電壓不允許超過此值。

可控硅的控制極觸發電壓電流：在規定條件下使可控硅導通所必須的最小控制極直流電壓電流值，一般情況，控制極電壓不的超過10V電流不超過1A

可控硅的導通時間：從控制極加上信號到陽極電流上升到最終值的90%所需要的時間。他包括延遲時間，為陽極電流上升到10%的時間，上升時間，為從10%-90%所需要的時間。

可控硅的關斷時間： 從切斷正向電流到控制極恢復控制能力所需要的時間。

例：3CT061(小電流單向管)電流：1A觸發電壓：《2V

可控硅的觸發電流：0.01-30ma導通時間<80us

可控硅的關斷時間：<2.5us瞬時電流：9.5A

3CTS5(小電流雙向管)電流：5A觸發電壓：《3V

觸發電流：50ma瞬時電流：42A

可控硅主要應用于無觸點開關，調速， 調光，穩壓，變頻等方面。

可控硅在自動控制控制，機電領域，工業電氣及家電等方面都有廣泛的應用。可控硅是一種有源開關元件，平時它保持在非道通狀態，直到由一個較少的控制信號對其觸發或稱“點火”使其道通，一旦被點火就算撤離觸發信號它也保持道通狀態，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流減少到某一個值以下。

可控硅二極管可用兩個不同極性（P-N-P和N-P-N）晶體管來模擬，如圖G1所示。當可控硅的柵極懸空時，BG1和BG2都處于截止狀態，此時電路基本上沒有電流流過負載電阻RL，當柵極輸入一個正脈沖電壓時BG2道通，使BG1的基極電位下降，BG1因此開始道通，BG1的道通使得BG2的基極電位進一步升高，BG1的基極電位進一步下降，經過這一個正反饋過程使BG1和BG2進入飽和道通狀態。電路很快從截止狀態進入道通狀態，這時柵極就算沒有觸發脈沖電路由于正反饋的作用將保持道通狀態不變。如果此時在陽極和陰極加上反向電壓，由于BG1和BG2均處于反向偏置狀態所以電路很快截止，另外如果加大負載電阻RL的阻值使電路電流減少BG1和BG2的基電流也將減少，當減少到某一個值時由于電路的正反饋作用，電路將很快從道通狀態翻轉為截止狀態，我們稱這個電流為維持電流。在實際應用中，我們可通過一個開關來短路可控硅的陽極和陰極從而達到可控硅的關斷。

應用舉例

可控硅在實際應用中電路花樣最多的是其柵極觸發回路，概括起來有直流觸發電路，交流觸發電路，相位觸發電路等等。

1。直流觸發電路：如圖G2是一個電視機常用的過壓保護電路，當E+電壓過高時A點電壓也變高，當它高于穩壓管DZ的穩壓值時DZ道通，可控硅D受觸發而道通將E+短路，使保險絲RJ熔斷，從而起到過壓保護的作用。

2。相位觸發電路：相位觸發電路實際上是交流觸發電路的一種，如圖G3，這個電路的方法是利用RC回路控制觸發信號的相位。當R值較少時，RC時間常數較少，觸發信號的相移A1較少，因此負載獲得較大的電功率；當R值較大時，RC時間常數較大，觸發信號的相移A2較大，因此負載獲得較少的電功率。這個典型的電功率無級調整電路在日常生活中有很多電氣產品中都應用它。