一、什么是晶閘管

　　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。

　　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）。

　　二、晶閘管結(jié)構(gòu)

　　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)。

　　三、晶閘管工作原理

　　閘管在工作過程中，它的陽極（A）和陰極（K）與電源和負(fù)載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。

　　晶閘管為半控型電力電子器件，它的工作條件如下：

　　1. 晶閘管承受反向陽極電壓時(shí)，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于反向阻斷狀態(tài)。

　　2. 晶閘管承受正向陽極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。這時(shí)晶閘管處于正向?qū)顟B(tài)，這就是晶閘管的閘流特性，即可控特性。

　　3. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。門極只起觸發(fā)作用。

　　4. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓（或電流）減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。

　　四、晶閘管的特性

　　晶閘管有陽極A、陰極K、控制極G三個(gè)引出腳。

　　只有當(dāng)晶閘管陽極A與陰極K之間加有正向電壓，同時(shí)控制極G與陰極間加上所需的正向觸發(fā)電壓時(shí)，方可被觸發(fā)導(dǎo)通。此時(shí)A、K間呈低阻導(dǎo)通狀態(tài)，陽極 A與陰極K間壓降約1V。晶閘管導(dǎo)通后，控制器G即使失去觸發(fā)電壓，只要陽極A和陰極K之間仍保持正向電壓，晶閘管繼續(xù)處于低阻導(dǎo)通狀態(tài)。只有把陽極A電壓拆除或陽極A、陰極K間電壓極性發(fā)生改變（交流過零）時(shí)，晶閘管才由低阻導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為高阻截止?fàn)顟B(tài)。晶閘管一旦截止，即使陽極A和陰極K間又重新加上正向電壓，仍需在控制極G和陰極K間有重新加上正向觸發(fā)電壓方可導(dǎo)通。晶閘管的導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)相當(dāng)于開關(guān)的閉合與斷開狀態(tài)，用它可制成無觸點(diǎn)開關(guān)。

　　五、晶閘管的主要參數(shù)

　　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URRM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。

　　六、晶閘管的管腳判別

　　晶閘管三個(gè)極的方法很簡(jiǎn)單，根據(jù)P-N結(jié)的原理，只要用萬用表測(cè)量一下三個(gè)極之間的電阻值就可以。晶閘管管腳的判別可用下述方法：

　　1、先用萬用表R*1K擋測(cè)量三腳之間的阻值，阻值小的兩腳分別為控制極和陰極，所剩的一腳為陽極。

　　2、再將萬用表置于R*10K擋，用手指捏住陽極和另一腳，且不讓兩腳接觸，黑表筆接陽極，紅表筆接剩下的一腳，如表針向右擺動(dòng)，說明紅表筆所接為陰極，不擺動(dòng)則為控制極。

　　七、萬用表如何測(cè)量晶閘管的好壞

　　1、萬用表選電阻R*1Ω擋，用紅、黑兩表筆分別測(cè)任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數(shù)為數(shù)十歐姆的一對(duì)引腳，此時(shí)黑表筆的引腳為控制極G，紅表筆的引腳為陰極K，另一空腳為陽極A。

　　2、將黑表筆接已判斷了的陽極A，紅表筆仍接陰極K。此時(shí)萬用表指針應(yīng)不動(dòng)。用短線瞬間短接陽極A和控制極G，此時(shí)萬用表電阻擋指針應(yīng)向右偏轉(zhuǎn)，阻值讀數(shù)為10歐姆左右。如陽極A接黑表筆，陰極K接紅表筆時(shí)，萬用表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明該晶閘管已擊穿損壞。

　　陽極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上，陽極和控制極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上（它們之間有兩個(gè)P-N結(jié)，而且方向相反，因此陽極和控制極正反向都不通）。

　　控制極與陰極之間是一個(gè)P-N結(jié)，因此它的正向電阻大約在幾歐-幾百歐的范圍，反向電阻比正向電阻要大。可是控制極二極管特性是不太理想的，反向不是完全呈阻斷狀態(tài)的，可以有比較大的電流通過，因此，有時(shí)測(cè)得控制極反向電阻比較小，并不能說明控制極特性不好。另外，在測(cè)量控制極正反向電阻時(shí)，萬用表應(yīng)放在R*10或R*1擋，防止電壓過高控制極反向擊穿。

　　若測(cè)得元件陰陽極正反向已短路，或陽極與控制極短路，或控制極與陰極反向短路，或控制極與陰極斷路，說明元件已損壞。

　　八、單向晶閘管性能鑒別

　　單向晶閘管簡(jiǎn)稱晶閘管（SCR），舊稱可控硅，是一種可控型整流元件，其電路符號(hào)見圖1，A為陽極，K為陰極，G為控制極。

　　（1）判別電極用紅表棒固定接觸任一電極不變，黑表棒分別接觸其余兩個(gè)電極，如果接觸一個(gè)極時(shí)一次顯示0．2～0．8V，接觸另一個(gè)電極時(shí)顯示溢出，則紅表棒所接的為G，顯示溢出時(shí)黑表棒所接的為A，另一極為K。若測(cè)得不是上述結(jié)果，需將紅表棒改換電極重復(fù)以上步驟，直至得到正確結(jié)果。

　　（2）判別觸發(fā)特性數(shù)字萬用表二極管擋所能提供的測(cè)試電流僅有1mA左右，故只能用于考察小功率單向晶閘管的觸發(fā)能力。操作方法如下：用紅表棒固定接觸A不變，黑表棒接觸K，此時(shí)應(yīng)顯示溢出（關(guān)斷狀態(tài)）。接著將紅表棒在保持與A接通的前提下去碰觸G，此時(shí)顯示值一般在0．8V以下（轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)）。隨即將紅表棒脫離控制極，導(dǎo)通狀態(tài)將繼續(xù)維持。如果反復(fù)多次測(cè)試都是如此，說明管子觸發(fā)靈敏可靠。這種方法只適用于維持電流較小的管子。

　　九、雙向晶閘管性能鑒別

　　雙向晶閘管（TRIAC）舊稱雙向可控硅，是一種用途極為廣泛的三端雙向交流開關(guān)器件，其符號(hào)見圖2所示。G稱作控制極，T1和T2稱作主電極。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩只反向并聯(lián)的單向晶閘管，而控制極是公用的，主電極T1是測(cè)量控制極G和主電極T2上電壓、電流的基本參考點(diǎn)。雙向晶閘管共有四種觸發(fā)方式（見附表1），其中靈敏度最好的是I+和Ⅲ-觸發(fā)方式，I-性能一般，最差的是Ⅲ+。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，規(guī)定采用I+、I-、Ⅲ-三種方式，且以I+和Ⅲ-兩種方式用得最廣，本文也采用這兩種方式進(jìn)行判別，并以最常見的小功率雙向晶閘管為例。

　　（1）判別電極首先確定T2：兩支表棒隨意接觸管子的任意兩個(gè)電極，并輪流改換接法，直至找到顯示值為0．1～1V（該電壓在此記為T1與G之間的壓降Ugt1）時(shí)，空置的電極即為T2。

　　其次確定T1與G2用紅表棒接觸T2，黑表棒接觸其余兩極中的任一個(gè)（暫且假定為T1），萬用表應(yīng)顯示溢出。接著將紅表棒滑向另一電極（暫且假定為G），使得紅表棒短接這兩個(gè)電極，如果顯示值比Ugt1略低，說明管子已被觸發(fā)導(dǎo)通（I+觸發(fā)方式），證明以上假定成立，即黑表棒接的即是T1。如果在紅表棒滑向另—極后顯示值為Ugt1，則只需將黑表棒改接至另一未知極重復(fù)上述步驟，定能得出正確結(jié)果。

　　（2）觸發(fā)性能判別雙向晶閘管需要考察兩個(gè)方向的工作狀況，下面分別介紹。

　　紅表棒接T2，黑表棒接T1，此時(shí)應(yīng)顯示溢出（關(guān)斷狀態(tài)）。把紅表棒滑向G，并且使T2與G這兩極接通，此時(shí)管子將進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，應(yīng)顯示比Ugt1略低的數(shù)值。接著，在紅表棒不斷開T2的前提下而脫離G，對(duì)于觸發(fā)靈敏度高、維持電流小的管子來說，此時(shí)管子仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)，顯示值比觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)的略大，但低于Ugt1。

　　再用紅表棒接觸T1、黑表棒接解T2，此時(shí)應(yīng)顯示溢出。在黑表棒短接T2、G兩極時(shí)，管子將導(dǎo)通，顯示值比Ugt1略低。與上個(gè)方向相同，當(dāng)黑表棒脫離G后，那些觸發(fā)靈敏度高、維持電流小的管子將仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)。

　　實(shí)測(cè)一只TO-220封裝的雙向晶閘管BCR3AM（3A／600V），首先判別電極：紅、黑表棒在管子任意兩電極間測(cè)量，當(dāng)測(cè)得為0．578V即Ugt1時(shí)，便確定未與表棒相接的一極為T2。該管子本身帶有一塊小型散熱片，通常它與T2極相連，此特征也可作為判別T2的依據(jù)。作為驗(yàn)證，測(cè)得T2與散熱片間為0V，故T2判別正確。又將紅表棒接T2，黑表棒任接其余兩極之一，此時(shí)顯示溢出。在紅表棒短接T2和懸空的電極時(shí)顯示0．546V，該電壓小于Ugt1=0．578V，故黑表棒所接為T1，另一極則為G。 觸發(fā)性能判別：紅表棒接T2、黑表棒接T1，顯示溢出（管子關(guān)斷）。使紅表棒短接T2與G，此時(shí)顯示0．546V（管子導(dǎo)通），當(dāng)紅表棒脫離G極時(shí)顯示0．558V，顯然，該值大于導(dǎo)通電壓，而又小于Ugt1，管子處于維持導(dǎo)通狀態(tài)。在檢測(cè)相反方向的觸發(fā)性能時(shí)，所得結(jié)果與上述極為接近，證明管子性能良好