一．可控硅簡介

　　可控硅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。在自動控制系統(tǒng)中，可作為大功率驅(qū)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(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)及隨動系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。

　　可控硅圖結(jié)構(gòu)、外形和圖形符

　　可控硅的三個電極分別叫陽極（A）、陰極（K）和控制極（G）。當器件的陽極接負電位（相對陰極而言）時，從符號圖上可以看出PN結(jié)處于反向，具有類似二極管的反向特性。當器件的陽極上加正電位時（若控制極不接任何電壓），在一定的電壓范圍內(nèi)，器件仍處于阻抗很高的關(guān)閉狀態(tài)。但當正電壓大于某個電壓（稱為轉(zhuǎn)折電壓）時，器件迅速轉(zhuǎn)變到低阻通導狀態(tài)。加在可控硅陽極和陰極間的電壓低于轉(zhuǎn)折電壓時，器件處于關(guān)閉狀態(tài)。此時如果在控制極上加有適當大小的正電壓（對陰極），則可控硅可迅速被激發(fā)而變?yōu)閷顟B(tài)。可控硅一旦導通，控制極便失去其控制作用。就是說，導通后撤去柵極電壓可控硅仍導通，只有使器件中的電流減到低于某個數(shù)值或陰極與陽極之間電壓減小到零或負值時，器件才可恢復到關(guān)閉狀態(tài)。

　　圖3-30是可控硅的伏安特性曲線。

　　圖中曲線I為正向阻斷特性。無控制極信號時，可控硅正向?qū)妷簽檎蜣D(zhuǎn)折電壓（UB0）；當有控制極信號時，正向轉(zhuǎn)折電壓會下降（即可以在較低正向電壓下導通），轉(zhuǎn)折電壓隨控制極電流的增大而減小。當控制極電流大到一定程度時，就不再出現(xiàn)正向阻斷狀態(tài)了。

　　曲線Ⅱ為導通工作特性。可控硅導通后內(nèi)阻很小，管子本身壓降很低，外加電壓幾乎全部降在外電路負載上，并流過比較大的負載電流，特性曲線與二極管正向?qū)ㄌ匦韵嗨啤Ｈ絷枠O電壓減小（或負載電阻增加），致使陽極電流小于維持電流IH時，可控硅從導通狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為正向阻斷狀態(tài)，回到曲線I狀態(tài)。

　　曲線Ⅲ為反向阻斷特性。當器件的陽極加以反向電壓時，盡管電壓較高，但可控硅不會導通（只有很小的漏電流）。只有反向電壓達到擊穿電壓時，電流才突然增大，若不加限制器件就會燒毀。正常工作時，外加電壓要小于反向擊穿電壓才能保證器件安全可靠地工作。

　　可控硅的重要特點是：只要控制極中通以幾毫安至幾十毫安的電流就可以觸發(fā)器件導通，器件中就可以通過較大的電流。利用這種特性可用于整流、開關(guān)、變頻、交直流變換、電機調(diào)速、調(diào)溫、調(diào)光及其它自動控制電路中。

　　二、可控硅的主要技術(shù)參數(shù)

　　1．正向阻斷峰值電壓（VPFU）

　　是指在控制極開路及正向阻斷條件下，可以重復加在器件上的正向電壓的峰值。此電壓規(guī)定為正向轉(zhuǎn)折電壓值的80％。

　　2．反向阻斷峰值電壓（VPRU）

　　它是指在控制極斷路和額定結(jié)溫度下，可以重復加在器件上的反向電壓的峰值。此電壓規(guī)定為最高反向測試電壓值的80％。

　　3．額定正向平均電流（IF）

　　在環(huán)境溫度為+40C時，器件導通（標準散熱條件）可連續(xù)通過工頻（即指供電網(wǎng)供給的電源頻率．一般為50Hz或60Hz，我國規(guī)定為50Hz）正弦半波電流的平均值。

　　4．正向平均壓降（UF）

　　在規(guī)定的條件下，器件通以額定正向平均電流時，在陽極與陰極之間電壓降的平均值。

　　5．維持電流（IH）

　　在控制極斷開時，器件保持導通狀態(tài)所必需的最小正向電流。

　　6．控制極觸發(fā)電流（Ig）

　　陽極與陰極之間加直流6V電壓時，使可控硅完全導通所必需的最小控制極直流電流。

　　7．控制極觸發(fā)電壓（Ug）

　　是指從阻斷轉(zhuǎn)變?yōu)閷顟B(tài)時控制極上所加的最小直流電壓。

　　三、多種用途的可控硅

　　根據(jù)結(jié)構(gòu)及用途的不同，可控硅已有很多不同的類型，除上述介紹的整流用普通可控硅之外還有；①快速可控硅。這種可控硅可以工作在較高的頻率下，用于大功率直流開關(guān)、電脈沖加工電源、激光電源和雷達調(diào)制器等電路中。②雙向可控硅。它的特點是可以使用正的或負的控制極脈沖，控制兩個方向電流的導通。它主要用于交流控制電路，如溫度控制、燈光調(diào)節(jié)及直流電極調(diào)速和換向電路等。③逆導可控硅。主要用于直流供電車輛（如無軌電車）的調(diào)速。④可關(guān)斷可控硅。這是一種新型可控硅，它利用正的控制極脈沖可觸發(fā)導通，而用負的控制極脈沖可以關(guān)斷陽極電流，恢復阻斷狀態(tài)。利用這種特性可以做成無觸點開關(guān)或用于直流調(diào)壓、電視機中行掃描電路及高壓脈沖發(fā)生器電路等。

　　可控硅的用途很廣泛，下面僅舉兩例來說明可控硅電路的工作過程。

　　圖3-31是采用雙基極管的可控硅調(diào)壓電路，D1～D2組成全波橋式整流電路。BG雙基極管構(gòu)成可控硅的同步觸發(fā)電路（是一個張弛振蕩器）。整流電壓經(jīng)電阻R1降壓后加在A、B兩點。整流后脈動電壓的正半周通過R4、W向電容C充電，當充電電壓達到雙基極管峰點電壓UP時，BG由截止轉(zhuǎn)為導通，電容C通過b1e結(jié)及R。迅速放電，其放電電流在R。上產(chǎn)生一個尖脈沖，成為觸發(fā)可控硅（SCR）極的觸發(fā)信號，從而導致可控硅導通。可控硅導通后其正向壓降很低，所以張弛振蕩器即停止工作，電源電壓過零時（由于無濾波電容，故為單向脈動電壓）可控硅就自動關(guān)斷。待下一個正半周到來時，電容C又充電，重復上述過程。因而串聯(lián)于整流電路的負載RL上就得到～個受控的脈沖電壓。電容C的充電速度與R4、、W及C的乘積有關(guān)，所以調(diào)節(jié)W之值，即能改變電容C充電到U，值的時間．也就可以改變可控硅的導通時間，從而改變了負載上電壓的大小。

　　圖3-32是一種利用可控硅做成的感應（接近）開關(guān)。它是利用人體電容和電阻與電路上電容C1，并聯(lián)促使氖管N導通點燃，從而在電阻R1上產(chǎn)生可控硅的觸發(fā)信號，使可控硅導通，點著串于可控硅電路里的燈泡。也可在電路里串接繼電器，帶動其他電器裝置的開啟或關(guān)閉。

　　四、可控硅型號與參數(shù)表