晶闸管简介
晶闸管（Thyristor ）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；它是一种大功率、可以控制其导通截止的半导体，具有弱电控制强电的特点， 1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN 四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极; 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
一、晶闸管的结构
晶闸管是一种具有三个PN 结、三个电极（阳极A 、阴极K 和控制极或称为门极G ）的PNPN 四层半导体器件。图1-1是晶闸管内部管芯结构图。
晶闸管的外形有螺旋式、平板式和普通三极管模样的三足式。螺旋式的螺旋一端是阳极，螺纹用于固定散热器，细引线所在的电极是控制极，余下的那个电极就是阴极。平板式的上、下两面金属体是阳极和阴极，凹面用于嵌入各自的散热片，中间的细引出电极是控制极。图1-2是晶闸管的符号和外形。
图1-1 晶闸管内部管芯结构图 a)A G P 1N 1P 2N 2
J 1J 2J
3b ） c ）
1
2
二、晶闸管和导电特性
在图1-3所示电路中，当将开关S 1上，即在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压U AK （简称U A ）时，由于晶闸管内部两个等效三极管V 1和V 2均无基极电流而处于截止，所示此时晶闸管是截止的。
在上述基础上，再将开关S 2接通，在晶闸管控
制极和阴极之间加上正向电压U GK （简称触发电压
U G ），使V 2的发射极处于正偏，并产生基极电流I B2
，有I B2就有I C2，I C2有I B1，故V 1管也处于导通状态 ，于是等效电路内部产生如下正反馈过程：
U G ↑→I B 2↑→I C2↑→I B1↑→I C1↑→I B 2↑
循环结果，使V 1 、V 2很快达到饱和状态，晶闸管迅。
导通后晶闸管阳极与阴极之间的管压降仅有1V 左右。 晶闸管一旦导通后，其控制极电压就失去作用，此
时即使将U G 去掉，甚至接反向触发电压都不能使晶闸管截止。这是因为晶闸管内部两个等效晶体管接成了正反馈的形式，导通后I C1 代替了I B2，无需再加触发电流了。即使控制极接反向电压，U G 在发射结上单独产生的反向电流也阻止不了I C1 代替了I B2，所以晶闸管不可能截止。
由图1-3 还可知，当晶闸管接反向阳压时，此时无论有无触发电压，晶闸管也不可能导通，因V 1 、V 2两个等效三极管无正常的集电极电压是不能工作的。
晶闸管导通后，要使其截止，只能使其阳压为零或为负，或将阳压减小到一定程度，使流过V 1 、V 2两个等效三极管的电流很小，小到不能维持导通的程度则晶闸管就自行关断。
综上所述，可得出晶闸管的导电特性如下：
（1） 晶闸管的导能条件是：一定的正向阳压和一定的正向触发电压。
（2） 晶闸管导通后，控制极失去了作用。
（3） 晶闸管的阻断条件是：必须使其阳压为零、为负或阳压减小到一定程度，使流过晶
闸管的电流小于维持电流，晶闸管才自行关断。
三、伏安特性曲线
晶闸管的阳压U A 与阳流I A 之间的关系曲线称为晶闸管的伏安特性曲线，如图1-4所示，它
1． 正向特性
● I G=0时，器件两端施加正向电压，
只有很小的正向漏电流，为正向阻
断状态。 ● 正向电压超过正向转折电压Ubo ，则
漏电流急剧增大，器件开通。(雪崩击 穿/非正常导通)
● 随着门极电流幅值的增大，正向转折 电压降低 ● 晶闸管本身的压降很小，在1V 左右。
图1-4 晶闸管的伏安特性I G2>I G1>I G 图1-3 晶闸管的导电特性 U A U G I B2 I B1
2.反向特性
●反向特性类似二极管的反向特性。
●反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。
●当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发热损坏。
四、主要参数
1．正向转折电压U b0
控制极开路、额定结温条件下，在晶闸管的阳极与阴极加正弦半波正向电压，元件由正向阻断转向导通状态所对应的电压峰值，称为正向转折电压U bO。
2．反向转折电压U RSM
控制极开路、额定结温条件下，晶闸管阳极与阴极间加反向阳压，元件从反向阻断路向击穿状态时的反向电压值称为反向转折电压U RSM
3、正向重复峰值电压U FM
0.8U b0值称为正向重复峰值电压。它的本意是在控制极开路、额定结温条件下，允许重复加于晶闸管的正向电压峰值。
4、反向重复峰值电压U RM
0.8U RSM值称为反向重复峰值电压。它的本意是在控制极开路、额定结温条件下，允许重复加于晶闸管的反向电压峰值。
5、额定电压
取U FM和U RM中的最小者为标注在晶闸管上的额定电压值（由于晶闸管的U b0和U RSM具有对称性，所以U FM和U RM亦有对称性）。为安全，在使用一般取额定电压是正常工作电压峰值的2~3倍。
6、额定正向平均电流I F
在标准散热条件、规定的环境温度条件下，允许连续通过晶闸管的工频正弦半波电流平均值称为额定平均电流I F。为使用中不使晶闸管过热，一般取I F是正常平均电流的1.5~2倍。7、维持电流I H
控制极开路、维持晶闸管导通的最小电流称为维持电流。小于此值时晶闸管将自行关断。8、浪涌电流I H
元件在通态平均电流稳定工作后，在工频正弦一个周波时间内，元件所能承受的过载峰值电流值。此时元件的结温不应超过规定的极限结温。
9、控制极触发电压U G和触发电流I G
规定环境温度下，加一定阳压（一般用工频半波峰值电压为6V）时，能使晶闸管从阻断到导通所需的最小控制极直流电压和直流值。一般U G约为1~5V，I G约为几毫安至几百毫安。为使可靠触发，所加控制极触发电压和触发电流应适当大于标定值。
10、控制极反向电压U GR
规定结温条件下，控制极与阴极之间所能加的最大反向电压峰值称为控制极反向电压U GR 一般不得超过10V。除此之外，还有反映晶闸管开关特性的开通时间t on、关断时间t off、通态电流上升率di/dt、断态电压上升率du/dt以及控制极不触发电压和不不触发电流等。
五、其他几种类型和晶闸管简介
以上介绍的晶闸管是普通型晶闸管和简称。下面就一些特殊型的晶闸管作一简介。
1．双向晶闸管
双向晶闸管是使用率效高的一种殊型晶闸管，它是一种NPNPN型五层结构的半导体器件，其结构类似于两个反向并联的普通晶闸管，它没有确定的阳极和阴极，只将其控制极以外的两个电极称为主电极V1和V2。图2-1（a）、（b）、（C）分别是双向晶闸管的等效结构，符号和伏安特性。
双向晶闸管有四种工作模式，基因为它在主电极T2对T1为正向电压下可以触发导通；而在T2对T1为反向电压下也可以触发导通。此外，其控制极对T1的触发电压也可以是正向
电压或反向电压。因此，这四种工作模式为：
（1） 主电极T2对T1为正向电压，控制极G 对T1也为正向电压。此时电流从T2流向
T1，称为第I 象限的正向触发，简写为I +触发方式。
（2） 主电极T2对T1为正向电压，控制极G 对T1也为反向电压。此时电流从T2流向
T1，称为第I 象限的负触发，简写为I —触发方式。
（
3） 主电极T2对T1为反向电压，控制极G 对T1仍为正向电压。此时电流从T1流向
T2，称为第III 象限的正向触发，简写为III +触发方式。
（4） 主电极T2对T1为反向电压，控制极G 对T1也为反向电压。此时电流从T1流向
T2，称为第III 象限的负触发，简写为III —触发方式。
上述四种触发方式如图2-2所示。其中I +工作方式触发电流最小，触发最灵敏；而III +工作方式触发灵敏度最低，一般不采用。
在双向晶闸管的触发电路中，常采用双向触发二极管，图2-3（a ）、(b) 、（c ）、(d)分别是双向触发二极管的结构、符号、等效电路和伏安特性曲线。它在两个方向上，只要电1V G (a)(b)V 1(c)图 2-1双向晶闸管的结构及伏安特性
(a) 基本结构； (b) 等效电路； (c) 伏安特性
（a ）I + （b ）I — （c ）III + （d ）III — 图2-2 双向晶闸管的四种工作模式
压达到转折电压U BO值，双向二极管就导通，且导通后其管压降要减小（小于转折电压），即具有负阻特性。
图2-3 双向触发二极管
2.快速晶闸管
快速晶闸管的基本结构、伏安特性和普通晶闸管无甚差别，但因其制造工艺有所不同，器件的参数就不同。其主要特点是开关时间短，工作频率可达400HZ.
有时把快速晶闸管中高频特性更好的、可以在10KHZ以上频率工作的高频晶闸管。3．逆导晶闸管
逆导晶闸管是将晶闸管和整流管制作在同一芯片上的半导体器件。图2-4 （a）、(b)、（C）分别是其等效电路、符号和伏安特性。逆导晶闸管的正向压降小，关断时间短，常将它用在需要并联整流二极管的场合。如在逆变电路、斩波电路中，可减小无件数目，降低成本。
图2-4 逆导晶闸管
4．可关断晶闸管
可关断晶闸管是在其控制极加正向触发脉冲电流时晶闸管导通，而在其控制极加负脉冲电流时就能关断正在导能的晶闸管，所以这种晶闸管关断控制较为方便，其开关速度也快，工作频率可达35KHZ。可关断晶闸管的符号如图2-5所示。
5．光控晶闸管
图2-6是光控晶闸管和符号。光控晶闸管也是一种四层三端元件，不过其控制极不是由电脉冲触发，而是加一定的光照度时晶闸管就可导通。
图2-5 可关断晶闸管的符号图2-6 光控晶闸管的符号
可控硅工作原理 一种以硅单晶为基本材料的Ｐ１Ｎ１Ｐ２Ｎ２四层三端器件，创制于１９５７年，由于它特性类似于真空闸流管，所以国际上通称为硅晶体闸流管，简称可控硅Ｔ。又由于可控硅最初应用于可控整流方面所以又称为硅可控整流元件，简称为可控硅ＳＣＲ。 在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件（俗称死硅）更为可贵的可控性。它只有导通和关断两种状态。 可控硅能以毫安级电流控制大功率的机电设备，如果超过此频率，因元件开关损耗显著增加，允许通过的平均电流相降低，此时，标称电流应降级使用。 可控硅的优点很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍；反应极快，在微秒级内开通、关断；无触点运行，无火花、无噪音；效率高，成本低等等。 可控硅的弱点：静态及动态的过载能力较差；容易受干扰而误导通。 可控硅从外形上分类主要有：螺栓形、平板形和平底形。 １、可控硅元件的结构 不管可控硅的外形如何，它们的管芯都是由Ｐ型硅和Ｎ型硅组成的四层Ｐ１Ｎ１Ｐ２Ｎ２结构。见图１。它有三个ＰＮ结（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３），从Ｊ１结构的Ｐ１层引出阳极Ａ，从Ｎ２层引出阴级Ｋ，从Ｐ２层引出控制极Ｇ，所以它是一种四层三端的半导体器件。 ２、工作原理 可控硅是Ｐ１Ｎ１Ｐ２Ｎ２四层三端结构元件，共有三个ＰＮ结，分析原理时，可以把它看作由一个ＰＮＰ管和一个ＮＰＮ管所组成，其等效图解如图１所示 图１、可控硅结构示意图和符号图 当阳极Ａ加上正向电压时，ＢＧ１和ＢＧ２管均处于放大状态。此时，如果从控制极Ｇ输入一个正向触发信号，ＢＧ２便有基流ｉｂ２流过，经ＢＧ２放大，其集电极电流ｉｃ２＝β２ｉｂ２。因为ＢＧ２的集电极直接与ＢＧ１的基极相连，所以ｉｂ１＝ｉｃ２。此时，电流ｉｃ２再经ＢＧ１放大，于是ＢＧ１的集电极电流ｉｃ１＝β１ｉｂ１＝β１β２ｉｂ２。这个电流又流回到ＢＧ２的基极，表成正反馈，使ｉｂ２不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 由于ＢＧ１和ＢＧ２所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极Ｇ的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表１
晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定一、实验目的 （1）熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。 （2）掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。 二、实验原理 晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发动机组等组成。 在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压U ct，改变U g的大小即可改变控制角α，从而获得可调直流电压，以满足实验要求。实验系统的组成原理如图1所示。 图1 晶闸管直流调速试验系统原理图
三、实验内容 （1） 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R 。 （2） 测定晶闸管直流调速系统主电路电感值L 。 （3） 测定直流电动机-直流发电机-测速发电机组的飞轮惯量GD 2。 （4） 测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数T d 。 （5） 测定直流电动机电势常数C e 和转矩常数C M 。 （6） 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M 。 （7） 测定晶闸管触发及整流装置特性()ct d U f U =。 （8） 测定测速发电机特性()n f U TG =。 四、实验仿真 晶体管直流调速实验系统原理图如图1所示。该系统由给定信号、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。图2是采用面向电气原理图方法构成的晶闸管直流调速系统的仿真模型。下面介绍各部分的建模与参数设置过程。 4.1 系统的建模和模型参数设置 系统的建模包括主电路的建模与控制电路的建模两部分。 （1）主电路的建模与参数设置 由图2可见，开环直流调速系统的主电路由三相对称交流电压源、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。由于同步脉冲触发器与晶闸管整流桥是不可分割的两个环节，通常作为一个组合体来讨论，所以将触发器归到主电路进行建模。 ①三相对称交流电压源的建模和参数设置。首先从电源模块组中选取一个交流电压源模块，再用复制的方法得到三相电源的另两个电压源模块，并用模块标题名称修改方法将模块标签分别改为“A 相”、“B 相”、“C 相”，然后从元件模块
晶闸管的主要参数 (1) 断态不重复峰值电压U DSM 门极开路时，施加于晶闸管的阳极电压上升到正向伏安特性曲线急剧转折处所对应的电压值UDSM 。 它是一个不能重复，且每次持续时间不大于10ms的断态最大脉冲电压。 UDSM 值应小于转折电压U b0 。 (2) 断态重复峰值电压U DRM 晶闸管在门极开路而结温为额定值时，允许重复加于晶闸管上的正向断态最大脉冲电压。 每秒50次每次持续时间不大于10ms， 规定U DRM 为U DSM 的90%。 (3) 反向不重复峰值电压U RSM 门极开路，晶闸管承受反向电压时，对应于反向伏安特性曲线急剧转折处的反向 峰值电压值U RSM 。 它是一个不能重复施加且持续时间不大于10ms的反向脉冲电压。反向不重复峰 值电压U RSM 应小于反向击穿电压。 (4) 反向重复峰值电压U RRM 晶闸管在门极开路而结温为额定值时，允许重复加于晶闸管上的反向最大脉冲电压。 每秒50次每次持续时间不大于10ms。 规定U RRM 为U RSM 的90%。 (5) 额定电压UR 断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM两者中较小的一个电压值规定为额定电压U R 。 在选用晶闸管时，应该使其额定电压为正常工作电压峰值U M 的2~3倍，以作为安全裕量。 (6)通态峰值电压U TM 规定为额定电流时的管子导通的管压降峰值。 一般为~，且随阳极电流的增加而略为增加。 额定电流时的通态平均电压降一般为1V左右。 (7) 通态平均电流I T (AV） 在环境温度为+40℃和规定的散热冷却条件下，晶闸管在导通角不小于170°电阻性负载的单相、工频正弦半波导电，结温稳定在额定值125°时，所允许通过的最大电流平均值。 ——允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 选用一个晶闸管时，要根据所通过的具体电流波形来计算出容许使用的电流有效值，该值要小于晶闸管额定电流对应的有效值。晶闸管才不会损坏。 设单相工频正弦半波电流峰值为Im时通态平均电流为： 正弦半波电流有效值为： 有效值与通态平均电流比值为： 则有效值为： 根据有效值相等原则来计算晶闸管的额定电流。 若电路中实际流过晶闸管的电流有效值为I，平均值I d ，
可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件，一般由两晶闸管反向连接而成。它的功能不仅是整流，还可以用作无触点开关的快速接通或切断；实现将直流电变成交流电的逆变；将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅和其它半导体器件一样，有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。目前可控硅在自动控制、机电应用、工业电气及家电等方面都有广泛的应用。 可控硅从外形上区分主要有螺旋式、平板式和平底式三种。螺旋式应用较多。 可控硅有三个极----阳极(A)、阴极(C)和控制极(G)，管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构，共有三个PN 结，与只有一个PN结的硅整流二极管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引入，为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。可控硅应用时，只要在控制极加上很小的电流或电压，就能控制很大的阳极电流或电压。目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。 我们可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只NPN型号晶体管，而二、三、四层组成另一只PNP型晶体管。其中第二、第三层为两管交迭共用。可画出图1的等效电路图。当在阳极和阴极之间加上一个正向电压E，又在控制极G和阴极C之间(相当BG2的基一射间)输入一个正的触发信号，BG2将产生基极电流Ib2，经放大，BG2将有一个放大了β2 倍的集电极电流IC2 。因为BG2集电极与BG1基极相连，IC2又是BG1 的基极电流Ib1 。BG1又把Ib1(Ib2)放大了β1的集电极电流IC1送回BG2的基极放大。如此循环放大，直到BG1、BG2完全导通。事实上这一过程是“一触即发”的，对可控硅来说，触发信号加到控制极，可控硅立即导通。导通的时间主要决定于可控硅的性能。 可控硅一经触发导通后，由于循环反馈的原因，流入BG2基极的电流已不只是初始的Ib2 ，而是经过BG1、BG2放大后的电流(β1*β2*Ib2)，这一电流远大于Ib2，足以保持BG2的持续导通。此时触发信号即使消失，可控硅仍保持导通状态，只有断开电源E或降低E的输出电压，使BG1、BG2 的集电极电流小于维持导通的最小值时，可控硅方可关断。当然，如果E极性反接，BG1、BG2受到反向电压作用将处于截止状态。这时，即使输入触发信号，可控硅也不能工作。反过来，E接成正向，而触动发信号是负的，可控硅也不能导通。另外，如果不加触发信号，而正向阳极电压大到超过一定值时，可控硅也会导通，但已属于非正常工作情况了。 可控硅这种通过触发信号(小触发电流)来控制导通(可控硅中通过大电流)的可控特性，正是它区别于普通硅整流二极管的重要特征。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表1 表1 可控硅导通和关断条件
双向可控硅好坏检测方法 双向可控硅是在普通可控硅的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的可控硅，而且仅需一个触发电路，是比较理想的交流开关器件。其英文名称TRIAC即三端双向交流开关之意。 1.双向可控硅的检测 方法一： 测量极间电阻法。将万用表置于皮R×1k档，如果测得T2－T1、T2－G之间的正反向电阻接近∞，而万用表置于R×10档测得T1－G之间的正反向电阻在几十欧姆时，就说明双向可控硅是好的，可以使用；反之，若测得T2－T1，、T2－G之间的正反向电阻较小甚或等于零．而Tl－G之间的正反向电阻很小或接近于零时．就说明双向可控硅的性能变坏或击穿损坏。不能使用；如果测得T1－G之间的正反向电阻很大(接近∞)时，说明控制极G与主电极T1之间内部接触不良或开路损坏，也不能使用。 方法二： 检查触发导通能力。万用表置于R×10档：①如图,1(a)所示，用黑表笔接主电极T2，红表笔接T1，即给T2加正向电压，再用短路线将G与T1(或T2)短接一下后离开，如果表头指针发生了较大偏转并停留在一固定位置，说明双向可控硅中的一部分(其中一个单向可控硅)是好的，如图1(b)所示，改黑表笔接主电极T1，红表笔接T2，即给T1加正向电压，再用短路线将G与T1(或T2)短接一下后离开，如果结果同上，也证明双向可控硅中的另一部分(其中的一个单向可控硅是好的。测试到止说明双向可控硅整个都是好的，即在两个方向(在不同极性的触发电压证）均能触发导通。 图1判断双向可控硅的触发导通能力 方法三： 检查触发导通能力。如图2所示．取一只10uF左右的电解电容器，将万用表置于R×10k档(V电压)，对电解电容器充电3~5s后用来代替图1中的短路线，即利用电容器上所充的电压作为触发信号，然后再将万用表置于R×10档，照图2(b)连接好后进行测试。测试时，电容C的极性可任意连接，同样是碰触
晶闸管、二极管简易测试方法 晶闸管、二极管广泛应用于各类电力电子装置中，许多情况下，现场服务人员和维修人员需要对器件进行检测，判断其性能好坏。对器件制造企业而言，器件的检测要用到高压阻断测试仪、通态特性、动态特性测试仪等专业设备。一般来说，器件用户或使用现场是没有这些价格昂贵的测试设备的。本文就此向现场服务人员和维修人员推荐一种简易器件检测方法，用以粗略判断器件的好坏。 1．采用万用表的粗略判断法 通常用户现场最常用的检测工具是万用表，许多用户也习惯用万用表判断器件好坏。在某些情况下用万用表也确实能检测出损坏的器件。如晶闸管门极开路，用万用表可检测出门极至阴极电阻R GK无穷大；门极短路可检测出门极至阴极电阻R GK为零（或小于5W）。器件完全击穿时，用万用表检测A、K两极电阻值可以判断出来。但在器件阻断电压受损，尚未完全击穿时，万用表无法检测出来。另外，好的器件因参数分散性，用万用表检测出的A、K电阻值会有较大差别，这也会让使用者产生错误判断。因此，我们建议用户可以用万用表对器件进行一些粗略的检测，一般不建议用户采用万用表判断器件好坏。 2．推荐的简易检测方案 通常情况下，现场服务人员和维修人员最需要了解的是器件的阻断电压能力以及晶闸管的门极触发性能。根据设备现场具有的条件，我们推荐图一电路所示的简易检测方案。 图一简易检测电路 DUT为被测器件，在DUT阻断电压为1000V左右时（须大于800V），可采用交流380V电源进行测试；在一些具有660V交流电源的场合，DUT阻断电压为2000V左右（须大于1200V）时，可采用交流660V电源进行测试。D1可采用1-5A，耐压1000V以上二极管3只串联。LAMP为检测指示灯，注意灯的额定电压要与进线交流电压配合，若用220V的灯泡，可根据进线电压高低采用多只串联。被测器件为二极管时，将两只器件如虚线所示接入电路，不需要接电阻R和开关SW2。 对晶闸管，测试时，先合上开关SW1，若指示灯亮，说明该器件已被击穿或阻断电压已不够。若指示灯不亮，说明器件阻断电压正常，此时若按下按钮SW2，指示灯亮，松开按钮，指示灯熄灭，说明该器件门极触发性能正常。若按下按钮SW2，指示灯不亮，说明该器件门极已被损坏。 对二极管，测试时，合上开关SW1，若指示灯不亮，说明两只器件反向电压正常。若指示灯亮，说明两只被测器件中，有一只或两只反向电压已损坏，可更换器件做进一步判断。 3．注意 a．本文推荐的检测方法基本思路是让器件在实际使用电压环境下考核，用户在检测时须确保被测器件阻断电压高于进线电压峰值，以免在测试中损坏器件。 b. 对台基公司的平板式器件，用户在检测时须采用适当夹具，对器件A、K两极施加一定压力。否则可能会因为器件内部未能良好接触而造成错误判断。 c.采用较高的进线电压检测器件时，操作人员须采取安全措施，防止出现触电事故，保证人身安全。
晶闸管二极管主要参数及其含义 IEC标准中用来表征晶闸管二极管性能特点的参数有数十项但用户经常用到的有十项左右本文就晶闸管二极管的主要参数做一简单介绍 1、正向平均电流I F(AV) (整流 管) 通态平均电流I T(AV) (晶闸管) 是指在规定的散热器温度T HS 或管壳温度 T C 时,允许流过器件的最大正弦半 波电流平均值此时器件的结温已达到其最高允许温度T jm 仪元公司产品手册中均 给出了相应通态电流对应的散热器温度T HS 或管壳温度 T C 值用户使用中应根据实 际通态电流和散热条件来选择合适型号的器件 2、正向方均根电流I FRMS (整流管) 通态方均根电流I TRMS (晶闸管) 是指在规定的散热器温度T HS 或管壳温度 T C 时,允许流过器件的最大有效电 流值用户在使用中须保证在任何条件下流过器件的电流有效值不超过对应壳温下的方均根电流值 3、浪涌电流I FSM (整流管)I TSM (晶闸管) 表示工作在异常情况下器件能承受的瞬时最大过载电流值用10ms底宽正弦半波峰值表示仪元公司在产品手册中给出的浪涌电流值是在器件处于最高允许 结温下施加80% V RRM 条件下的测试值器件在寿命期内能承受浪涌电流的次数是有限的用户在使用中应尽量避免出现过载现象
4、断态不重复峰值电压V DSM 反向不重复峰值电压V RSM 指晶闸管或整流二极管处于阻断状态时能承受的最大转折电压一般用单脉冲测试防止器件损坏用户在测试或使用中应禁止给器件施加该电压值以免损坏器件 5、断态重复峰值电压V DRM 反向重复峰值电压V RRM 是指器件处于阻断状态时断态和反向所能承受的最大重复峰值电压一般取器件不重复电压的90%标注高压器件取不重复电压减100V标注用户在使用中须保证在任何情况下均不应让器件承受的实际电压超过其断态和反向重复峰值电压 6、断态重复峰值漏电流I DRM 反向重复峰值漏电流I RRM 为晶闸管在阻断状态下承受断态重复峰值电压V DRM 和反向重复峰值电压V RRM 时流过 元件的正反向峰值漏电流该参数在器件允许工作的最高结温Tjm下测出 7、通态峰值电压V TM (晶闸管) 正向峰值电压V FM (整流管)
晶闸管参数名词解释 1. 反向重复峰值电压（VRRM）：反向阻断晶闸管两端出现的重复最大瞬时值反向电压，包括所有的重复瞬态电压，但不包括所有的不重复瞬态电压。 注：反向重复峰值电压（VRRM）是可重复的，值大于工作峰值电压的最大值电压，如每个周期开关引起的毛疵电压。 2. 反向不重复峰值电压（VRSM）：反向阻断晶闸管两端出现的任何不重复最大瞬时值瞬态反向电压。 1）测试目的：在规定条件下，检验晶闸管的反向不重复峰值电压额定值。 2）测试条件：a）结温：25℃和125℃；b）门极断路；c）脉冲电压波形：底宽近似10mS 的正弦半波；d)脉冲重复频率：单次脉冲；e)脉冲次数：按有关产品标准规定；f)测试电压：反向不重复峰值电压 注：反向不重复峰值电压（VRSM）是外部因素偶然引起的，值一般大于重复峰值电压的最大值电压。通常标准规定VRSM =1.11VRRM。应用设计应考虑一切偶然因素引起的过电压都不得超过不重复峰值电压。 3. 通态方均根电流（IT(RMS)）：通态电流在一个周期内的方均根值。 4. 通态平均电流(IT(AV))：通态电流在一个周期内的平均值。 5. 浪涌电流（ITSM）：一种由于电路异常情况（如故障）引起的，并使结温超过额定结温的不重复性最大通态过载电流。 1）测试目的：在规定条件下，检验晶闸管的通态（不重复）浪涌电流额定值。 2）测试条件：a)浪涌前结温：125℃；b)反半周电压：80％反向重复峰值电压；d)每次浪涌的周波数：一个周波，其导通角应在160度至180度之间 6. 通态电流临界上升率（di/dt）：在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。 1)测试目的：在规定条件下，检验晶闸管的通态电流临界上升率额定值。 2）测试条件：a)加通态电流前结温：125℃；b)门极触发条件：IGM =3～5IGT；c)开通前断态电压VDM=2/3VDRM ；d)开通后通态电流峰值：2 IT（AV）～3IT（AV）；e)t1≥1us；f)重复频率：50HZ；g)通态电流持续时间：5s。 7. I2t值：浪涌电流的平方在其持续时间内的积分值。 1）测试目的：在规定条件下，检验和测量反向阻断三级晶闸管的I2t值 2）测试条件：a)浪涌前结温：125℃；b)浪涌电流波形：正弦半波； 3) I2t测试实质是持续时间小于工频正弦波（1-10ms范围）的一种不重复浪涌电流测试。通过浪涌电流it对其持续时间t积分∫it2dt，即可求得I2t值。 8. 门极平均值耗散功率（PG（AV））：在规定条件下，门极正向所允许的最大平均功率。 1) 测试目的：在规定条件下，检验反向阻断三级晶闸管的门极平均功率额定值 2) 测试条件：a)结温：125℃；b)门极功率：额定门极平均功率；c)测试持续时间：3S；d)主电路条件：阳，阴极间断路。 3）测量程序：a)被测器件加热到规定结温；b)从零缓慢调整电源的输出，使电流表和电压表指示的数字的乘积达到额定门极平均功率PG（AV），并保持3S时间，然后将电源的输出调回零；c)测试后，进行门极触发电流和电压测量，如无异常，则PG（AV）额定值得到确认。 9. 反向重复峰值电流（IRRM）：晶闸管加上反向重复峰值电压时的峰值电流。 10. 断态重复峰值电流（IDRM）：晶闸管加上断态重复峰值电压时的峰值电流。
可控硅控制交流电的使用方法 时间：2009-10-14 08:00:13 来源：作者： 一、概述 在日常的控制应用中我们都通常会遇到需要开关交流电的应用，一般控制交流电的时候，我们会使用很多种方法，如： 1、使用继电器来控制，如电饭煲，洗衣机的水阀： 2、使用大功率的三极管或IGBT来控制： 3、使用整流桥加三极管：
4、使用两个SCR来控制： 5、使用一个Triac来控制： 晶闸管(Thyristor)又叫可控硅，按照其工作特性又可分单向可控硅(SCR)、双向可控硅(TRIAC)。其中双向可控硅又分四象限双向可控硅和三象限双向可控硅。同时可控硅又有绝缘与非绝缘两大类，如ST的可控硅用BT名称后的“A”、与“B”来区分绝缘与非绝缘。 单向可控硅SCR：全称Semiconductor Controlled Rectifier(半导体整流控制器)
双向可控硅TRIAC：全称Triode ACSemiconductor Switch(三端双向可控硅开关)，也有厂商使用Bi-directional Controlled Rectifier(BCR)来表示双向可控硅。
请注意上述两图中的红紫箭头方向！ 可控硅的结构原理我就不提了。 二、可控硅的控制模式 现在我们来看一看通常的可控硅控制模式1、On/Off 控制：
对于这样的一个电路，当通过控制信号来开关Triac时，我们可以看到如下的电流波形 通常对于一个典型的阻性的负载使用该控制方法时，可以看到控制信号、电流、相电压的关联。
2、相角控制： 也叫导通角控制，其目的是通过触发可控硅的导通时间来实现对电流的控制，在简单的马达与调光系统中多可以看到这种控制方法 在典型的阻性负载中，通过控制触发导通角a在0～180之间变化，从而实现控制电流的大小
一、晶闸管的基本结构 晶闸管（SemiconductorControlled Rectifier 简称SCR ）是一种四层结构（PNPN ）的大功率半导体器件,它同时又被称作可控整流器或可控硅元件。它有三个引出电极，即阳极（A ）、阴极（K ）和门极（G ）。其符号表示法和器件剖面图如图1所示。 图1 符号表示法和器件剖面图 普通晶闸管是在N 型硅片中双向扩散P 型杂质（铝或硼），形成211P N P 结构，然后在2P 的大部分区域扩散N 型杂质（磷或锑）形成阴极，同时在2P 上引出门极，在1P 区域形成欧姆接触作为阳极。 图2、晶闸管载流子分布 二、晶闸管的伏安特性 晶闸管导通与关断两个状态是由阳极电压、阳极电流和门极电流共同决定
的。通常用伏安特性曲线来描述它们之间的关系，如图3所示。 图3 晶闸管的伏安特性曲线 当晶闸管AK V 加正向电压时，1J 和3J 正偏，2J 反偏，外加电压几乎全部降落在2J 结上，2J 结起到阻断电流的作用。随着AK V 的增大，只要BO AK V V <，通过阳极电流A I 都很小，因而称此区域为正向阻断状态。当AK V 增大超过BO V 以后，阳极电流突然增大，特性曲线过负阻过程瞬间变到低电压、大电流状态。晶闸管流过由负载决定的通态电流T I ，器件压降为1V 左右，特性曲线CD 段对应的状态称为导通状态。通常将BO V 及其所对应的BO I 称之为正向转折电压和转折电流。晶闸管导通后能自身维持同态，从通态转换到断态，通常是不用门极信号而是由外部电路控制，即只有当电流小到称为维持电流H I 的某一临界值以下，器件才能被关断。 当晶闸管处于断态（BO AK V V <）时，如果使得门极相对于阴极为正，给门极通以电流G I ，那么晶闸管将在较低的电压下转折导通。转折电压BO V 以及转折电流BO I 都是G I 的函数，G I 越大，BO V 越小。如图3所示，晶闸管一旦导通后，即使去除门极信号，器件仍然然导通。 当晶闸管的阳极相对于阴极为负，只要RO AK V V <，A I 很小，且与G I 基本无关。但反向电压很大时（RO AK V V ≈），通过晶闸管的反向漏电流急剧增大，表现出晶闸管击穿，因此称RO V 为反向转折电压和转折电流。
一、单向可控硅工作原理 可控硅导通条件：一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压，二是控制极也要加正向电压。以上两个条件必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。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。 可控硅关断条件：降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。 二、单向可控硅的引脚区分 对可控硅的引脚区分，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R×100或R×1K挡，测量可控硅任意两管脚间的正反向电阻，当万用表指示低阻值（几百欧至几千欧的范围）时，黑表笔所接的是控制极G，红表笔所接的是阴极C，余下的一只管脚为阳极A。 三、单向可控硅的性能检测 可控硅质量好坏的判别可以从四个方面进行。第一是三个PN结应完好；第二是当阴极与阳极间电压反向连接时能够阻断，不导通；第三是当控制极开路时，阳极与阴极间的电压正向连接时也不导通；第四是给控制极加上正向电流，给阴极与阳极加正向电压时，可控硅应当导通，把控制极电流去掉，仍处于导通状态。 用万用表的欧姆挡测量可控硅的极间电阻，就可对前三个方面的好坏进行判断。具体方法是：用R×1k或R×10k挡测阴极与阳极之间的正反向电阻（控制极不接电压），此两个阻值均应很大。电阻值越大，表明正反向漏电电流愈小。如果测得的阻值很低，或近于无穷大，说明可控硅已经击穿短路或已经开路，此可控硅不能使用了。 用R×1k或R×10k挡测阳极与控制极之间的电阻，正反向测量阻值均应几百千欧以上,若电阻值很小表明可控硅击穿短路。 用R×1k或R×100挡，测控制极和阴极之间的PN结的正反向电阻在几千欧左右，如出现正向阻值接近于零值或为无穷大，表明控制极与阴极之间的PN结已经损坏。反向阻值应很大，但不能为无穷大。正常情况是反向阻值明显大于正向阻值。 万用表选电阻R×1挡，将黑表笔接阳极，红表笔仍接阴极，此时万用表指针应不动。红表笔接阴极不动，黑表笔在不脱开阳极的同时用表笔尖去瞬间短接控制极，此时万用表电阻挡指针应向右偏转，阻值读数为10欧姆左右。如阳极接黑表笔，阴极接红表笔时，万用表指针发生偏转，说明该单向可控硅已击穿损坏。 四、可控硅的使用注意事项 选用可控硅的额定电压时，应参考实际工作条件下的峰值电压的大小，并留出一定的余量。 1、选用可控硅的额定电流时，除了考虑通过元件的平均电流外，还应注意正常工作时导通角的大小、散热通风条件等因素。在工作中还应注意管壳温度不超过相应电流下的允许值。 2、使用可控硅之前，应该用万用表检查可控硅是否良好。发现有短路或断路现象时，应立即
晶闸管的主要参数 作者：jesse 文章来源：本站原创点击数：273 更新时间：2007-12-6 ★★★【字体：小大】 晶闸管的主要电参数有正向转折电压VBO、正向平均漏电流IFL、反向漏电流IRL、断态重复峰值电压V DRM、反向重复峰值电压VRRM、正向平均压降VF、通态平均电流IT、门极触发电压VG、门极触发电流IG、门极反向电压和维持电流IH等。 （一）正向转折电压VBO 晶闸管的正向转折电压VBO是指在额定结温为100℃且门极（G）开路的条件下，在其阳极（A）与阴极（K）之间加正弦半波正向电压、使其由关断状态转变为导通状态时所对应的峰值电压。 （二）断态重复峰值电压VDRM 断态重复峰值电压VDRM，是指晶闸管在正向阻断时，允许加在A、K（或T1、T2）极间最大的峰值电压。此电压约为正向转折电压减去100V后的电压值。 （三）通态平均电流IT 通态平均电流IT，是指在规定环境温度和标准散热条件下，晶闸管正常工作时A、K（或T1、T2）极间所允许通过电流的平均值。（四）反向击穿电压VBR 反向击穿电压是指在额定结温下，晶闸管阳极与阴极之间施加正弦半波反向电压，当其反向漏电电流急剧增加时反对应的峰值电压。 （五）反向重复峰值电压VRRM 反向重复峰值电压VRRM，是指晶闸管在门极G断路时，允许加在A、K极间的最大反向峰值电压。此
电压约为反向击穿电压减去100V后的峰值电压。 （六）正向平均电压降VF 正向平均电压降VF也称通态平均电压或通态压降VT，是指在规定环境温度和标准散热条件下，当通过晶闸管的电流为额定电流时，其阳极A与阴极K之间电压降的平均值，通常为0.4~1.2V。 （七）门极触发电压VGT 门极触发VGT，是指在规定的环境温度和晶闸管阳极与阴极之间为一定值正向电压的条件下，使晶闸管从阻断状态转变为导通状态所需要的最小门极直流电压，一般为1.5V左右。 (八)门极触发电流IGT 门极触发电流IGT，是指在规定环境温度和晶闸管阳极与阴极之间为一定值电压的条件下，使晶闸管从阻断状态转变为导通状态所需要的最小门极直流电流。 （九）门极反向电压 门极反向电压是指晶闸管门极上所加的额定电压，一般不超过10V。 （十）维持电流IH 维持电流IH是指维持晶闸管导通的最小电流。当正向电流小于IH时，导通的晶闸管会自动关断。（十一）断态重复峰值电流IDR 断态重复峰值电流IDR，是指晶闸管在断态下的正向最大平均漏电电流值，一般小于100μA （十二）反向重复峰值电流IRRM 反向重复峰值电流IRRM，是指晶闸管在关断状态下的反向最大漏电电流值，一般小于100μA。
可控硅元件的工作原理及基本特性 1、工作原理 可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图1所示 图1 可控硅等效图解图 当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表1 状态条件说明 从关断到导通1、阳极电位高于是阴极电位 2、控制极有足够的正向电压和电流 两者缺一不可 维持导通1、阳极电位高于阴极电位 2、阳极电流大于维持电流 两者缺一不可 从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位 2、阳极电流小于维持电流 任一条件即可 2 可控硅的基本伏安特性见图2 图2 可控硅基本伏安特性 （1）反向特性 当控制极开路，阳极加上反向电压时（见图3），J2结正偏，但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后，接差J3结也击穿，电流迅速增加，图3的特性开始弯曲，如特性OR段所示，弯曲处的电压URO叫“反向转折电压”。此时，可控硅会发生永久性反向击穿。
可控硅的使用及其方法 可控硅作为一种电子开关，广泛地应用在自动化设备和各种控制电路中，可控硅既有单项也有双向的，在使用中会经常遇到一些问题。文章根据实际工作情况，介绍一些经验以供参考。 标签：自动化设备；控制回路；研究分析 1 选购可控硅 可控硅的电参数很多，在选购时要考虑的是：额定平均电流IT、正反向峰值电压VDRM（VRRM）、控制极触发电压与触发电流IGT这几个参数。由于手册或产品合格证上给定的可控硅的上述参数值都是在规定的条件下测定的，而实际使用环境往往与规定条件不同，并且极有可能发生突发事故超过管子承受能力的现象。所以为了管子在安全的电压下工作，特别是交流220V的情况下，应该按额定为实际电压的2～3倍值来选管子。例如：外加电压为220V，则至少应选择400V以上的管子最好为600V，为了保证管子避免电流过大而烧毁，并考虑到管子的发热情况与电流的有效值，应选择平均电流的有效值的1.2～2倍，需要指出的是。IT对单项可控硅而言是IT（A V）指允许流过SCR的最大有效值电流。例如：8A SCR（单向）的有效值IT（RMS）=12.6A，因此用8A的BCR代替8A的SCR是不允许的，为了使管子的触发电压与触发电流要比实际应用中的数值要小。例如：实际使用的触发电压为3V，则可选触发电压为2V的管子。同样，管子的触发电流亦应选择小些以保证可靠触发，一般常用的集成电路输出电流均很小（除555电路例外，TTL比CMOS要大），所以可在其输出端加一级晶体管放大电路，以提供足够大的驱动电路来保证管子可靠地触发导通。 2 可控硅的具体接法 2.1 直流电路 首先，单向可控硅SCR有三个电极，即阳极A，阴极K，控制极G，SCR 在直流控制电路中使用时，要注意施加工作电压与控制触发电压的极性。A，K 之间是加正向电压但控正向的接法是图1，只有A，K之间接正向电压，控制极G亦接正向电压，SCR才能导通。SCR一旦触发导通后，即使降低控制极电压，甚至撤除控制极电源，SCR亦不阻断而是继续导通。要使SCR阻断，只有降低其阳极电压或将阳极，阴极断开一下，即使阳极与阴极电压为零即可所以有时候可以在SCR的A极与电源之间串了一个常闭开关，按一下即可将SCR阻断。 图1是双向可控硅BCR的接法。BCR是由两个SCR反向并联构成的，共用一个控制极。因此BCR与SCR接法有很大不同，无论在阳、阴两个电极之间接何种极性的电压，只要在其控制极加上一个触发脉冲，而不管这个脉冲是什么极性的，都可以使BCR导通。
可控硅 可控硅是硅可控整流元件的简称，亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控、摄像机及工业控制等都大量使用了可控硅器件。按其工作特性，可控硅（THYRISTOR)可分为普通可控硅（SCR）即单向可控硅、双向可控硅（TRIAC)和其它特殊可控硅。 可控硅的主要参数 非过零触发-无论交流电电压在什么相位的时候都可触发导通可控硅，常见的是移相触发，即通过可控硅的主要参数 1、额定通态平均电流IT在一定条件下，阳极---阴极间可以连续通过的50赫兹正弦半波电流的平均值。 2、正向阻断峰值电压VPF 在控制极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超过导能电压时，可以重复加在可控硅两端的正向峰值电压。可控硅承受的正向电压峰值，不能超过手册给出的这个参数值。 3、反向阴断峰值电压VPR当可控硅加反向电压，处于反向关断状态时，可以重复加在可控硅两端的反向峰值电压。使用时，不能超过手册给出的这个参数值。 4、控制极触发电流Ig1 、触发电压VGT在规定的环境温度下，阳极---阴极间加有一定电压时，可控硅从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压。
5、维持电流IH在规定温度下，控制极断路，维持可控硅导通所必需的最小阳极正向电流。 近年来，许多新型可控硅元件相继问世，如适于高频应用的快速可控硅，可以用正或负的触发信号控制两个方向导通的双向可控硅，可以用正触发信号使其导通，用负触发信号使其关断的可控硅等等。 可控硅的触发 过零触发-一般是调功，即当正弦交流电交流电电压相位过零点触发，必须是过零点才触发，导通可控硅。 非过零触发-无论交流电电压在什么相位的时候都可触发导通可控硅，常见的是移相触发，即通过改变正弦交流电的导通角（角相位），来改变输出百分比。 可控硅的主要参数 可控硅的主要参数: 1 额定通态电流（IT)即最大稳定工作电流，俗称电流。常用可控硅的IT一般为一安到几十安。 2 反向重复峰值电压（VRRM)或断态重复峰值电压（VDRM），俗称耐压。常用可控硅的VRRM/VDRM一般为几百伏到一千伏。 3 控制极触发电流（IGT)，俗称触发电流。常用可控硅的IGT一般为几微安到几十毫安。可控硅的常用封装形式
晶闸管的结构及性能特点 (一）普通晶闸管 普通晶闸管（SCR）是由PNPN四层半导体材料构成的三端半导体器件，三个引出端分另为阳极A、阴极K和门极G、图8-4是其电路图形符号。 普通晶闸管的阳极与阴极之间具有单向导电的性能，其内部可以等效为由一只PNP晶闸管和一只NPN晶闸管组成的组合管，如图8-5所示。 当晶闸管反向连接（即A极接电源负端，K极接电源正端）时，无论门极G 所加电压是什么极性，晶闸管均处于阻断状态。当晶闸管正向连接（即A极接电源正端，K极接电源负端）时，若门极G所加触发电压为负时，则晶闸管也不导通，只有其门极G加上适当的正向触发电压时，晶闸管才能由阻断状态变为导通状态。此时，晶闸管阳极A极与阴极K极之间呈低阻导通状态，A、K 极之间压降约为1V。 普通晶闸管受触发导通后，其门极G即使失去触发电压，只要阳极A和阴极K 之间仍保持正向电压，晶闸管将维持低阻导通状态。只有把阳极A电压撤除或
阳极A、阴极K之间电压极性发生改变（如交流过零）时，普通晶闸管才由低阻导通状态转换为高阻阻断状态。普通晶闸管一旦阻断，即使其阳极A与阴极K 之间又重新加上正向电压，仍需在门极G和阴极K之间重新加上正向触发电压后方可导通。 普通晶闸管的导通与阻断状态相当于开关的闭合和断开状态，用它可以制成无触点电子开关，去控制直流电源电路。 （二）双向晶闸管 双向晶闸管（TRIAC）是由NPNPN五层半导体材料构成的，相当于两只普通晶闸管反相并联，它也有三个电极，分别是主电极T1、主电极T2和门极G。图8-6是双向晶闸管的结构和等效电路，图8-7是其电路图形符号。
双向晶闸管可以双向导通，即门极加上正或负的触发电压，均能触发双向晶闸管正、反两个方向导通。图8-8是其触发状态。
单片机控制可控硅 This manuscript was revised on November 28, 2020
1 调光控制器设计 在日常生活中，我们常常需要对灯光的亮度进行调节。本调光控制器通过控制双向可控硅的导通来实现白炽灯(纯阻负载)亮度的调整。双向可控硅的特点是导通后即使触发信号去掉，它仍将保持导通；当负载电流为零(交流电压过零点)时，它会自动关断。所以需要在交流电的每个半波期间都要送出触发信号，触发信号的送出时间就决定了灯泡的亮度。 调光的实现方式就是在过零点后一段时间才触发双向可控硅开关导通，这段时间越长，可控硅导通的时间越短，灯的亮度就越低；反之，灯就越亮。 这就要求要提取出交流电压的过零点，并以此为基础，确定触发信号的送出时间，达到调光的目的。 1．1 硬件部分 本调光控制器的框图如下： 控制部分：为了便于灵活设计，选择可多次写入的可器件，这里选用的是ATMEL的AT89C51单片机。 驱动部分：由于要驱动的是交流，所以可以用继电器或光耦+可控硅(晶闸管SCR)来驱动。继电器由于是机械动作，响应速度慢，不能满足其需
要。可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性高。所以这里选用的是可控硅。 负载部分：本电路只能控制白炽灯(纯阻负载)的亮度。 1．2 部分 要控制的对象是50Hz的正弦交流电，通过光耦取出其过零点的信号(同步信号)，将这个信号送至单片机的外中断，单片机每接收到这个同步信号后启动一个延时程序，延时的具体时间由按键来改变。当延时结束时，单片机产生触发信号，通过它让可控硅导通，电流经过可控硅流过白炽灯，使灯发光。延时越长，亮的时间就越短，灯的亮度越暗(并不会有闪烁的感觉，因为重复的频率为100Hz，且人的视觉有暂留效应)。由于延时的长短是由按键决定的，所以实际上就是按键控制了光的强弱。 理论上讲，延时时间应该可以是0～10ms内的任意值。在程序中，将一个周期均分成N等份，每次按键只需要去改变其等份数，在这里，N越大越好，但由于受到单片机本身的限制和基于实际必要性的考虑，只需要分成大约100份左右即可，实际采用的值是95。 可控硅的触发脉冲宽度要根据具体的光耦结合示波器观察而定，在本设计中取20 μs。程序中使用T1来控制这个时间。 对两个调光按键的处理有两种方式：一种是每次按键，无论时间的长短，都只调整一个台阶(亮或暗)；另一种是随按键时间的不同，调整方法
March 2008 Rev. 21/9 AN2703 Application note Parameter list for SCRs, TRIACs, AC switches, and DIACS Introduction All datasheet parameters are rated as minimum or maximum values, corresponding to the product parameter distribution. In each datasheet, two classes of parameters are available:■ Absolute ratings, corresponding to critical parameters, not to be exceeded for safe operation. If the absolute rating is exceeded, the component may be damaged.■Electrical, thermal and static characteristics, defining limits on product https://www.doczj.com/doc/d317645597.html,
Parameters AN2703 1 Parameters 2/9
AN2703Parameters 3/9I GM Peak gate current This is the maximum peak current allowed through gate and cathode, defined for a 20 μs pulse duration. If the absolute rating is exceeded, the component may be damaged. P G(AV)Average gate power dissipation This is the maximum average power that can be dissipated by the gate junction. If the absolute rating is exceeded, the component may be damaged. V RGM Peak reverse gate voltage This parameter is only defined for SCRs. It is the maximum reverse voltage than can be applied across gate and cathode terminals, without risk of destruction of the gate to cathode junction. V GM Peak positive gate voltage (with respect to the pin "COM") This parameter is only defined for ACSs. It is the maximum voltage than can be applied across gate and COM terminals without risk of destruction of the gate to COM junction.Table 2.Electrical characteristics parameters Parameter Name and description P Average power dissipation This is the average power dissipated by current conduction through the device for one full cycle operation. I GT Triggering gate current This is the current to apply between gate and cathode (or gate and electrode A1 for TRIAC) to turn-on the device. This parameter defines the sensitivity of the component. For a SCR, the gate current has always to be sunk by the gate. For a TRIAC, I GT is define for 3 or 4 quadrants corresponding to the different polarities of A2, A1 and gate: - Q1: I g sunk by the gate, V A2-A1 > 0 - Q2: I g sourced by the gate, V A2-A1 > 0 - Q3: I g sourced by the gate, V A2-A1 < 0 - Q4: I g sunk by the gate, V A2-A1 < 0 The I GT value is higher in Q4 quadrant. For ACS types, I GT is defined in two quadrants (Q2 and Q3). V GT Triggering gate voltage This is the voltage to apply across gate and cathode (or gate and electrode A1 for TRIAC) to reach the IGT current and then to trigger the device. V GD Non-triggering gate voltage V GD is the maximum voltage which can be applied across gate and cathode (or gate and electrode A1 for TRIAC) without causing undesired turn-on. This parameter is specified, for the worst case scenario, at the maximum junction temperature.Table 1.Absolute ratings parameters (continued) Parameter Name and description