单向可控硅工作原理

1 单向可控硅的原理及测试

可控硅的意思：可控的硅整流器，其整流输出电压是受控的，常与移相或过零触发电路配合，应用于交、直流调压电路。可控硅是在晶体管基础上发展起来的一种集成式半导体器件。单向可控硅的等效原理及测量电路见下图1：

AKGPNPNAKGGAKHL1KGA+6V6V0.25A

图1 可控硅器件等效及测量电路

单向可控硅为具有三个PN结的四层结构，由最外层的P层、N层引出两个电极——阳极A和阴极K，由中间的P层引出控制极G。电路符号好像为一只二极管，但好多一个引出电极——控制极或触发极G。SCR或MCR为英文缩写名称。

从控制原理上可等效为一只PNP三极管与一只NPN三极管的连接电路，两管的基极电流和集电极电流互为通路，具有强烈的正反反馈作用。一旦从G、K回路输入NPN管子的基极电流，由于正反馈作用，两管将迅即进入饱合导通状态。可控硅导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持，即使控制电流（电压）消失，可控硅仍处于导通状态。控制信号UGK的作用仅仅是触发可控硅使其导通，导通之后，控制信号便失去控制作用。

单向可控硅的导通需要两个条件：

1）、A、K之间加正向电压；

2）、G、K之间输入一个正向触发电流信号，无论是直流或脉冲信号。

若欲使可控硅关断，也有两个关断条件：

1）、使正向导通电流值小于其工作维持电流值；

2）、使A、K之间电压反向。

可见，可控硅器件若用于直流电路，一旦为触发信号开通，并保持一定幅度的流通电流的话，则可控硅会一直保持开通状态。除非将电源开断一次，才能使其关断。若用于交流电路，则在其承受正向电压期间，若接受一个触发信号，则一直保持导通，直到电压过零点到来，因无流通电流而自行关断。在承受反向电压期间，即使送入触发信号，可控硅也因A、K间电压反向，而保持于截止状态。

2 可控硅器件因工艺上的离散性，其触发电压、触发电流值与导通压降，很难有统一的标准。可控硅器件控制本质上如同三极管一样，为电流控制器件。功率越大，所需触发电流也越大。触发电压范围一般为1.5V—3V左右，触发电流为10mA—几百mA左右。峰值触发电压不宜超过10V，峰值触发电流也不宜超过2A。A、K间导通压降为1—2V。主要工作参数有正、反向耐压值和正向平均电流、触发电流（电压）值、维持电流值等。

Philips SemiconductorsProduct specification ThyristorsBT152 series

GENERAL DESCRIPTIONQUICK REFERENCE DATA

GlasspassivatedthyristorsinaplasticSYMBOLPARAMETERMAX.MAX.MAX.UNIT

envelope,intendedforusein

applicationsrequiringhighBT152-400R600R800R

bidirectionalblockingvoltageVDRM,Repetitive peak off-state450650800V

capabilityandhighthermalcyclingVRRMvoltages

performance.TypicalapplicationsIT(AV)Average on-state current131313A

includemotorcontrol,industrialandIT(RMS)RMS on-state current202020A

domesticlighting,heatingandstaticITSMNon-repetitive peak on-state200200200A

switching.current

PINNING - TO220ABPIN CONFIGURATIONSYMBOL

PINDESCRIPTION

1cathode

2anode

3gate

tabanode

LIMITING VALUES

Limiting values in accordance with the Absolute Maximum System (IEC 134).

SYMBOLPARAMETERCONDITIONSMIN.MAX.UNIT

-400R-600R-800R

VDRMRepetitive peak off-state-45016501800V

单向/双向可控硅触发电路设计原理

1，可以用直流触发可控硅装置。

2，电压有效值等于U等于开方{（电流有效值除以2派的值乘以SIN二倍电阻）加上(派减去电阻的差除以派）}。

3,电流等于电压除以（电压波形的非正弦波幅值半波整流的两倍值）。

4，回答完毕。

触摸式台灯的控制原理

这种台灯的主要优点是没有开关，使用时通过人体触摸，完成开启、调光、关闭动作，给使用带来方便。

一、电路设计原理

人体感应的信号加在电源电路可控硅的触发极，使电路导通，并给负载——灯泡或灯管供电，使灯按弱光、中光、强光、关闭4个状态动作，达到调光的目的。电路见图1，该电路的关键器件是采用CMOS工艺制造的集成电路BA210l。

二、降压稳压电路

由R3、VDl、VD4、C4组成。输出9V直流电，供给BA2101，由③⑦脚引入。

三、触发电路

由触发电极M将人体的感应信号，经c3、R8、R7送至④脚的sP端，经处理后，由⑥脚输出触发信号，经cl、R1加至可控硅VS的G极，VS导通，电灯H点亮。第二次触摸，可改变触发脉冲前沿的到达时间，而使电灯亮度改变。反复触摸，可按弱光、中光、强光和关闭四个动作状态循环，达到调节亮度的目的。可控硅VS在动作中其导通角分别为120度、86度、17度。

四、辅助电路

VD2和vD3为保护集成电路而设。防止触摸信号过大而遭破坏。C3为隔离安全电容。R4为取得同步交流信号而设。R5为外接振荡电阻。

五、使用中经常出现的故障

(1)由震动引发的故障。触摸只需轻轻触及即可。但在家庭使用中触击的强度因人而异，小孩去触摸可能是重重的一拳。性格刚烈的人去触摸，可能引起剧烈震动。因此经常出现灯泡断丝。

(2)集成块焊脚由震动而产生脱焊。如③脚脱焊，使电源切断而停止工作；④、⑥脚脱焊，使触摸信号中断，都会引起灯泡不亮。因此要检查集成块各脚是否脱焊。

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。