晶闸管工作原理

1 晶闸管(SCR)

晶体闸流管简称晶闸管,也称为可控硅整流元件(SCR),是由三个PN结构成的一种大功率半导体器件。在性能上,晶闸管不仅具有单向导电性,而且还具有比硅整流元件更为可贵的可控性,它只有导通和关断两种状态。

晶闸管的优点很多,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、无噪声;效率高,成本低等。因此,特别是在大功率UPS供电系统中,晶闸管在整流电路、静态旁路开关、无触点输出开关等电路中得到广泛的应用。

晶闸管的弱点:静态及动态的过载能力较差,容易受干扰而误导通。

晶闸管从外形上分类主要有:螺栓形、平板形和平底形。

2 普通晶闸管的结构和工作原理

晶闸管是PNPN四层三端器件,共有三个PN结。分析原理时,可以把它看作是由一个PNP管和一个NPN管所组成,其等效图解如图1(a)所示,图1(b)为晶闸管的电路符号。

图1 晶闸管等效图解图

2.1 晶闸管的工作过程

晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。

当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此是两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门极电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通。

设PNP管和NPN管的集电极电流分别为IC1和IC2,发射极电流相应为Ia和Ik,电流放大系数相应为α1=IC1/Ia和α2=IC2/Ik,设流过J2结的反相漏电流为ICO,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:

Ia=IC1+IC2+ICO =α1Ia+α2Ik+ICO (1)

晶闸管(SCR)原理

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时间：2007-12-17 来源:电子元器件网 浏览评论

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关键词： 晶闸管 半导体材料

晶闸管(thyristor)是硅晶体闸流管的简称，俗称可控硅（SCR），其正式名称应是反向阻断三端晶闸管。除此之外，在普通晶闸管的基础上还派生出许多新型器件，它们是工作频率较高的快速晶闸管(fast switching thyristor，FST)、反向导通的逆导晶闸管(reverse conducting thyristor，RCT)、两个方向都具有开关特性的双向晶闸管(TRIAC)、门极可以自行关断的门极可关断晶闸管（gate turn off thyristor，GTO）、门极辅助关断晶闸管(gate assisted

turn off thytistor，GATO)及用光信号触发导通的光控晶闸管(light

controlled thyristor，LTT)等。

一、结构与工作原理

晶闸管是三端四层半导体开关器件，共有3个PN结，J1、J2、J3，如图1(a)所示。其电路符号为图1(b)，A(anode)为阳极，K(cathode)为阴极，G(gate)为门极或控制极。若把晶闸管看成由两个三极管T1(P1N1P2)和T2(N1P2N2)构成，如图1(c)所示，则其等值电路可表示成图1(d)中虚线框内的两个三极管T1和T2。对三极管T1来说，P1N1为发射结J1，N1P2为集电结J2；对于三极管T2，P2N2为发射结J3，N1P2仍为集电结J2；因此J2（N1P2）为公共的集电结。当A、K两端加正电压时，J1、J3结为正偏置，中间结J2为反偏置。当A、K两端加反电压时，J1、J3结为反偏置，中间结J2为正偏置。晶闸管未导通时，加正压时的外加电压由反偏值的J2结承担，而加反压时的外加电压则由J1、J3结承担。

- 1 - 晶闸管的工作原理通俗易懂

晶闸管是一种常用的电子元器件，常常被用于控制大功率电流。它的工作原理其实很简单，可以用通俗易懂的语言来解释。

晶闸管是由四个区域组成的半导体器件。其中三个区域为P型半导体，另一个区域为N型半导体。这四个区域分别被称为阳极、阴极、门极和发射极。

晶闸管的工作原理可以用一个简单的开关来形象化地描述。当晶闸管的门极电压为零时，它的阻值非常大，相当于一个关闭的开关。当门极电压大于晶闸管的触发电压时，晶闸管就会开始导电，相当于一个打开的开关。

当晶闸管开始导电时，它的阻值变得非常小，电流可以通过晶闸管流经阳极和阴极。这时候，只有当电流的极性反向时，晶闸管才能回到关闭状态。

使用晶闸管可以实现对电路中大功率电流的控制。当门极电压被调整到合适的值时，可以控制电流的大小和流动方向。这种控制方式非常灵活，可以用于各种不同的电路应用中。

总之，晶闸管的工作原理非常简单，并且可以用通俗易懂的语言来解释。它是一种非常有用的电子元器件，可以广泛应用于各种不同的电路中。

晶闸管的结构与工作原理

一、晶闸管简介

晶闸管（Thyristor）：又称晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier——SCR）

1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管

1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品

1958年商业化，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代

20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代

能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位

晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管

广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件（如：双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等）

二、晶闸管的结构与封装

外形有螺栓型和平板型两种封装

引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端

对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便

平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间

晶闸管的外形、结构和电气图形符号

a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号三、晶闸管基本工作特性

三、晶闸管基本工作特性

晶闸管基本工作特性归纳：

承受反向电压时(UAK <0)，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；

承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通(即UAK >0， IGK >0才能开通)；

晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；

要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下 。

从这个角度可以看出，SCR是一种电流控制型的电力电子器件。

四、晶闸管的工作机理

在分析SCR的工作原理时，常将其等效为两个晶体管V1和V2串级而成。

其工作过程如下：

UGK>0 → 产生IG → V2通→产生IC2 → V1通→ IC1↗ → IC2 ↗ → 出现强烈的正反馈，G极失去控制作用，V1和V2完全饱和，SCR饱和导通。

晶闸管导通后，即使去掉门极电流，仍能维持导通。