可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 簡稱SCR，是一種大功率電器元件，也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優點。在自動控制系統中，可作為大功率驅動器件，實現用小功率控件控制大功率設備。它在交直流電機調速系統、調功系統及隨動系統中得到了廣泛的應用。

可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅，簡稱TRIAC。雙向可控硅在結構上相當于兩個單向可控硅反向連接，這種可控硅具有雙向導通功能。其通斷狀態由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負脈沖)可使其正向(或反向)導通。這種裝置的優點是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合做交流無觸點開關使用。

晶閘管（Thyristor）是晶體閘流管的簡稱，又可稱做可控硅整流器，以前被簡稱為可控硅；1957年美國通用電器公司開發出世界上**晶閘管產品，并于1958年使其商業化；晶閘管是PNPN四層半導體結構，它有三個極：陽極，陰極和門極；晶閘管工作條件為：加正向電壓且門極有觸發電流；其派生器件有：快速晶閘管，雙向晶閘管，逆導晶閘管，光控晶閘管等。它是一種大功率開關型半導體器件，在電路中用文字符號為“V”、“VT”表示（舊標準中用字母“SCR”表示）。晶閘管具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應用于可控整流、交流調壓、無觸點電子開關、逆變及變頻等電子電路中。

可控硅（晶閘管）的術語

術語

IT(AV)--通態平均電流

VRRM--反向重復峰值電壓IDRM--斷態重復峰值電流

ITSM--通態一個周波不重復浪涌電流

VTM--通態峰值電壓

IGT--門極觸發電流

VGT--門極觸發電壓

IH--維持電流

dv/dt--斷態電壓臨界上升率

di/dt--通態電流臨界上升率

Rthjc--結殼熱阻

ⅥSO--模塊絕緣電壓

Tjm--額定結溫

VDRM--通態重復峰值電壓

IRRM--反向重復峰值電流

IF(AV)--正向平均電流

PGM--門極峰值功率

PG----門極平均功率

可控硅（晶閘管）的參數與用途

主要參數

電流

⒈ 額定通態電流(IT)即*大穩定工作電流，俗稱電流。常用可控硅的IT一般為一安到幾十安。

⒉反向重復峰值電壓(VRRM)或斷態重復峰值電壓(VDRM)，俗稱耐壓。常用可控硅的VRRM/VDRM一般為幾百伏到一千伏。

⒊ 控制極觸發電流(IGT)，俗稱觸發電流。常用可控硅的IGT一般為幾微安到幾十毫安。

4，在規定環境溫度和散熱條件下，允許通過陰極和陽極的電流平均值

封裝形式

常用可控硅的封裝形式有TO-92、TO-126、TO-202AB、TO-220、TO-220ABC、TO-3P、SOT-89、TO-251、TO-252、SOT-23、SOT23-3L等

用途

普通晶閘管*基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管，就可以構成可控整流電路。以*簡單的單相半波可控整流電路為例，在正弦交流電壓U2的正半周期間，如果VS的控制極沒有輸入觸發脈沖Ug，VS仍然不能導通，只有在U2處于正半周，在控制極外加觸發脈沖Ug時，晶閘管被觸發導通。畫出它的波形(c)及(d)，只有在觸發脈沖Ug到來時，負載RL上才有電壓UL輸出。Ug到來得早，晶閘管導通的時間就早;Ug到來得晚，晶閘管導通的時間就晚。通過改變控制極上觸發脈沖Ug到來的時間，就可以調節負載上輸出電壓的平均值UL。在電工技術中，常把交流電的半個周期定為180°，稱為電角度。這樣，在U2的每個正半周，從零值開始到觸發脈沖到來瞬間所經歷的電角度稱為控制角α;在每個正半周內晶閘管導通的電角度叫導通角θ。很明顯，α和θ都是用來表示晶閘管在承受正向電壓的半個周期的導通或阻斷范圍的。通過改變控制角α或導通角θ，改變負載上脈沖直流電壓的平均值UL，實現了可控整流。

1:小功率塑封雙向可控硅通常用作聲光控燈光系統。額定電流:IA小于2A。

2:大;率塑封和鐵封可控硅通常用作功率型可控調壓電路。像可調壓輸出直流電源等等。

3:大功率高頻可控硅通常用作工業中;高頻熔煉爐等。

可控硅（晶閘管）的電流電壓變化

1、柵極上的噪聲電平

在有電噪聲的環境中，如果柵極上的噪聲電壓超過VGT，并有足夠的柵電流激發可控硅(晶閘管)內部的正反饋，則也會被觸發導通。

應用安裝時，首先要使柵極外的連線盡可能短。當連線不能很短時，可用絞線或屏蔽線來減小干擾的侵入。在然后G與MT1之間加一個1KΩ的電阻來降低其靈敏度，也可以再并聯一個100nf的電容，來濾掉高頻噪聲。

2、關于轉換電壓變化率

當驅動一個大的電感性負載時，在負載電壓和電流間有一個很大的相移。當負載電流過零時，雙向可控硅(晶閘管)開始換向，但由于相移的關系，電壓將不會是零。所以要求可控硅(晶閘管)要迅速關斷這個電壓。如果這時換向電壓的變化超過允許值時，就沒有足夠的時間使結間的電荷釋放掉，而被迫使雙向可控硅(晶閘管)回到導通狀態。

為了克服上述問題，可以在端子MT1和MT2之間加一個RC網絡來限制電壓的變化，以防止誤觸發。一般，電阻取100R，電容取100nF。值得注意的是此電阻不能省掉。

3、關于轉換電流變化率

當負載電流增大，電源頻率的增高或電源為非正弦波時，會使轉換電流變化率變高，這種情況*易在感性負載的情況下發生，很容易導致器件的損壞。此時可以在負載回路中串聯一只幾毫亨的空氣電感。

4、關于可控硅(晶閘管)開路電壓變化率DVD/DT

在處于截止狀態的雙向可控硅(晶閘管)兩端加一個小于它的VDFM的高速變化的電壓時，內部電容的電流會產生足夠的柵電流來使可控硅(晶閘管)導通。這在高溫下尤為嚴重，在這種情況下可以在MT1和MT2間加一個RC緩沖電路來限制VD/DT，或可采用高速可控硅(晶閘管)。

5、關于連續峰值開路電壓VDRM

在電源不正常的情況下，可控硅(晶閘管)兩端的電壓會超過連續峰值開路電壓VDRM的*大值，此時可控硅(晶閘管)的漏電流增大并擊穿導通。如果負載能允許很大的浪涌電流，那么硅片上局部的電流密度就很高，使這一小部分先導通。導致芯片燒毀或損壞。另外白熾燈，容性負載或短路保護電路會產生較高的浪涌電流，這時可外加濾波器和鉗位電路來防止尖峰(毛刺)電壓加到雙向可控硅(晶閘管)上。

可控硅（晶閘管）的測試方式

鑒別

可控硅從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種，螺旋式的應用較多。可控硅有三個電極---陽極(A)陰極(C)和控制極(G)。它有管芯是P型導體和N型導體交迭組成的四層結構，共有三個PN結。可控硅和只有一個PN結的硅整流二極度管在結構上迥然不同。可控硅的四層結構和控制極的引用，為其發揮"以小控大"的優異控制特性奠定了基礎。在應用可控硅時，只要在控制極加上很小的電流或電壓，就能控制很大的陽極電流或電壓。電流容量達幾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。

電壓測方法

可控硅為什么其有"以小控大"的可控性呢?下面我們用圖表-27來簡單分析可控硅的工作原理。

首先，可以把從陰極向上數的**、二、三層看面是一只NPN型號晶體管，而二、三四層組成另一只PNP型晶體管。其中**、第三層為兩管交迭共用。當在陽極和陰極之間加上一個正向電壓Ea，又在控制極G和陰極C之間(相當BG1的基一射間)輸入一個正的觸發信號，BG1將產生基極電流Ib1，經放大，BG1將有一個放大了β1倍的集電極電流IC1。因為BG1集電極與BG2基極相連，IC1又是BG2的基極電流Ib2。BG2又把比Ib2(Ib1)放大了β2的集電極電流IC2送回BG1的基極放大。如此循環放大，直到BG1、BG2完全導通。實際這一過程是"一觸即發"的過程，對可控硅來說，觸發信號加入控制極，可控硅立即導通。導通的時間主要決定于可控硅的性能。

可控硅一經觸發導通后，由于循環反饋的原因，流入BG1基極的電流已不只是初始的Ib1，而是經過BG1、BG2放大后的電流(β1*β2*Ib1)這一電流遠大于Ib1，足以保持BG1的持續導通。此時觸發信號即使消失，可控硅仍保持導通狀態只有斷開電源Ea或降低Ea，使BG1、BG2中的集電極電流小于維持導通的*小值時，可控硅方可關斷。當然，如果Ea極性反接，BG1、BG2由于受到反向電壓作用將處于截止狀態。這時，即使輸入觸發信號，可控硅也不能工作。反過來，Ea接成正向，而觸動發信號是負的，可控硅也不能導通。另外，如果不加觸發信號，而正向陽極電壓大到超過一定值時，可控硅也會導通，但已屬于非正常工作情況了。

可控硅這種通過觸發信號(小的觸發電流)來控制導通(可控硅中通過大電流)的可控特性，正是它區別于普通硅整流二極管的重要特征。

普通可控硅的三個電極可以用萬用表歐姆擋R×100擋位來測。大家知道，晶閘管G、K之間是一個PN結(a)，相當于一個二極管，G為正極、K為負極，所以，按照測試二極管的方法，找出三個極中的兩個極，測它的正、反向電阻，電阻小時，萬用表黑表筆接的是控制極G，可以用剛才演示用的示教板電路。接通電源開關S，按一下按鈕開關SB，燈泡發光就是好的，不發光就是壞的。

測量方法

鑒別可控硅三個極的方法很簡單，根據P-N結的原理，只要用萬用表測量一下三個極之間的電阻值就可以。

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P-N結，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P-N結，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的，可以有比較大的電流通過，因此，有時測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，在測量控制極正反向電阻時，萬用表應放在R*10或R*1擋，防止電壓過高控制極反向擊穿。

若測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。

可控硅是可控硅整流元件的簡稱，是一種具有三個PN結的四層結構的大功率半導體器件。實際上，可控硅的功用不僅是整流，它還可以用作無觸點開關以快速接通或切斷電路，實現將直流電變成交流電的逆變，將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電，等等。可控硅和其它半導體器件一樣，其有體積小、效率高、穩定性好、工作可靠等優點。它的出現，使半導體技術從弱電領域進入了強電領域，成為工業、農業、交通運輸、**科研以至商業、民用電器等方面爭相采用的元件。

單向晶閘管的特點和工作原理

單向晶閘管很像一只二極管，但比二極管多了一個控制極G，它的導通可以控制。

實驗?晶閘管導電實驗

（1）步驟：

1）按圖所示，在電路板上接好電路圖。

2）合上S1，斷開S2，此時，燈亮/不亮。（不亮）

3）將S1合上，S2也合上，此時，燈亮/不亮。（亮）

4）將S2斷開，燈熄滅/不熄滅。（不熄滅）

5）斷開S1，此時，燈熄滅。

6）將晶閘管反接，無論S1、S2斷開還是閉合，燈總是不亮/亮。（不亮）

（2）實驗結論：

1）導通條件：

① 晶閘管A、K之間正向偏壓。

② 晶閘管G、K之間也必須正向偏壓。

2）晶閘管導通后，降低或去掉控制極電壓時，晶閘管仍然導通（UGK失效）。

3）導通后的晶閘管要關斷時，必須減小其陽極電流，使其小于晶閘管的某一個電流值。

（3）工作原理

1）晶閘管具有弱電觸發信號控制強電（IAK）的作用。

2）單向晶閘管的特點是由它的內部結構決定，從等效電路中可知，

① 可視為由NPN晶體管和PNP晶體管組成。

② A和K之間加正向電壓，V1、V2不導通，晶閘管關斷。

晶閘管導通時，總壓降約為1 V左右。