1、晶閘管又稱可控硅，是硅晶體閘流管的簡稱。是一種大功率半導體器件，出現(xiàn)于70年代。它的出現(xiàn)使半導體器件由弱電領域擴展到強電領域。利用其整流可控特性可方便地對大功率電源進行控制和變換。它具有體積小、重量輕、耐壓高、容量大、無噪聲、壽命長、容量大（正向平均電流達千安、正向耐壓達數(shù)千伏）。,晶閘管(可控硅SCR),晶閘管也像半導體二極管那樣具有單向?qū)щ娦裕膶〞r間是可控的（可控硅），主要用于整流、逆變、調(diào)壓及開關等方面。它有普通型、雙向型和可關斷型等。使用維護簡單、控制靈敏等優(yōu)點，所以在生產(chǎn)上得到了廣泛的應用。,晶閘管的主要用途有： (1) 可控整流。把交流電變換為大小可調(diào)的直流電稱為可控整流。

2、例如，直流電動機調(diào)壓調(diào)速，電解、電鍍電源均可采用可控整流供電。,(2) 有源逆變。有源逆變是指把直流電變換成與電網(wǎng)同頻率的交流電，并將電能返送給交流電源。例如, 目前采用的高壓輸電工程，將三相交流電先變換成高壓直流電，再進行遠距離的輸送，到目的地后，再利用有源逆變技術把直流電變成與當?shù)仉娋W(wǎng)同頻率的交流電供給用戶。,(3) 交流調(diào)壓。 交流調(diào)壓是指把不變的交流電壓變換成大小可調(diào)的交流電壓。例如，用于燈光控制、溫度控制及交流電動機的調(diào)壓調(diào)速。,(4) 變頻器。 把某一頻率的交流電變換成另一頻率的交流電的設備稱為變頻器。例如, 晶閘管中頻電源、 停電電源（UPS）、異步電動機變頻調(diào)速中均含有變頻器。

3、,(5) 無觸點功率開關。用晶閘管可組成無觸點功率開關取代接觸器、繼電器，適用于操作頻繁的場合。例如，可用于控制電動機的正反轉(zhuǎn)和防爆、 防火的場合。 晶閘管包括普通晶閘管、雙向晶閘管、 速晶閘管、可關斷晶閘管、光控晶閘管和逆導晶閘管等。由于普通晶閘管應用廣泛，故本章著重介紹普通晶閘管。,整流（交流直流） 逆變（直流交流） 變頻（交流交流） 斬波（直流直流）,應用領域：,1.1 晶閘管結(jié)構(gòu),晶閘管是具有三個PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu), 其外形、結(jié)構(gòu)及符號如圖。,G,(c) 結(jié)構(gòu),(a) 外形,晶閘管是用硅材料制成的半導體器件，它有三種結(jié)構(gòu)形式： 螺栓式、平板式和塑料封裝式。平板式又分為風冷平板式和水冷平板

4、式。,晶閘管相當于PNP和NPN型兩個晶體管的組合,1.2 晶閘管工作原理,A,在極短時間內(nèi)使兩個三極管均飽和導通，此過程稱觸發(fā)導通。,形成正反饋過程,K,G,EA 0、EG 0,EG,（1）晶閘管截止時， 若uA0, uG0，晶閘管 仍然 截止； （2）晶閘管截止時， 若uA0, uG0,晶閘管由 截止變?yōu)閷ǎ?（3）晶閘管導通時，若uA0, uG0，晶閘管仍然導通； （4）晶閘管導通后，若uA0，或者陽極iA小于某一很小的電流IH（稱為維持電流）時，晶閘管由導通變?yōu)榻刂埂?晶閘管導電實驗,晶閘管導通條件,1. 晶閘管陽極電路(陽極與陰極之間)施加正向電壓。 2. 晶閘管控制電路(控制極與

5、陰極之間)加正向電壓或正向脈沖(正向觸發(fā)電壓)。,晶閘管導通后，控制極便失去作用。 依靠正反饋，晶閘管仍可維持導通狀態(tài)。,晶閘管關斷條件,1. 必須使可控硅陽極電流減小,直到正反饋效應不能維持。 2. 將陽極電源斷開或者在晶閘管的陽極和陰極間加反相電壓。,晶閘管應用,2.1 可控整流,1.電路,兩橋臂為晶閘管，另兩個為二極管，故為單相半控橋式整流電路。,在實際生產(chǎn)中，很多設備需要大小可調(diào)的直流電，例如， 電解、電鍍、電焊等設備。由晶閘管組成的可控整流電路可以把交流電變成直流電，達到直流電源輸出電壓可調(diào)的目的。 ,2.工作原理,和二極管單相橋式整流電路基本相同，只是每當T1或T2承受正向陽極電壓

6、，而且在該晶閘管的控制極上加上控制電壓時，它才開始導通。,觸發(fā)電壓uG用尖脈沖電壓，由專門電路提供?？赏ㄟ^改變來調(diào)節(jié)輸出直流電壓UO的大小。,3.工作波形,2,uO為一個 不完整的全 波脈動電壓， 它相當于從 完整的脈動 電壓上切去 了前的一塊。 越大，uO平均值越小。 為在正向陽極作用下開始導通的角度，稱為控制角。 =0即為交流開關。 為晶閘管在一個周期內(nèi)導通的范圍，稱為導通角。,4.輸出電壓及電流的平均值,2.2 雙向晶閘管及其交流調(diào)壓,1.特點：,相當于兩個晶閘管反向并聯(lián)，兩者共用一個控制極。,2.符號：,通過控制電壓的控制可實現(xiàn)雙向?qū)ā?雙向晶閘管和普通晶閘管一樣，也有塑料封裝型、螺

7、栓型和平板壓接型等幾種不同的結(jié)構(gòu)。塑料封裝型元件的電流容量只有幾安培，目前，臺燈調(diào)光、家用風扇調(diào)速多用此種形式，螺栓式電流容量為幾十安培，大功率雙向晶閘管元件都是平板壓接型結(jié)構(gòu)。,3.工作原理,UA1UA2時，控制極相對于A2加正脈沖， 晶閘管正向?qū)?，電流從A1流向A2。,UA2UA1時，控制極相對于A2加負脈沖， 晶閘管反向?qū)ǎ娏鲝腁2流向A1。,4.交流調(diào)壓電路,在電源電壓正半周，t=時，加控制電壓，晶閘管導通；電源電壓為零時截止；在電源電壓負半周， t=時，加控制電壓，晶閘管導通,2.3 可關斷晶閘管及其直流調(diào)壓,1.特點：,2.符號：,可關斷晶閘管的觸發(fā)導通與普通晶閘管相同。不同之處在于：普通晶閘管在導通后，控制極不再起作用，只有在陽極電壓為零時，晶閘管才會關斷（截止）。而可關斷晶閘管 在uA0, uG0時，由截止變?yōu)閷?，而在uA0, uG0時，即加負脈沖 控制電壓時，晶閘管由由導通變?yōu)榻?止。,3.直流調(diào)壓（直流斬