晶閘管(晶體閘流管VT)又叫可控硅。

晶閘管具有功率大，效率高，體積小，質(zhì)量輕和壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于電機(jī)調(diào)速，電解，電鍍，電焊機(jī)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等領(lǐng)域。

晶閘管的缺點(diǎn)：過(guò)載能力差，抗干擾能力差，控制線路較復(fù)雜，易使電網(wǎng)電壓波形畸變導(dǎo)致對(duì)其他電子設(shè)備干擾。

按電能轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)方式來(lái)劃分晶閘管，常用作可控整流器，交流調(diào)壓器，變頻器和無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。

晶閘管種類(lèi)很多，本章介紹單向晶閘管和雙向晶閘管。

晶閘管結(jié)構(gòu)和工作原理

晶閘管由三個(gè)PN結(jié)的四層半導(dǎo)體組成，四層半導(dǎo)體的晶閘管可看作由PNP和NPN兩個(gè)晶體管連接而成，每個(gè)晶體管的基極與另外一個(gè)晶體管的集電極相連，陽(yáng)極A相當(dāng)于PNP管的發(fā)射極，陰極相當(dāng)于NPN管的發(fā)射極，門(mén)極相當(dāng)于NPN管的基極。

陽(yáng)極加負(fù)電壓，兩邊的兩個(gè)PN結(jié)反偏，稱(chēng)為反向阻斷狀態(tài)。

陽(yáng)極加正電壓，門(mén)極懸空或接零，中間的PN結(jié)反偏，稱(chēng)正向阻斷狀態(tài)。

陽(yáng)極加正電壓，門(mén)極給一短暫時(shí)間的正電壓，兩個(gè)三極管的放大倍數(shù)之積大于1時(shí)，晶閘管形成強(qiáng)烈的正反饋，正反饋使兩個(gè)三極管的集電極電流越來(lái)越大，當(dāng)三極管處于飽和時(shí)，放大倍數(shù)下降為1，電流就不會(huì)再增大下去，撤去門(mén)極電壓(由V1管集電極通過(guò)正反饋提供給V2管基極(門(mén)極)電流)晶閘管仍然可以維持導(dǎo)通，此時(shí)晶閘管處于完全飽和導(dǎo)通狀態(tài)，其正向壓降很小，約0.6~1.2v。

晶閘管導(dǎo)通條件

陽(yáng)極加正電壓，門(mén)極加正電壓，兩者缺一不可。門(mén)極對(duì)晶閘管的導(dǎo)通只起觸發(fā)作用，導(dǎo)通之后失去控制作用。晶閘管不是一個(gè)放大元件，而是一個(gè)由小功率操縱控制的大功率開(kāi)關(guān)元件。

注意：導(dǎo)通時(shí)的陽(yáng)極電流最小值稱(chēng)為維持電流IH，必須使陽(yáng)極電流大于維持電流才可以使晶閘管有自保持導(dǎo)通的功能。

晶閘管截止關(guān)斷的條件

減小陽(yáng)極電流，使兩個(gè)三極管放大倍數(shù)值小于1，常用陽(yáng)極加零壓或反壓的方法。

晶閘管伏安特性

門(mén)極不加電壓，陽(yáng)極加正電壓，當(dāng)達(dá)到電壓值為UFM時(shí)，晶閘管導(dǎo)通出現(xiàn)永久性破壞，此時(shí)UFM稱(chēng)為正向不重復(fù)電壓(正向轉(zhuǎn)折電壓)。

晶閘管加入門(mén)極電流后，轉(zhuǎn)折電壓減小，且門(mén)極電流越大，轉(zhuǎn)折電壓減小越多，使用這種方式使晶閘管導(dǎo)通是可以恢復(fù)的。陽(yáng)極工作電壓越低，需要的觸發(fā)電流越大。

晶閘管加負(fù)電壓超過(guò)某一數(shù)值URM時(shí)，管子反向擊穿，造成永久性破壞，稱(chēng)為反向不重復(fù)電壓。

晶閘管主要參數(shù)

正向阻斷峰值電壓UFRM

正向阻斷峰值電壓UFRM:門(mén)極開(kāi)路，晶閘管結(jié)溫100℃，晶閘管未導(dǎo)通前，允許重復(fù)加在晶閘管A、K極間的正向峰值電壓而又不能使晶閘管導(dǎo)通的電壓。

如果電壓超過(guò)正向阻斷峰值電壓，晶閘管不用觸發(fā)就可能導(dǎo)通，為避免瞬間過(guò)電壓誤導(dǎo)通，應(yīng)選用晶閘管正向阻斷峰值電壓為工作峰值電壓的1.5~2倍。

正向阻斷峰值電壓一般使正向不重復(fù)電壓的80%。

反向阻斷峰值電壓URRM

類(lèi)似正向，不多重復(fù)了。

額定正向平均電流IF

室溫低于40℃，標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，晶閘管允許連續(xù)通過(guò)50赫茲正弦半波電流在一個(gè)周期的平均值

峰值為314A的工頻半波電流，其平均值為100A，選用一個(gè)額定導(dǎo)通狀態(tài)下平均電流為100A的晶閘管，允許通過(guò)有效值為157A的工頻半波電流。

實(shí)際工作中，晶閘管不是處于流過(guò)整個(gè)正版波電流的標(biāo)準(zhǔn)通態(tài)，而是工作于導(dǎo)通角小于180°的非標(biāo)準(zhǔn)通態(tài)(時(shí)間較短則平均電流較)，因此應(yīng)該先算出非標(biāo)準(zhǔn)通態(tài)的電流有效值，再除以1.57計(jì)算出平均值，并且留有1.5~2倍的裕量。

門(mén)極觸發(fā)電壓Ug和觸發(fā)電流Ig

室溫20℃，晶閘管陽(yáng)極加+6V電壓，門(mén)極能可靠的觸發(fā)導(dǎo)通的最小電壓值和電流值

維持電流IH

室溫20℃，門(mén)極開(kāi)路時(shí)，維持晶閘管導(dǎo)通所必須的最小陽(yáng)極電流值，陽(yáng)極電流小于維持電流，晶閘管自動(dòng)關(guān)斷。

變壓器線圈同名端的鑒別電路

二次側(cè)3端如果是同名端，則由3端流出電流觸發(fā)晶閘管使之導(dǎo)通并自保持，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，如果不是則無(wú)觸發(fā)電流，發(fā)光二極管不亮。

應(yīng)急燈電路

交流電正半波通過(guò)VD1、R3向電池充電(正半波直流電)，電阻R3為充電限流電阻(R3=(根號(hào)2*12.6-12)/I，其中I為電池充電電流允許值)，晶閘管A、K反偏截止，燈不亮。

電容由VD2、R2充電到12V，上正下負(fù)使晶閘管控制極反偏。

負(fù)半波時(shí)，電容和變壓器、電池和R1串聯(lián)放電，但是由于R1值較大，整個(gè)負(fù)半波內(nèi)C放不完電，所以晶閘管控制極始終保持反偏。

停電時(shí)，電容通過(guò)VD1、R3、R1放電，然后蓄電池通過(guò)R1、變壓器二次側(cè)對(duì)電容反充電(上負(fù)下正)，正壓觸發(fā)晶閘管控制極，應(yīng)急燈由蓄電池通過(guò)晶閘管、變壓器二次側(cè)供電。

來(lái)電時(shí)，交流電正半波時(shí)，晶閘管反偏關(guān)斷.