晶閘管又叫可控硅。自從20世紀(jì)50年代問(wèn)世以來(lái)已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)大的家族，它主要有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管，等等。從晶閘管的電路符號(hào)可以看到，它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷?，關(guān)鍵是多了一個(gè)控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。晶閘管是可以處理耐高壓、大電流的大功率器件，隨著設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越大容量化 。
基本結(jié)構(gòu)：
晶閘管的外形如下圖所示，分為螺栓形和平板形兩種，螺栓形這種結(jié)構(gòu)更換元件很方便，用于100A以下的元件。平板形，這種結(jié)構(gòu)散熱效果比較好，用于200A以上的元件。 晶閘管是由四層半導(dǎo)體構(gòu)成的。圖右所示為螺栓形晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它由單晶硅薄片P1、N1、P2、N2四層半導(dǎo)體材料疊成，形成三個(gè)PN結(jié)。圖 (b)和(c)所示分別為其示意圖和表示符號(hào)。
在晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間加反向電壓時(shí)，有兩個(gè)PN結(jié)處于反向偏置，在陽(yáng)極與陰極之間加正向電壓時(shí)，中間的那個(gè)PN結(jié)處于反向偏置，所以，晶閘管都不會(huì)到導(dǎo)通(稱為阻斷)。
(1)G不加電壓(UGK=0) 這時(shí)晶閘管相當(dāng)由三個(gè)PN結(jié)串接,其中一只反接, 因而不導(dǎo)通。
(2) G加上適當(dāng)電壓(UGK>0)，則產(chǎn)生正反饋。
晶閘管導(dǎo)通后，UAK(AK之間的壓降很小)。不管UGK存在與否,晶閘管仍將導(dǎo)通。外電路使晶閘管的陽(yáng)極電流IA小于某一數(shù)值時(shí)，就不能維持正反饋過(guò)程,晶閘管就會(huì)自行關(guān)斷。
A—接電源負(fù)極 K—接電源正極
這時(shí)電路J1,T2均承受反向電壓，無(wú)論控制極是否加正向觸發(fā)電壓，晶閘管均不導(dǎo)通，呈關(guān)斷狀態(tài)。
綜上所述，在晶閘管的A-K之間加正向電壓，還需在G-K之間加適當(dāng)?shù)挠|發(fā)電壓，晶閘管就能導(dǎo)通。相似一個(gè)受控的二極管。
伏安特性：
晶閘管的陽(yáng)極電壓與陽(yáng)極電流的關(guān)系，稱為晶閘管的伏安特性，如圖所示。晶閘管的陽(yáng)極與陰極間加上正向電壓時(shí)，在晶閘管控制極開(kāi)路(Ig=0)情況下，開(kāi)始元件中有很小的電流(稱為正向漏電流)流過(guò)，晶閘管陽(yáng)極與陰極間表現(xiàn)出很大的電阻，處于截止?fàn)顟B(tài)(稱為正向阻斷狀態(tài))，簡(jiǎn)稱斷態(tài)。
當(dāng)陽(yáng)極電壓上升到某一數(shù)值時(shí)，晶閘管突然由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)通狀態(tài)，簡(jiǎn)稱通態(tài)。陽(yáng)極這時(shí)的電壓稱為斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓(UDSM)，或稱正向轉(zhuǎn)折電壓(UBO)。
在晶閘管陽(yáng)極與陰極間加上反向電壓時(shí)，開(kāi)始晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)，只有很小的反向漏電流流過(guò)。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時(shí)，反向漏電流急劇增大，這時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓稱為反向不重復(fù)峰值電壓(URSM)，或稱反向轉(zhuǎn)折(擊穿)電壓(UBR)。
可見(jiàn)，晶閘管的反向伏安特性與二極管反向特性類似。
晶閘管的主要參數(shù)：
為了正確選用晶閘管元件，必須要了解它的主要參數(shù)，一般在產(chǎn)品的目錄上都給出了參數(shù)的平均值或極限值，產(chǎn)品合格證上標(biāo)有元件的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。
(1)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM
在控制極斷路和晶閘管正向阻斷的條件下，可以重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓，其數(shù)值比正向轉(zhuǎn)折電壓小100V。
(2)反向重復(fù)峰值電壓URRM
在控制極斷路時(shí)，可以重復(fù)加在晶閘管元件上的反向峰值電壓，此電壓數(shù)值規(guī)定比反向擊穿電壓小100V。
通常把UDRM與UDRM中較小的一個(gè)數(shù)值標(biāo)作器件型號(hào)上的額定電壓。由于瞬時(shí)過(guò)電壓也會(huì)使晶閘管遭到破壞，因而在選用的時(shí)候，額定電壓一個(gè)應(yīng)該為正常工作峰值電壓的2～3輩，作為安全系數(shù)。
(3)額定通態(tài)平均電流(額定正向平均電流)IT
在環(huán)境溫度不大于40oC和標(biāo)準(zhǔn)散熱即全導(dǎo)通的條件下，晶閘管元件可以連續(xù)通過(guò)的工頻正弦半波電流(在
一個(gè)周期內(nèi))的平均值，稱為額定通態(tài)平均電流IT，簡(jiǎn)稱額定電流。
額定通態(tài)平均電流(額定正向平均電流)IT
—— 在環(huán)境溫度不大于40oC和標(biāo)準(zhǔn)散熱即全導(dǎo)通的條件下，晶閘管元件可以連續(xù)通過(guò)的工頻正弦半波電流(在一個(gè)周期內(nèi))的平均值，稱為額定通態(tài)平均電流IT，簡(jiǎn)稱額定電流。
(4)維持電流IH
在規(guī)定的環(huán)境溫度和控制極斷路的條件下，維持元件繼續(xù)導(dǎo)通的最小電流稱為維持電流IH 。一般為幾十毫安～一百多毫安，其數(shù)值與元件的溫度成反比，在120攝氏度時(shí)維持電流約為25攝氏度時(shí)的一般。當(dāng)晶閘管的正向電流小于這個(gè)電流時(shí)，晶閘管將自動(dòng)關(guān)斷。
晶閘管的型號(hào)及含義
國(guó)產(chǎn)晶閘管的型號(hào)一般表示為
元件的斷態(tài)重復(fù)峰值電壓
元件的額定通態(tài)平均電流
可控整流元件
N型硅材料
三個(gè)電極
例如：3CT50/500表示額定通態(tài)平均電流為50A ，斷態(tài)重復(fù)峰值電壓為500V的晶閘管元件。有些部門頒布了晶閘管其他的命名方法(如KP系列的晶閘管)。選用時(shí)一定要注意清楚了。
(6)判別晶閘管的好壞
制造廠通常已提供了許多有關(guān)晶閘管特性的各種資料數(shù)據(jù)或圖表，供使用者參考，但是，有時(shí)候仍然有自行測(cè)試的必要。下面僅介紹一種利用萬(wàn)用表的歐姆檔來(lái)識(shí)別管腳和判別管子好壞的辦法。其測(cè)試方法可按表示進(jìn)行。
一只良好的晶閘管，其陽(yáng)極A與陰極K之間應(yīng)為高阻值，所以，當(dāng)萬(wàn)用表試A -K間的電阻時(shí)，亦不論電表如何接都
應(yīng)為高阻值。而G-K間的逆向電阻比順向電阻越大，表示晶閘管性能良好。
1)單向可控硅的檢測(cè)。
萬(wàn)用表選電阻R*1Ω擋，用紅、黑兩表筆分別測(cè)任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數(shù)為數(shù)十歐姆的一對(duì)引腳，此時(shí)黑表筆的引腳為控制極G，紅表筆的引腳為陰極K，另一空腳為陽(yáng)極A。此時(shí)將黑表筆接已判斷了的陽(yáng)極A，紅表筆仍接陰極K。此時(shí)萬(wàn)用表指針應(yīng)不動(dòng)。用短線瞬間短接陽(yáng)極A和控制極G，此時(shí)萬(wàn)用表電阻擋指針應(yīng)向右偏轉(zhuǎn)，阻值讀數(shù)為10歐姆左右。如陽(yáng)極A接黑表筆，陰極K接紅表筆時(shí)，萬(wàn)用表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明該單向可控硅已擊穿損壞。
2) 雙向可控硅的檢測(cè)。
用萬(wàn)用表電阻R*1Ω擋，用紅、黑兩表筆分別測(cè)任意兩引腳間正反向電阻，結(jié)果其中兩組讀數(shù)為無(wú)窮大。若一組為數(shù)十歐姆時(shí)，該組紅、黑表所接的兩引腳為第一陽(yáng)極A1和控制極G，另一空腳即為第二陽(yáng)極A2。確定A1、G極后，再仔細(xì)測(cè)量A1、G極間正、反向電阻，讀數(shù)相對(duì)較小的那次測(cè)量的黑表筆所接的引腳為第一陽(yáng)極A1，紅表筆所接引腳為控制極G。將黑表筆接已確定的第二陽(yáng)極A2，紅表筆接第一陽(yáng)極A1，此時(shí)萬(wàn)用表指針不應(yīng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，阻值為無(wú)窮大。再用短接線將A2、G極瞬間短接，給G極加上正向觸發(fā)電壓，A2、A1間阻值約10歐姆左右。隨后斷開(kāi)A2、G間短接線，萬(wàn)用表讀數(shù)應(yīng)保持10歐姆左右?；Q紅、黑表筆接線，紅表筆接第二陽(yáng)極A2，黑表筆接第一陽(yáng)極A1。同樣萬(wàn)用表指針應(yīng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，阻值為無(wú)窮大。用短接線將A2、G極間再次瞬間短接，給G極加上負(fù)的觸發(fā)電壓，A1、A2間的阻值也是10歐姆左右。隨后斷開(kāi)A2、G極間短接線，萬(wàn)用表讀數(shù)應(yīng)不變，保持在10歐姆左右。符合以上規(guī)律，說(shuō)明被測(cè)雙向可控硅未損壞且三個(gè)引腳極性判斷正確。
檢測(cè)較大功率可控硅時(shí)，需要在萬(wàn)用表黑筆中串接一節(jié)1.5V干電池，以提高觸發(fā)電壓。
(7)晶閘管(可控硅)的管腳判別
晶閘管管腳的判別可用下述方法： 先用萬(wàn)用表R*1K擋測(cè)量三腳之間的阻值，阻值小的兩腳分別為控制極和陰極，所剩的一腳為陽(yáng)極。再將萬(wàn)用表置于R*10K擋，用手指捏住陽(yáng)極和另一腳，且不讓兩腳接觸，黑表筆接陽(yáng)極，紅表筆接剩下的一腳，如表針向右擺動(dòng)，說(shuō)明紅表筆所接為陰極，不擺動(dòng)則為控制極。
(8)晶閘管的應(yīng)用
1)順變裝置(交流電變成直流電)
可變電壓電源、恒壓、恒流源、直流電機(jī)電源
2)逆變裝置(直流變成交流電源)
頻率精度高，負(fù)荷變化時(shí)輸岀穩(wěn)定，恒頻率電源、不間斷電源、交流電機(jī)電源。
3)變頻裝置(順變和逆變的組合)用于同步機(jī)和異步機(jī)的調(diào)速。
4)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速(可代替直流發(fā)電機(jī))
效率高、響應(yīng)快、體積小、重量輕。
