晶閘管的特性及工作原理

晶閘管又叫可控硅，是半導體閘流管的簡稱。晶閘管是一種大功率的PNPN型4層3端元件，可以把交流電變換成電壓大小可調(diào)的脈動直流電，也可把直流電轉(zhuǎn)換成交流電，還可調(diào)節(jié)交流電壓、做無觸點開關等。晶閘管廣泛應用于可控整流、直流電動機的調(diào)速及電鍍行業(yè)等。常見晶閘管的外型和符號如下圖所示：

一、晶閘管的特性

1、正向阻斷

如上圖a所示,當陽極與陰極間加上正向電壓(陽極接電源正極，陰極接電源負極)，但控制極上不加正向電壓(即斷開K)時，指示燈不亮。這說明晶閘管不導通，有正向阻斷能力。

2、可控導通

如上圖b所示，當合上K，給控制極加上一個正向電壓(稱為觸發(fā)，所加電壓稱為觸發(fā)電壓)時，指示燈變亮。這說時晶間管有可控導通的能力。

3、持續(xù)導通

如上圖c所示，在晶閘管導通后,即使去掉控制極上的電壓(即重新打開K)，指示燈仍然發(fā)光。這說明晶閘管有持續(xù)導通的能力。此時要使已導通的晶閘管截止，必須把電源Ea切除或反向。

4、反向阻斷

如上圖d所示，雖然在控制極上加有正向電壓，但陽極與陰極間卻加反向電壓，此時指示燈不亮。這說明晶閘管不導通，有反向阻斷的能力。

5、綜上所述

1)晶閘管承受反向陽極電壓時，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于反向阻斷狀態(tài)。

2)晶閘管承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導通。這時晶閘管處于正向?qū)顟B(tài)，這就是晶閘管的閘流特性，即可控特性。

3)晶閘管在導通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導通，即晶閘管導通后，門極失去作用。門極只起觸發(fā)作用。

4)晶閘管在導通情況下，當主回路電壓(或電流)減小到接近于零時，晶閘管關斷。

5)晶閘管導通的條件是陽極與陰極間應加正向電壓，同時門極與陰極間也應加上適當?shù)恼螂妷?。要使已導通的晶閘管截止，必須切除陽極與陰極間的正向電壓或?qū)⒃撾妷悍聪颉?/p>

二、晶閘管的工作原理

如上圖所示，晶閘管實質(zhì)上是由三個PN結組成的特殊三極管?？梢缘刃У匕阉闯墒怯梢粋€PNP型三極管(BG2)和一個NPN型三極管(BG1)所組成。

1、若在晶閘管的陽極和陰極間加上正向電壓，而不給控制極加正向電壓，此時雖然BG1和BG2都加有正向電壓，但因 BG1無基極電流，晶閘管仍然截止。若此時給控制極加上正向電壓，則BG1受觸發(fā)而產(chǎn)生基極電流Ig，該電流經(jīng)BG1放大，在其集電極中得到一個β1Ig的電流。此電流正好就是 BG2的基極電流，經(jīng)BG2放大后，在BG2的集電極中將得到一個β1β2Ig的電流。這個電流又被送入BG1進行放大后再次送給BG2放大。如此反復放大，形成了強烈的正反饋，使BG1和BG2都迅速進入飽和導通狀態(tài)。在兩個三極管的發(fā)射極，也就是晶閘管的陽極和陰極中出現(xiàn)很大電流(電流大小實際上是由負載的大小和Ea的大小所決定)，于是晶閘管完全導通。這個導通過程是在極短時間內(nèi)完成的。

2、在晶閘管導通后，其導通狀態(tài)就完會依靠管子本身的正反饋作用來維持，即使控制極的正向電壓消失，它仍然處于導通狀態(tài)。所以控制極的作用僅僅是觸發(fā)晶閘管導通，一旦晶閘管導通，控制極就失去作用。

3、要使已導通的晶閘管截止唯一辦法就是減小陽極電流,使之不足以維持正反饋過程。減小陽極電流的方法就是切斷正向電源Ea或?qū)a反接。使晶閘管保持導通狀態(tài)所需的最小陽極電流，叫晶閘管的維持電流。故嚴格地講，只要使陽極電流小于維持電流，就可關斷晶閘管。