晶闸管

定义：

晶闸管是一种半导体器件，用于控制高电流和高或中等电压级别下的电能。它主要由硅制成，并至少含有三个PN结和四层交替的P型和N型材料。晶闸管作为一种开关器件，具有类似于二极管的单向导电特性，但它是可控的，只有在门极得到触发脉冲后才导通。

晶闸管常见种类：

1. 可控硅（SCR, Silicon Controlled Rectifier）：

   • 最基本的晶闸管类型，主要用于直流或交流电路的开关控制。

2. 逆变晶闸管（Reverse Conducting Thyristor, RCT）：

   • 集成了逆阻尼二极管，适用于需要快速关闭的场合。

3. 门极可关断晶闸管（GTO, Gate Turn-Off Thyristor）：

   • 可由门极关闭，提供了更好的控制能力。

4. 晶闸管（MCT, MOS Controlled Thyristor）：

   • 以MOSFET门控制，具备快速开关能力。

5. 双向晶闸管（TRIAC, Triode for Alternating Current）：

   • 可在两个方向上导通电流，常用于交流电源控制。

6. 光晶闸管（Photothyristor）：

   • 通过光信号来控制触发，用于隔离和远程控制场合。

晶闸管有多种分类方法:

（一）按关断、导通及控制方式分类：晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、门极关断晶闸管（GTO）、BTG晶闸管、温控晶闸管和光控晶闸管等多种。

（二）按引脚和极性分类：晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。

（三）按封装形式分类：晶闸管按其封装形式可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。

（四）按电流容量分类：晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。通常，大功率晶闸管多采用金属壳封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或陶瓷封装。

（五）按关断速度分类：快速晶闸管晶闸管按其关断速度可分为普通晶闸管和高频（快速）晶闸管。

工作原理：

晶闸管的控制端（门极）接收到正向脉冲信号时，内部PN结构形成导电通路，使得晶闸管从截止状态进入导通状态。此时晶闸管能够允许电流从阴极流向阳极。在交流电路中，每个交流周期都需要重新触发以维持导通状态，因此可以通过调整触发时刻来控制电流的有效值。

主要参数：

1. 额定电流（IT(AV)）：晶闸管持续导通时所能承受的平均电流。
2. 峰值反向重复电压（VRRM）：在不触发门极的情况下，晶闸管所能承受的最高反向电压。
3. 门极触发电流（IGT）：触发晶闸管导通所需的最小门极电流。
4. 保持电流（IH）：一旦晶闸管被触发且导通之后，维持导通状态所需的最小电流。
5.  开关频率：晶闸管可以安全操作的最大开关频率。
6.  关断时间（tq）：晶闸管从导通状态恢复到截止状态所需的时间。

    

应用：

1. 电力调控：用于电动机控制、灯光调光、电炉温控等。
2. 交流/直流变换：在整流器和变频器中充当整流组件。
3. 逆变器：将直流电转换为交流电。
4. 无触点开关：用于需要高速开关和寿命长的场合。
5. 过电压保护：配合适当的控制电路可以保护设备免受电压冲击。

注意事项：

• 散热：晶闸管在导通时会产生热量，需要适当散热措施以防止过热。
• 过电流保护：必须设计适当的保护电路以防止意外的高电流损坏晶闸管。
• 触发信号：需要确保门极触发信号的幅度和持续时间足以稳定触发晶闸管。
• 防静电：晶闸管可能会受到静电放电的损害，应采取适当的防静电措施。

在电路中的主要用途：

1. 控制元件：作为电路中的关键控制元件，晶闸管可以进行精确的电流控制。
2. 整流器：在电源和变频器中，将交流电转换为直流电。
3. 相位控制器：在AC调光器和电机调速器中，通过调整晶闸管的触发角来控制输出电压。
4. 脉冲电路：在脉冲形成器中把连续的电信号转换成脉冲信号。

晶闸管是电力电子领域中非常重要的器件，它的可控导通特性使得它在控制大电流的应用中非常受欢迎。使用时，还需要注意电路的设计，以确保晶闸管能在安全的工作状态下运行。