可控硅簡介

　　可控硅（Silicon Controlled Rectifier） 簡稱SCR，是一種大功率電器元件，也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優點。在自動控制系統中，可作為大功率驅動器件，實現用小功率控件控制大功率設備。它在交直流電機調速系統、調功系統及隨動系統中得到了廣泛的應用。

　　可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅，簡稱TRIAC。雙向可控硅在結構上相當于兩個單向可控硅反向連接，這種可控硅具有雙向導通功能。其通斷狀態由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖（或負脈沖）可使其正向（或反向）導通。這種裝置的優點是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合做交流無觸點開關使用。

　　可控硅的特性

　　可控硅分單向可控硅、雙向可控硅。單向可控硅有陽極A、陰極K、控制極G三個引腳。雙向可控硅有第一陽極A1（T1），第二陽極A2（T2）、控制極G三個引腳。只有當單向可控硅陽極A與陰極K之間加有正向電壓，同時控制極G與陰極間加上所需的正向觸發電壓時，方可被觸發導通。此時A、K間呈低阻導通狀態，陽極A與陰極K間壓降約為1V。單向可控硅導通后，控制極G即使失去觸發電壓，只要陽極A和陰極K之間仍保持正向電壓，單向可控硅繼續處于低阻導通狀態。只有把陽極A電壓撤除或陽極A、陰極K之間電壓極性發生改變（交流過零）時，單向可控硅才由低阻導通狀態轉換為高阻截止狀態。單向可控硅一旦截止，即使陽極A和陰極間又重新加上正向電壓，仍需在控制極G和陰極K之間重新加上正向觸發電壓方可導通。單向可控硅的導通與截止狀態相當于形狀的閉合和斷開狀態，用它可制成無觸點開關。

　　雙向可控硅第一陽極A1與第二陽極A2間，無論所加電壓極性是正向還是反向，只要控制極G和第一陽極A1間加有正負極性不同的觸發電壓，就可觸發導通呈低阻狀態。此時A1、A2間壓降也約1V。雙向可控硅一旦導通，即使失去觸發電壓，也能繼續保持導通狀態。只有當第一陽極A1、第二陽極A2電流減小，小于維持電流或A1、A2間當電壓極性改變且沒有觸發電壓時，雙向可控硅才截斷，此時只有重新加觸發電壓方可導通。

　　可控硅分類

　　（一）按關斷、導通及控制方式分類：可控硅按其關斷、導通及控制方式可分為普通可控硅、雙向可控硅、逆導可控硅、門極關斷可控硅（GTO）、BTG可控硅、溫控可控硅和光控可控硅等多種。

　　（二）按引腳和極性分類：可控硅按其引腳和極性可分為二極可控硅、三極可控硅和四極可控硅。

　　（三）按封裝形式分類：可控硅按其封裝形式可分為金屬封裝可控硅、塑封可控硅和陶瓷封裝可控硅三種類型。其中，金屬封裝可控硅又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種；塑封可控硅又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。

　　（四）按電流容量分類：可控硅按電流容量可分為大功率可控硅、中功率可控硅和小功率可控硅三種。通常，大功率可控硅多采用金屬殼封裝，而中、小功率可控硅則多采用塑封或陶瓷封裝。

　　（五）按關斷速度分類：可控硅按其關斷速度可分為普通可控硅和高頻（快速）可控硅。

　　（六）過零觸發-一般是調功，即當正弦交流電交流電電壓相位過零點觸發，必須是過零點才觸發，導通可控硅。

　　（七）非過零觸發-無論交流電電壓在什么相位的時候都可觸發導通可控硅，常見的是移相觸發，即通過改變正弦交流電的導通角（角相位），來改變輸出百分比。

　　可控硅主要參數

　　⒈ 額定通態電流（IT）即最大穩定工作電流，俗稱電流。常用可控硅的IT一般為一安到幾十安。

　　⒉反向重復峰值電壓（VRRM）或斷態重復峰值電壓（VDRM），俗稱耐壓。常用可控硅的VRRM/VDRM一般為幾百伏到一千伏。

　　⒊ 控制極觸發電流（IGT），俗稱觸發電流。常用可控硅的IGT一般為幾微安到幾十毫安。

　　4，在規定環境溫度和散熱條件下，允許通過陰極和陽極的電流平均值

　　可控硅作用

　　1.可控整流，這也是可控硅最基本也最重要的作用。大家所熟知的二極管整流電路只可完成整流的功能，并沒有實現可控，而一旦把二極管換做可控硅，便構成了一個可控整流電路。

　　在一個最基本的單相半波可控整流電路中，當正弦交流電壓處于正半周時，只有在控制極外加觸發脈沖時，可控硅才被觸發導通，負載上才會有電壓輸出，因此可以通過改變控制極上觸發脈沖到來的時間，來進一步調節負載上輸出電壓的平均值，達到可控整流的作用。

　　2.用作無觸點開關，常用于自動化設備中，代替通用繼電器，具有無噪音、壽命長的特點。

　　3.起到開關和調壓的作用，經常應用于交流電路中，由于其被觸發時間不同，因此通過它的電流只有其交流周期的一部分，通過它的電壓只有全電壓的一部分，因而起到調節輸出電壓的作用。

　　可控硅工作原理

　　在分析可控硅工作原理時，我們經常將這種四層P1N1P2N2結構看作由一個PNP管和NPN管構成，如下圖所示。

　　當陽極A端加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態，此時由控制極G端輸入正向觸發信號，使得BG2管有基極電流ib2通過，經過BG2管的放大后，其集電極電流為ic2=β2ib2。而ic2沿電路流至BG1的基極，故有ib1=ic2，電流又經BG1管的放大作用后，得到BG1的集電極電流為ic1=β1ib1=β1β2ib2。此電流又流回BG2的基極，使得BG2的基極電流ib2增大，從而形成正向反饋使電流劇增，進而使得可控硅飽和并導通。由于在電路中形成了正反饋，所以可控硅一旦導通后無法關斷，即使控制極G端的電流消失，可控硅仍能繼續維持這種導通的狀態。

　　通過上面對工作原理的分析可知，可控硅只具有導通和關斷兩種工作狀態，那么這兩種工作狀態之間如何進行轉換呢？狀態的轉換需要什么條件呢？下圖將會告訴你答案～

　　可控硅的檢測

　　1.單向可控硅的檢測

　　萬用表選用電阻R×1檔，用紅黑兩表筆分別測任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數為數十歐姆的一對引腳，此時黑筆接的引腳為控制極G，紅筆接的引腳為陰極K，另一空腳為陽極A。此時將黑表筆接已判斷了的陽極A，紅表筆仍接陰極K。此時萬用表指針應不動。用短接線瞬間短接陽極A和控制極G，此時萬用表指針應向右偏轉，阻值讀數為10歐姆左右。如陽極A接黑表筆，陰極K接紅表筆時，萬用表指針發生偏轉，說明該單向可控硅已擊穿損壞。

　　2.雙向可控硅的檢測

　　用萬用表電阻R×1檔，用紅黑兩表筆分別測任意兩引腳正反向電阻，結果其中兩組讀數為無窮大。若一組為數十歐姆時，該組紅黑表筆所接的兩引腳為第一陽極A1和控制極G，另一空腳即為第二陽極A2。確定A、G極后，再仔細測量A1、G極間正反向電阻，讀數相對較小的那次測量的黑表筆所接的引腳為第一陽極A1，紅表筆所接引腳為控制極G。將黑表筆接已確定了的第二陽極A2，紅表筆接第一陽極A1，此時萬用表指針應不發生偏轉，阻值為無窮大。再用短接線將A2、G極瞬間短接，給G極加上正向觸發電壓，A2、A1間阻值約為10歐姆左右。隨后斷開A2、G極短接線，萬用表讀數應保持10歐姆左右。互換紅黑表筆接線，紅表筆接第二陽極A2，黑表筆接第一陽極A1。同樣萬用表指針應不發生偏轉，阻值為無窮大。用短接線將A2、G極間再次瞬間短接，給G極加上負向的觸發電壓，A1、A2間阻值也是10歐姆左右。隨后斷開A2、G極間短接線，萬用表讀數應不變，保持10歐姆左右。符合以上規律，說明被測雙向可控硅管未損壞且三個引腳極性判斷正確。

　　檢測較大功率可控硅管是地，需要在萬用表黑筆中串接一節1.5V干電池，以提高觸發電壓。

　　簡易可控硅調壓調溫電路

　　1.介紹一款簡單的可控硅調壓調溫電路（見圖1），具有簡單易行，控制方便等優點。

　　工作原理：R、RP、C、D 組成脈沖形成網絡觸發雙向可控硅VT， 使VT在市電正負半周均保持相應正反向導通。調節RP阻值，即可改變VT的導通角，達到調節負載RL，上電壓的目的。可用于家庭臺燈調光、電熨斗、電熱毯的調溫及電風扇調速等。此雙向可控硅在加散熱器的情況下，控制的負載功率可達500W 左右。

　　圖2為線路板。

　　電路特點：此電路結構簡單，容易制作，去掉了笨重的變壓器， 效率很高，而成本才不到十塊錢很適合愛好者制作。

　　2.本例介紹的溫度控制器，具有SB260取材方便、性能可靠等特點，可用于種子催芽、食用菌培養、幼畜飼養及禽蛋卵化等方面的溫度控制，也可用于控制電熱毯、小功率電暖器等家用電器。

　　電路圖

　　溫度控制器電路如圖7.116所示。

　　工作原理

　　220V交流電壓經Cl降壓、VD，和VD。整流、C2濾波及VS穩壓后，一路作為IC（TL431型三端穩壓集成電路）的輸入直流電壓；另一路經RT、R3和RP分壓后，為IC提供控制電壓。

　　在被測溫度低于RP的設定溫度時，NTC502型負溫度系數熱敏電阻器Rr的電阻值較大，IC的控制電壓高于其開啟電壓，IC導通，使LED點亮，VS受觸發而導通，電熱器EH通電開始加熱。

　　隨著溫度的不斷上升，Rr的電阻值逐漸減小，同時IC的控制電壓也隨之下降。當被測溫度高于設定溫度時，IC截止，使LED熄滅，VS關斷，EH斷電而停止加熱。隨后溫度又開始緩慢下降，當被測溫度低于設定溫度時，IC又導通，EH又開始通電加熱。如此循環不止，將被測溫度控制在設定的范圍內。

　　簡單實用的大功率可控硅觸發電路圖一般書刊介紹的大功率可控硅觸發電路都比較復雜，而且有些元件難以購買。筆者僅花幾元錢制作的觸發電路已成功觸發100A以上的可控硅模塊，用于工業淬火爐上調節380V電壓，又裝一套用于大功率鼓風機作無級調速用，效果非常好。本電路也可用作調節220V交流供電的用電器。

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