認識半導體晶閘管

晶閘管又被稱做可控硅整流器，以前被簡稱為可控硅。1957年美國通用電氣公司開發出世界上第一款晶閘管產品，并于1958年將其商業化。

晶閘管是PNPN四層半導體結構，形成三個PN結，分別稱：陽極，陰極和控制極。

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晶閘管的結構

晶閘管在工作過程中，它的陽極(A)和陰極(K)與電源和負載連接，組成晶閘管的主電路。晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。

工作過程

加正向電壓且門極有觸發電流的情況下晶閘管才導通，這是晶閘管的閘流特性，即可控特性。

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單向晶閘管的幾種工作狀態
若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。

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。

晶閘管的種類

1.雙向晶閘管

雙向晶閘管有極外G，其他兩個極稱為主電極Tl和T2。結構是一種N—P—N—P—N型五層結構的半導體器件。

雙向晶閘管不象普通晶閘管那樣，必須在陽極和陰極之間加上正向電壓，管子才能導通。它無所謂陽極和陰極，不管觸發信號的極性如何，雙向晶閘管都能被觸發導通。這個特點是普通晶閘管所沒有的。

2.快速晶閘管

人們在普通晶閘管的制造工藝和結構上采取了一些改進措施，做出了能適應于高頻應用的晶閘管，我們將它稱為快速晶閘管。它具有關斷時間(toff)短、導通速度快.能耐較高的電流上升率(dI/dt)、能耐較高的電壓上升率(dv/dt)、抗干擾能力較好等特點。

快速晶閘管的生產和應用都進展很快。目前，已有了電流幾百安培、耐壓1千余伏，關斷時間僅為20微妙的大功率快速晶閘管，同時還做出了最高工作頻率可達幾十千赫茲供高頻逆變用的元件。其產品廣泛應用于大功率直流開關、大功率中頻感應加熱電源、超聲波電源、激光電源、雷達調制器及直流電動車輛調速等領域。

3.逆導晶閘管

以往的為了便于調速采用直流供電，用直流開關動作增加或減小電路電阻，改變電路電流來控制車輛的速度。但它有不能平滑起動和加速。自有了，了逆導晶閘管不僅了上述缺點，而且還逆導晶閘管是在普通晶閘管上反向并聯一只二極管而成，特點是能反向導通大電流。由于它的陽極和陰極接入反向并聯的二極管，可對電感負載關斷時產生的大電流、高電壓進行快速釋放。

城市電車和地鐵機車采用逆導晶閘管控制和調節車速，能夠克服開關體積大、壽命短，而且低速運行時耗電大(減速時消耗在啟動電阻上)等缺點，從而降低了功耗，提高了機車可靠性。

4.可關斷晶閘管

可關斷晶閘管亦稱門控晶閘管。其主要特點是，當門極加負向觸發信號時晶閘管能自行關斷。

它既保留了普通晶閘管耐壓高、電流大等優點，以具有自關斷能力，使用方便，是理想的高壓、大電流開關器件。它的容量及使用壽命均超過巨型晶體管。目前，大功率可關斷晶閘管已廣泛用于斬波調速、變頻調速、逆變電源等領域，顯示出強大的生命力。

5.光控晶閘管

光控晶閘管又稱光觸發晶閘管，是一種光敏器件。由于其控制信號來自光的照射，沒有必要再引出控制極，所以只有兩個電極（陽極A和陰極K），結構與普通可控硅一樣，是由四層PNPN器件構成。

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光控晶閘管的外形及電路圖形符號圖

當在光控晶閘管的陽極加上正向電壓，陰極加上負向電壓時，控晶閘管可以等效成的電路。

光控晶閘管的基本特性與普通晶閘管是相同的，只是它對光源的波長有一定的要求，有選擇性。波長在0.8——0.9um的紅外線及波長在1um左右的激光，都是光控晶閘管較為理想的光源。

晶閘管的應用

晶閘管是一種開關元件，具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作。它基本的用途就是可控整流，其工作過程可以控制，具有體積小、輕、功耗低、效率高、開關迅速等優點。

基于上述特點，晶閘管被廣泛應用于可控整流、交流調壓、無觸點電子開關、逆變、調光、調壓、調速變頻等電子電路中，是典型的小電流控制大電流的設備。