可控硅原理接线图，可控硅原理接线图解

求可控硅模块接线图和各接线端口详细讲解

工作原理：SCR是SCR整流器的缩写，是一种四层大功率半导体器件，有三个PN结。一般来说，它由两个反向连接的晶闸管组成。它的作用不仅仅是整流，还可以作为无触点开关快速接通或断开电路，实现将直流电转换成交流电、将一种频率的交流电转换成另一种频率的交流电的逆变，等等。和其他半导体器件一样，可控硅具有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现使半导体技术从弱电进入强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研、商业和民用电器等使用的元件。

XMTE_908B接BTA41800B双向可控硅，T1串接电炉丝接火线，T2接零线和908B的K1

晶闸管是晶闸管的简称，俗称SCR，正式名称应该是反向阻断三端双向可控硅。此外，许多新器件是由普通晶闸管衍生而来的，如工作频率高的快速开关晶闸管(FST)、反向导通晶闸管(反向导通晶闸管)、RCT、具有双向开关特性的双向晶闸管(TRIAC)、门极可关断晶闸管(GTO)、门极辅助关断晶闸管(GATO)和光控晶闸管(LTT)等。一、结构及工作原理晶闸管是一种三端四层半导体开关器件，有三个PN结J1、J2和JBOY3乐队，如图1(a)所示。电路符号如图1(b)所示，其中A(阳极)为阳极，K(阴极)为阴极，G(栅极)为栅极或控制电极。如果晶闸管被认为是由两个晶体管T1(P1N1P2)和T2(N1P2N2)组成，如图1(c)所示，其等效电路可以表示为图1(d)中虚线框中的两个晶体管T1和T2。对于晶体管T1，P1N1为发射极结J1，N1P2为集电极结J2；对于晶体管T2，P2N2是发射极结JBOY3乐队，N1P2还是集电极结J2；因此，J2(n2p 2)是一个公共集电极结。当A和K两端施加正电压时，J1和JBOY3乐队正偏置，中间结J2负偏置。当在A和K两端施加反向电压时，J1和JBOY3乐队反向偏置，中间结J2正偏置。当晶闸管不导通时，施加正电压时的外加电压由具有反向偏置值的J2结承担，而施加反向电压时的外加电压由J1和JBOY3乐队结承担。如果晶闸管连接到图1(d)所示的外部电路，外部电源US的正端通过负载电阻R连接到晶闸管的阳极A，电源US的负端连接到晶闸管的阴极K，正触发控制电压UG通过电阻RG连接到晶闸管的栅极G。如果T1的共基极电流放大系数(P1N1P2)为1，T2的共基极电流放大系数(N1P2N2)为2，那么对于T1，T1的发射极电流IA的一部分 1IA将通过集电极结J2。此外，由于反向偏置电压，J2将流经共基极漏电流i CBO1。因此，图1(d)中的IC1可以表示为IC1=1IA iCBO1。(1)类似地，对于T2，T2的发射极电流IC的一部分，2IC，将通过集电极结J2。此外，由于反向偏置电压，J2将流经共基极泄漏电流i CBO2。因此，图1(d)中的I C2可以表示为IC2=2IC i CBO2。(2)从图1(d)可以看出，Ia=ic1ic 2=1 Ia2 icibo 1 icbo 2=1 Ia2 icio。在公式(3)中，IO=i CBO1 i CBO2是J2结的反向饱和电流之和，或称为漏电流。从整个晶闸管外部电路看，应该有IA IG=IC。(4)由式(3)和式(4)可知，阳极电流为Ia=(Io 2IG)/[1-( 1 2)] (5)晶闸管加直流电压UAK；然而，当栅极关断且IG=0时，中间结J2承受反向偏置电压，从而阻挡阳极电流。此时IA=IC很小，IA和IC小的晶闸管中的共基极电流放大系数1和2从公式(5)中的IA=IC=IO/[1-(12)]0(6){ { paging } }也很小。如果门极电流IG=0，一般情况下，因为IO很小，IA=IC只是很小的漏电流，1 2不大，那么晶闸管就处于阻断状态。一旦引入栅电流IG，IA和IC会增大，使得系数1，2和1，2变大后共基极电流增大，然后IA和IC变大，1，2变大。在这种正反馈下，当1 2接近1时，晶闸管立即从关断状态变为导通状态。内部两个等效三极管处于饱和导通状态，晶闸管的等效电阻变得很小，其通态压降只有1~2V，此时电流IAIC；由外部电路电源电压US和负载电阻R定义，即IAICUS/R.一旦晶闸管由关断状态转为导通状态，由于IA和IC已经很大，即使去掉门极电流IG，由于1 21，从公式(5)可以看出IA=IC仍然会很大，晶闸管继续处于导通状态，保持由外电路决定的阳极电流IA=IC=US/R。

二、晶闸管的基本特性晶闸管的正负极之间的电压和阳极电流与晶闸管的伏安特性有关。晶闸管的伏安特性是第一象限的正向伏安特性和第三象限的反向伏安特性(如图2)。其主要特点如下。(1)在正向偏压下，器件首先处于正向阻断状态，当UAK=UA时，器件翻转，然后经过负阻区从阻断状态到导通状态(OA-正向阻断状态，AB-翻转状态，BL-负阻状态，LD-导通状态，A-翻转点，UA-翻转电压)。从图2可以看出，这种状态转换可以由电压或栅极电流引起(栅极触发导通)。(2)当IG2IG1IG，UA2 SPANA1 SPANA，且一旦触发导通，即使去除栅极信号，器件仍能保持导通状态不变。这是晶闸管独有的二极管和三极管所不具备的特性，称为自锁或保持特性(L-保持点，IL-保持电流)。可以看出，一旦晶闸管开通，门极将失去控制。因此，通常用脉冲电流代替DC电流作为触发电流。(3)导通后，只要流过器件的电流逐渐减小到一定值，器件就能回到阻断状态(H-off点，IH保持电流)。这种关断模式称为自然关断，例如，可以通过施加反向偏置电压来进行强制关断。(4)反向偏置下，其伏安特性与整流器完全相同(OP-反向阻断状态，PR-反向击穿状态，P-击穿点，u b-击穿电压)。三。晶闸管的主要特性参数。晶闸管的额定电压(1)额定电压UR。当栅极打开(IG=0)且器件在结温下额定时，图2中正向和反向翻转电压的80%指定为关态正向重复峰值电压UDRM和关态反向重复峰值电压URRM，较小的电压值指定为晶闸管的额定电压UR。在电力电子变换和控制电路的实际设计和应用中，通常按照电路中晶闸管正常工作峰值电压的2~3倍的电压值来选择晶闸管的额定电压，以保证足够的安全功率。(2)通态峰值电压UTM。在规定的额定电流下，灯管的峰值压降一般为1.5~2.5V，随阳极电流的增加而略有增加。额定电流下的通态平均压降一般为1V左右。2.晶闸管的额定电流(1)晶闸管的额定电流IR。当环境温度为40，满足规定的冷却条件，晶闸管单相带阻性负载，工频正弦半波导通，结温稳定在额定值125时，对应的通态平均电流值定义为晶闸管的额定电流IR。晶闸管的额定电流也是基于结温不会因功耗发热而超过允许值来限定的。如果正弦电流的峰值为1m，则正弦半波电流的平均值就是正弦半波的已知有效值(均方根值)。由公式(1)和(2)得到的有效值是产品说明书中额定电流IR=IAV=100A的晶闸管能通过任意波形、有效值为157A的电流，其发热温升正好是允许值。在实际应用中，电路波形可能既不是DC(DC的平均值等于有效值)，也不是半波正弦；因此，应根据实际电流波形计算出有效值，然后用有效值除以1.57作为选择晶闸管额定电流的依据。当然，由于晶闸管等电力电子半导体开关器件热容量小，在实际电路中无法避免过电流，在设计和应用中通常会预留1.5~2.0倍的电流安全裕度。{ {寻呼}} (2)浪涌电流ITSM。指晶闸管在规定的极短时间内允许通过的冲击电流值，通常ITSM比额定电流IR大4倍。比如100A的元素，其值为(1.3 ~ 1.9)ka；值为(13~19)kA的1000A元素。(3)保持当前的IH。保持晶闸管导通所需的最小阳极电流。

当流过晶闸管的实际电流小于保持电流IH值时，晶闸管关断，当大于该值时，晶闸管仍能保持原来的导通状态。(4)保持电流IL。晶闸管在触发电流的作用下被触发导通后，只要管内电流达到某一临界值，就可以切除触发电流。此时晶闸管仍自动保持导通状态，这个临界电流值称为保持电流IL。保持电流IL和保持电流IH都随着结温的降低而增加。但是请注意，保持电流和保持电流的概念是不一样的。通常，保持电流IL比保持电流IH大2~4倍。3.动态参数(1)接通时间ton和断开时间toff。当栅极触发电流在直流电压的作用下来到晶闸管但处于关断状态时，由于载流子穿越到基极P2需要一定的时间，阳极电流IA在延迟td后开始上升，然后经过一个tr(使基极的载流子浓度足够)，IA达到外部电路确定的稳定阳极电流值。晶闸管从关断状态到导通状态的导通时间ton定义为ton=td t r，其中td为延迟时间，t r为上升时间。当处于导通状态的晶闸管从外电路向晶闸管A-K两端施加反向电压，并迫使其阳极电流IA从稳态值下降到0时，一定时间后晶闸管各层中的载流子必须消失，其正向阻断能力才能恢复。晶闸管的关断时间toff定义为从阳极电流下降到0的时刻到晶闸管恢复阻断直流电压的能力并能承受规定的/dt而不发生错误导通的时刻的时间。晶闸管的关断时间与元件的结温、关断前的阳极电流和施加的反向阳极电压有关。普通晶闸管的toff在几十微秒左右。为了缩短关断时间，应适当增加背压并保持一段时间，使载流子充分复合消失。快速晶闸管的toff可降至10~20s以下，可用于高频开关电路的高频晶闸管，其关断时间更短(小于10s)。(2)关态电压的临界上升率/dt。在规定的条件下，不会导致从关闭状态过渡到开启状态的最大阳极电压上升率。不同晶闸管等级(共7个等级)的值不同。最差的A级器件为25V/s，最好的G级晶闸管高达1000V/s，一般为(100 ~ 200) V/s，当晶闸管的阳极电压低于转折电压UA时，也会导致/dt过大下的误导导通。由于正的阳极电压突然加在处于阻断状态的晶闸管上，充电电流会流过J2结处的接口，相当于内部的一个电容。当这个电流流过flows乐队结时，它就像一个触发电流。所以充电电流过大会导致晶闸管误导通。为了限制关态电压上升率，可以在晶闸管的正负极之间连接一个R-C阻容缓冲支路，利用电容两端电压不能突变的特性，限制晶闸管A、K两端的电压上升率。r用于防止并联电容器和阳极主电路电感之间的串联谐振。此外，当晶闸管由关断状态转为导通状态时，电阻R可以限制电容c的放电电流(3)通态电流的临界上升率di/dt是在规定的条件下，晶闸管在不损坏的情况下所能承受的最大通态电流上升率。目前最差的A类晶闸管为25A/s，最好的G类晶闸管为500A/s，一般为(100 ~ 200) A/s，过高的di/dt会造成晶闸管局部过热而损坏，因为当触发电流流入栅极时，晶闸管只在栅极附近的一小块区域开始导通，然后导通面积逐渐扩大，直至所有结面都导通。如果电流上升过快，会有大电流通过浇口附近的小区域，造成局部过热烧坏。{{Paging}}四。晶闸管系列1的其他主要电力电子器件。快速晶闸管(FST)快速晶闸管通常是指那些关断时间toff50s，速度响应特性优良的晶闸管。其基本结构和特点

因此，在关断时间的基础上，还要求快速晶闸管的通态电压降低，开关损耗小，通态电流di /dt的临界上升率和关态电压/dt的临界上升率高。只有这样，它才能在更高的工作频率下安全可靠地工作。这种快速晶闸管主要用于DC供电的逆变器的斩波器中。在这种电路中，其关断时间通常只有(20~50)s，比普通晶闸管快一个数量级。2.反向导体晶闸管(RCT)普通晶闸管的特点是正向可控晶闸管，反向高阻，称为反向阻性器件。反向晶闸管(Reverse thyristor)是一种反向导通的晶闸管，它是由一个晶闸管和一个续流二极管反并联集成在同一硅片上构成的新型器件，如图3(a)所示。反向晶闸管的工作原理与普通晶闸管相同，其伏安特性如图3(b)所示。正向表示晶闸管的正向伏安特性，反向表示二极管特性。与普通晶闸管相比，反向晶闸管具有以下特点：正向导通电压高于普通晶闸管，电流容量大，开关速度容易提高，高温特性好(结温可达150以上)，接线电感降低，器件体积减小。3.三端双向可控硅开关图4所示的三端双向可控硅开关也是一个三端器件。它具有两个主电极T1、T2和栅极g。触发信号施加在T2电极和栅极g之间。它可以在正电压和负电压下由相同的栅极控制来触发和接通。在结构上，双向晶闸管可以看作是一对普通反向电阻晶闸管的反并联。其符号、等效电路和阳极伏安特性如图4所示。其特性也反映了反并联晶闸管的组合效应，即在第一和第三象限具有对称的阳极伏安特性。该特征与图1所示的反向电阻晶闸管的正向导通特性相同。正触发脉冲电流(从G流入并从T2流出的IG)或负脉冲电流(从T2流入并从G流出的IG)可以被发送到栅极G和主电极T2之间的三端双向可控硅开关，以使三端双向可控硅开关导通。根据T1和T2之间电压极性的不同和栅极信号的极性，三端双向可控硅开关有四种触发和导通方式：{{ {paging }} (1)当主电极T1的电位相对于T2为正时，在栅极G和T2之间施加正的触发脉冲电压和电流。此时三端双向可控硅导通，工作在第一象限，称为I触发模式。(2)当主电极T1的电位相对于T2为正时，在栅极G和T2之间施加负触发脉冲电压和电流。此时双向晶闸管导通，工作在第一象限，称为I触发模式。(3)当主电极T2相对于T1的电位为正时，在栅极G和T2之间施加正的触发脉冲电压和电流，三端双向可控硅导通，工作在第三象限，称为III触发模式。(4)当主电极T2相对于T1的电位为正时，在栅极G和T2之间施加负的触发脉冲电压和电流。此时双向晶闸管开通时，也工作在第三象限，称为III触发模式。如图2(c)所示，I型和III型触发器非常敏感，在实践中经常使用。双向晶闸管多用于交流电路，正负半波都工作；因此，应特别注意以下两个参数的含义。(1)额定电流或额定通态电流：双向晶闸管的额定电流不是像二极管、晶闸管那样用正弦半波电流的平均值来定义的，而是用有效值来定义的，即额定为100A的双向晶闸管只能通过100A的有效值电流。100A二极管和反向电阻晶闸管的额定电流可通过157A的有效值电流.从额定电流的定义可知，有效值为it的双向晶闸管可以承载有效值为IT的全波负载电流和有效值为IT的半波负载电流；如果使用晶闸管，其额定电流应为。因此，双向晶闸管的电流可以重复

当双向晶闸管在某个方向上导通时，一定的载流子电荷分布在管芯中的每个半导体层中。当电流下降到0时，内部载流子不会瞬间消失；所以它必须具有在电流为零时承受/dt反方向一定电压的能力。否则，在反向触发脉冲尚未到来时，就可能在反向电压的作用下导通，失去门极控制其导通的功能。如果其抗/dt能力较低，则应在元件T1和T2的两端并联RC阻容吸收电路，以限制/dt过大。必须指出，双向晶闸管抵抗/dt的能力与导通时电流降的di/dt有关。较小的di/dt，可以承受较大的/dt值。请特别注意，这里的/dt是指双向晶闸管在工作时改变电流方向的能力，即在换相时抵抗/dt的能力，其值小于晶闸管在完全静态关断时所能承受的/dt值。双向晶闸管是一种交流双向导通开关，主要用于交流电压斩波调压控制(或交流电流调节器)和作为固态交流双向开关。4.光控晶闸管(LCT)光控晶闸管是光触发晶闸管的一种，其工作原理类似于光电二极管。光控晶闸管的符号及其等效电路如图5所示。阳极加正电压时，J2结反向偏置，光照在偏置的J2结上，J2结的漏电流增大，使晶闸管在晶闸管内正反馈下由关断状态变为导通状态。因为使用了光传导信息信号，晶闸管主电路和控制电路可以彼此完全绝缘。因此，绝缘和抗噪声性能优异。由于这一特点，它可用于超高压DC输电。双向晶闸管属于NPNPN五层器件，分别有三个电极T1、T2和G。因为该器件可以在两个方向上导电，所以除了栅极G之外的两个电极统称为主端子，由T1和T2表示，并且不再分为阳极或阴极。其特征在于，当G极和T2极的电压相对于T1都为正时，T2为阳极，T1为阴极。相反，当G和T2的电压相对于T1都为负时，T1成为阳极，T2成为阴极。由于正向和反向特性曲线的对称性，双向晶闸管的电压特性可以在任一方向上传导。下面介绍用万用表R1判断双向晶闸管电极的方法，同时检查触发能力。1.确定T2极点G靠近T1极点而远离T2极点。所以G-T1之间的正反向电阻很小。用R1档测量任意两脚之间的电阻时，只有G- T1显示低阻，正反向电阻只有几十欧姆。而T2-G和T2- T1之间的正向和反向电阻是无穷大。这表明，如果一只脚和另两只脚被发现是不可逾越的，它必须是T2极。另外，对于TO-220封装的双向晶闸管，T2极通常连接一个小的散热板。因此，T2极点也可以确定。2.区分G极和T1极(1)找到T2极后，先假设剩下的两只脚一只为T1极，另一只为G极。(2)将黑色探针接到T1极，红色探针接到T2极，电阻为无穷大。然后，用红色手表的尖端短路T2和G，并在G极加上一个负触发信号。电阻值应该在十欧姆左右，证明管道已经导通，导通方向为T1T2。然后断开红色笔尖与G极的连接(但仍连接T2)。如果电阻值保持不变，说明灯管被触发后可以维持，被触发后可以维持导通状态。(3)将红色探针连接到T1极，黑色探针连接到T2极，然后使T2与G短路，并在G极加一个正触发信号。电阻值还是十欧姆左右。如果与G极断开后电阻值保持不变，说明管道在该方向可以保持导通状态

为了可靠起见，这里规定只能用R1档检测，不能用R10档。这是因为R10档的电流小，用上述方法检查1A的三端双向可控硅是双的更可靠。但是检查3A以上的三端双向可控硅时，灯管很难导通。一旦G极断开，就会自动关断，电阻值又会变成无穷大。双向晶闸管用作电子开关，可以控制交流负载(如白炽灯)的通断。根据白炽灯的开关情况，可以判断双向晶闸管。如图1所示。将220V交流电源的一端连接到T2，另一端通过220V和100W白炽灯连接到T1。触发电路由开关s和栅极限流电阻R组成.选择电压为220VAC的小型拨动开关或拉线开关。r的电阻值为100 ~ 330。如果r值太大，导通角将会减小。以下是检查步骤：首先关断S，然后关断双向晶闸管，关断灯泡。如果灯泡正常发光，说明双向晶闸管T1- T2两极间短路，灯管报废；如果灯泡微微发光，说明T1-T2的漏电流太大，灯管的性能很差。遇有上述两种情况，应停止试验。第二步：关s .由于门极有触发信号，双向晶闸管导通只需要几微秒，交流电流通过时白炽灯会正常发光。工作过程分析如下：在交流电的正半周，如果UA > UB，T2为正，T1为负，G相对于T2也为负，双向晶闸管向T2-T1方向导通。在交流电的负半周，设UA 继电器、簧片继电器、光电继电器等代替。它属于NPNPN五层器件，它的三个电极分别是T1、T2和G。因为该器件可以在两个方向上导电，所以除了栅极G之外的两个电极统称为主端子，由T1和T2表示，并且不再分为阳极或阴极。其特征在于，当G极和T2极的电压相对于T1都为正时，T2为阳极，T1为阴极。相反，当G和T2的电压相对于T1都为负时，T1成为阳极，T2成为阴极。由于正向和反向特性曲线的对称性，双向晶闸管的电压特性可以在任一方向上传导。下面介绍用万用表R1判断双向晶闸管电极的方法，同时检查触发能力。1.确定T2极点G靠近T1极点而远离T2极点。所以G-T1之间的正反向电阻很小。用R1档测量任意两脚之间的电阻时，只有G- T1显示低阻，正反向电阻只有几十欧姆。而T2-G和T2- T1之间的正向和反向电阻是无穷大。这表明，如果一只脚和另两只脚被发现是不可逾越的，它必须是T2极。另外，对于TO-220封装的双向晶闸管，T2极通常连接一个小的散热板。因此，T2极点也可以确定。2.区分G极和

(3)将红色探针连接到T1极，黑色探针连接到T2极，然后使T2与G短路，并在G极加一个正触发信号。电阻值还是十欧姆左右。如果断开G极后电阻值保持不变，则说明该管被触发后仍能保持T2T1方向的导通状态，因此具有双向触发性质。这证明了上述假设是正确的。否则，假设与实际情况不符，需要重新假设，重复上述测量。显然，在识别G和T的过程中，双向晶闸管的触发能力也被检查。例：选择500万用表R1档测试日本三菱公司生产的BCR3AM双向晶闸管。测量结果完全符合上述规律，证明管材质量良好。注意：如果按照任何假设测量，都不能触发双向晶闸管导通，证明管道损坏。为了可靠起见，这里规定只能用R1档检测，不能用R10档。这是因为R10档的电流小，用上述方法检查1A的三端双向可控硅是双的更可靠。但是检查3A以上的三端双向可控硅时，灯管很难导通。一旦G极断开，就会自动关断，电阻值又会变成无穷大。双向晶闸管用作电子开关，可以控制交流负载(如白炽灯)的通断。根据白炽灯的开关情况，可以判断双向晶闸管。如图1所示。将220V交流电源的一端连接到T2，另一端通过220V和100W白炽灯连接到T1。触发电路由开关s和栅极限流电阻R组成.选择电压为220VAC的小型拨动开关或拉线开关。r的电阻值为100 ~ 330。如果r值太大，导通角将会减小。以下是检查步骤：首先关断S，然后关断双向晶闸管，关断灯泡。如果灯泡正常发光，说明双向晶闸管T1- T2两极间短路，灯管报废；如果灯泡微微发光，说明T1-T2的漏电流太大，灯管的性能很差。遇有上述两种情况，应停止试验。第二步：关s .由于门极有触发信号，双向晶闸管导通只需要几微秒，交流电流通过时白炽灯会正常发光。工作过程分析如下：在交流电的正半周，如果UA > UB，T2为正，T1为负，G相对于T2也为负，双向晶闸管向T2-T1方向导通。在交流电的负半周，设UA