在效能上,可控矽不僅具有單向導電性,而且還具有比矽整流元件(俗稱"死矽")更為可貴的可控性.它只有導通和關斷兩種狀態.
可控矽能以毫安級電流控制大功率的機電裝置,如果超過此頻率,因元件開關損耗顯著增加,允許通過的平均電流相降低,此時,標稱電流應降級使用.
可控矽的優點很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍數高達幾十萬倍;反應極快,在微秒級內開通、關斷;無觸點執行,無火花、無噪音;效率高,成本低等等.
可控矽的弱點:靜態及動態的過載能力較差;容易受干擾而誤導通.
可控矽從外形上分類主要有:螺栓形、平板形和平底形.
可控矽元件的結構
不管可控矽的外形如何,它們的管芯都是由p型矽和n型矽組成的四層p1n1p2n2結構.見圖1.它有三個pn結(j1、j2、j3),從j1結構的p1層引出陽極a,從n2層引出陰級k,從p2層引出控制極g,所以它是一種四層三端的半導體器件.
可控矽結構示意圖和符號圖
可控矽元器件的工作原理
可控矽是p1n1p2n2四層三端結構元件,共有三個pn結,分析原理時,可以把它看作由乙個pnp管和乙個npn管所組成,其等效**如右圖所示
可控矽等效**圖
閘流體的主要工作特性
為了能夠直觀地認識閘流體的工作特性，大家先看這塊示教板(圖3)。閘流體vs與小燈泡el串聯起來，通過開關s接在直流電源上。注意陽極a是接電源的正極，陰極k接電源的負極，控制極g通過按鈕開關sb接在1.
5v直流電源的正極(這裡使用的是kp1型閘流體，若採用kp5型，應接在3v直流電源的正極)。閘流體與電源的這種連線方式叫做正向連線，也就是說，給閘流體陽極和控制極所加的都是正向電壓。現在我們合上電源開關s，小燈泡不亮，說明閘流體沒有導通；再按一下按鈕開關sb，給控制極輸入乙個觸發電壓，小燈泡亮了，說明閘流體導通了。
這個演示實驗給了我們什麼啟發呢?
可控矽 這個實驗告訴我們，要使閘流體導通，一是在它的陽極a與陰極k之間外加正向電壓，二是在它的控制極g與陰極k之間輸入乙個正向觸發電壓。閘流體導通後，鬆開按鈕開關，去掉觸發電壓，仍然維持導通狀態。
閘流體的特點
「一觸即發」。但是，如果陽極或控制極外加的是反向電壓，閘流體就不能導通。控制極的作用是通過外加正向觸發脈衝使閘流體導通，卻不能使它關斷。
那麼，用什麼方法才能使導通的閘流體關斷呢?使導通的閘流體關斷，可以斷開陽極電源(圖3中的開關s)或使陽極電流小於維持導通的最小值(稱為維持電流)。如果閘流體陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電壓，那麼，在電壓過零時，閘流體會自行關斷。
怎樣測試閘流體的好壞
用萬用表可以區分閘流體的三個電極嗎?怎樣測試閘流體的好壞呢?
普通閘流體的三個電極可以用萬用表歐姆擋r×100擋位來測。大家知道，閘流體g、k之間是乙個pn結〔圖2(a)〕，相當於乙個二極體，g為正極、k為負極，所以，按照測試二極體的方法，找出三個極中的兩個極，測它的正、反向電阻，電阻小時，萬用表紅錶筆接的是控制極g，黑錶筆接的是陰極k，剩下的乙個就是陽極a了。測試閘流體的好壞，可以用剛才演示用的示教板電路(圖3)。
接通電源開關s，按一下按鈕開關sb，燈泡發光就是好的，不發光就是壞的。
閘流體在電路中的主要用途
可控整流
普通閘流體最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極體整流電路屬於不可控整流電路。如果把二極體換成閘流體，就可以構成可控整流電路、逆變、電機調速、電機勵磁、無觸點開關及自動控制等方面。
在電工技術中，常把交流電的半個週期定為180°，稱為電角度。這樣，在u2的每個正半周，從零值開始到觸發脈衝到來瞬間所經歷的電角度稱為控制角α；在每個正半周內閘流體導通的電角度叫導通角θ。很明顯，α和θ都是用來表示閘流體在承受正向電壓的半個週期的導通或阻斷範圍的。
通過改變控制角α或導通角θ，改變負載上脈衝直流電壓的平均值ul，實現了可控整流。
無觸點開關
可控矽的功用不僅是整流，它還可以用作無觸點開關以快速接通或切斷電路，實現將直流電變成交流電的逆變，將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電，等等。
閘流體觸發電路的形式
常用的有阻容移相橋觸發電路、單結電晶體觸發電路、晶體三極體觸發電路、利用小閘流體觸發大閘流體的觸發電路，等等。可控矽的主要引數
可控矽的主要引數有：
電壓平均值
1、 額定通態平均電流it在一定條件下，陽極---陰極間可以連續通過的50赫茲正弦半波電流的平均值。
峰值電壓
2、 正向阻斷峰值電壓vpf 在控制極開路未加觸發訊號，陽極正向電壓還未超過導能電壓時，可以重複加在可控矽兩端的正向峰值電壓。可控矽承受的正向電壓峰值，不能超過手冊給出的這個引數值。
3、 反向阻斷峰值電壓vpr當可控矽加反向電壓，處於反向關斷狀態時，可以重複加在可控矽兩端的反向峰值電壓。使用時，不能超過手冊給出的這個引數值。
4、 控制極觸發電流ig1 、觸發電壓vgt在規定的環境溫度下，陽極---陰極間加有一定電壓時，可控矽從關斷狀態轉為導通狀態所需要的最小控制極電流和電壓。
5、 維持電流ih在規定溫度下，控制極斷路，維持可控矽導通所必需的最小陽極正向電流。
■近年來，許多新型可控矽元件相繼問世，如適於高頻應用的快速可控矽，可以用正或負的觸發訊號控制兩個方向導通的雙向可控矽，可以用正觸發訊號使其導通，用負觸發訊號使其關斷的可控矽等等。
可控矽的分類
可控矽有多種分類方法。
（一）按關斷、導通及控制方式分類：可控矽按其關斷、導通及控制方式可分為普通可控矽、雙向可控矽、逆導可控矽、門極關斷可控矽（gto）、btg可控矽、溫控可控矽和光控可控矽等多種。
（二）按引腳和極性分類：可控矽按其引腳和極性可分為二極可控矽、三極可控矽和四極可控矽。
（三）按封裝形式分類：可控矽按其封裝形式可分為金屬封裝可控矽、塑封可控矽和陶瓷封裝可控矽三種型別。其中，金屬封裝可控矽又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種；塑封可控矽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：可控矽按電流容量可分為大功率可控矽、中功率可控矽和小功率可控矽三種。通常，大功率可控矽多採用金屬殼封裝，而中、小功率可控矽則多採用塑封或陶瓷封裝。
(五）按關斷速度分類：可控矽按其關斷速度可分為普通可控矽和高頻（快速）可控矽。
可控矽的觸發
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，導通可控矽。
非過零觸發-無論交流電電壓在什麼相位的時候都可觸發導通可控矽，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。
可控矽的主要引數
電流 1. 額定通態電流（it)即最大穩定工作電流，俗稱電流。常用可控矽的it一般為一安到幾十安。
耐壓 2. 反向重複峰值電壓（vrrm)或斷態重複峰值電壓（vdrm），俗稱耐壓。常用可控矽的vrrm/vdrm一般為幾百伏到一千伏。
觸發電流
3. 控制極觸發電流（igt)，俗稱觸發電流。常用可控矽的igt一般為幾微安到幾十毫安。
額定正向平均電流
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
編輯本段可控矽的常用封裝形式
常用可控矽的封裝形式有to-92、to-126、to-202ab、to-220、to-220ab、to-3p、sot-89、to-251、to-252等。
主要用途
普通閘流體最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極體整流電路屬於不可控整流電路。如果把二極體換成閘流體，就可以構成可控整流電路。
現在我畫乙個最簡單的單相半波可控整流電路。在正弦交流電壓u2的正半周期間，如果vs的控制極沒有輸入觸發脈衝ug，vs仍然不能導通，只有在u2處於正半周，在控制極外加觸發脈衝ug時，閘流體被觸發導通。現在，畫出它的波形(c)及(d)，只有在觸發脈衝ug到來時，負載rl上才有電壓ul輸出。
ug到來得早，閘流體導通的時間就早；ug到來得晚，閘流體導通的時間就晚。通過改變控制極上觸發脈衝ug到來的時間，就可以調節負載上輸出電壓的平均值ul。在電工技術中，常把交流電的半個週期定為180°，稱為電角度。
這樣，在u2的每個正半周，從零值開始到觸發脈衝到來瞬間所經歷的電角度稱為控制角α；在每個正半周內閘流體導通的電角度叫導通角θ。很明顯，α和θ都是用來表示閘流體在承受正向電壓的半個週期的導通或阻斷範圍的。通過改變控制角α或導通角θ，改變負載上脈衝直流電壓的平均值ul，實現了可控整流。
結構與鑑別
可控矽從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種，螺旋式的應用較多。可控矽有三個電極---陽極（a）陰極（c）和控制極（g）。它有管芯是p型導體和n型導體交迭組成的四層結構，共有三個pn結。
可控矽和只有乙個pn結的矽整流二極度管在結構上迥然不同。可控矽的四層結構和控制極的引用，為其發揮「以小控大」的優異控制特性奠定了基礎。在應用可控矽時，只要在控制極加上很小的電流或電壓，就能控制很大的陽極電流或電壓。
目前已能製造出電流容量達幾百安培以至上千安培的可控矽元件。一般把5安培以下的可控矽叫小功率可控矽，50安培以上的可控矽叫大功率可控矽。
可控矽為什麼其有「以小控大」的可控性呢？下面我們用圖表-27來簡單分析可控矽的工作原理。
首先，可以把從陰極向上數的第
一、二、三層看面是乙隻npn型號電晶體，而
二、三四層組成另乙隻pnp型電晶體。其中第
二、第三層為兩管交迭共用。當在陽極和陰極之間加上乙個正向電壓ea，又在控制極g和陰極c之間（相當bg1的基一射間）輸入乙個正的觸發訊號，bg1將產生基極電流ib1，經放大，bg1將有乙個放大了β1倍的集電極電流ic1。因為bg1集電極與bg2基極相連，ic1又是bg2的基極電流ib2。
bg2又把比ib2（ib1）放大了β2的集電極電流ic2送回bg1的基極放大。如此迴圈放大，直到bg1、bg2完全導通。實際這一過程是「一觸即發」的過程，對可控矽來說，觸發訊號加入控制極，可控矽立即導通。
導通的時間主要決定於可控矽的效能。
可控矽一經觸發導通後，由於迴圈反饋的原因，流入bg1基極的電流已不只是初始的ib1，而是經過bg1、bg2放大後的電流（β1*β2*ib1）這一電流遠大於ib1，足以保持bg1的持續導通。此時觸發訊號即使消失，可控矽仍保持導通狀態只有斷開電源ea或降低ea，使bg1、bg2中的集電極電流小於維持導通的最小值時，可控矽方可關斷。當然，如果ea極性反接，bg1、bg2由於受到反向電壓作用將處於截止狀態。
這時，即使輸入觸發訊號，可控矽也不能工作。反過來，ea接成正向，而觸動發訊號是負的，可控矽也不能導通。另外，如果不加觸發訊號，而正向陽極電壓大到超過一定值時，可控矽也會導通，但已屬於非正常工作情況了。
可控矽工作原理簡介
一種以矽單晶為基本材料的p1n1p2n2四層三端器件，創制於1957年，由於它特性類似於真空閘流管，所以國際上通稱為矽晶體閘流管，簡稱可控矽t。又由於可控矽最初應用於可控整流方面所以又稱為矽可控整流元件，簡稱為可控矽scr。在效能上，可控矽不僅具有單向導電性，而且還具有比矽整流元件 俗稱 死矽 更為...
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