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電壓

1600

電流

1200

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晶閘管的發(fā)展歷史及制約因素
半導體的出現成為20世紀現代物理學其中一項重大的突破，標志著電子技術的誕生。而由于不同領域的實際需要，促使半導體器件自此分別向兩個分支快速發(fā)展，其中一個分支即是以集成電路為代表的微電子器件，特點為小功率、集成化，作為信息的檢出、傳送和處理的工具；而另一類就是電力電子器件，特點為大功率、快速化。1955年，美國通用電氣公司研發(fā)了世界上個以硅單晶為半導體整流材料的硅整流器（SR），1957年又開發(fā)了全球用于功率轉換和控制的可控硅整流器（SCR）。由于它們具有體積小、重量輕、效率高、壽命長的優(yōu)勢，尤其是SCR能以微小的電流控制較大的功率，令半導體電力電子器件成功從弱電控制領域進入了強電控制領域、大功率控制領域。在整流器的應用上，晶閘管迅速取代了整流器（引燃管），實現整流器的固體化、靜止化和無觸點化，并獲得巨大的節(jié)能效果。從1960年始，由普通晶閘管相繼出了快速晶閘管、光控晶閘管、不對稱晶閘管及雙向晶閘管等各種特性的晶閘管，形成一個龐大的晶閘管家族。
但晶閘管本身存在兩個制約其繼續(xù)發(fā)展的重要因素。一是控制功能上的欠缺，普通的晶閘管屬于半控型器件，通過門極（控制極）只能控制其開通而不能控制其關斷，導通后控制極即不再起作用，要關斷必須切斷電源，即令流過晶閘管的正向電流小于維持電流。由于晶閘管的關斷不可控的特性，必須另外配以由電感、電容及開關器件等組成的強迫換流電路，從而使裝置體積，成本增加，而且系統(tǒng)更為復雜、可靠性降低。二是因為此類器件立足于分立元件結構，開通損耗大，工作頻率難以提高，限制了其應用范圍。1970年代末，隨著可關斷晶閘管（GTO）日趨成熟，成功克服了普通晶閘管的缺陷，標志著電力電子器件已經從半控型器件發(fā)展到全控型器件

可控硅有多種分類方法：
1、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；
2、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；
3、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；
4、按電流容量分類：可控硅按電流容量可分為大功率可控硅、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；
5、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；
6、過零觸發(fā)-一般是調功，即當正弦交流電交流電電壓相位過零點觸發(fā)，必須是過零點才觸發(fā)，導通可控硅；
7、非過零觸發(fā)-無論交流電電壓在什么相位的時候都可觸發(fā)導通可控硅，常見的是移相觸發(fā)，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。

可控硅產品性能特點：
1、在性能上，可控硅不僅具有單向導電性，而且還具有比硅整流元件（俗稱"死硅")更為可貴的可控性。它只有導通和關斷兩種狀態(tài)；
2、可控硅能以毫安級電流控制大功率的機電設備，如果超過此功率，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；
3、可控硅的優(yōu)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；無觸點運行，無火花、無噪音；效率高，成本低等等；
4、可控硅從外形類主要有：螺栓形、平板形和平底形。

測量方法
鑒別可控硅三個極的方法很簡單，根據P-N結的原理，只要用萬用表測量一下三個極之間的電阻值就可以。
陽極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上，陽極和控制極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上（它們之間有兩個P-N結，而且方向相反，因此陽極和控制極正反向都不通） 。
控制極與陰極之間是一個P-N結，因此它的正向電阻大約在幾歐-幾百歐的范圍，反向電阻比正向電阻要大?？墒强刂茦O二極管特性是不太理想的，反向不是完全呈阻斷狀態(tài)的，可以有比較大的電流通過，因此，有時測得控制極反向電阻比較小，并不能說明控制極特性不好。另外，在測量控制極正反向電阻時，萬用表應放在R*10或R*1擋，防止電壓過高控制極反向擊穿。
若測得元件陰陽極正反向已短路，或陽極與控制極短路，或控制極與陰極反向短路，或控制極與陰極斷路，說明元件已損壞。
可控硅是可控硅整流元件的簡稱，是一種具有三個PN結的四層結構的大功率半導體器件。實際上，可控硅的功用不僅是整流，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。可控硅和其它半導體器件一樣，其有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點。它的出現，使半導體技術從弱電領域進入了強電領域，成為工業(yè)、農業(yè)、交通運輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭相采用的元件。

晶閘管特點“一觸即發(fā)”。但是，如果陽極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導通?？刂茦O的作用是通過外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導通，卻不能使它關斷。那么，用什么方法才能使導通的晶閘管關斷呢?使導通的晶閘管關斷，可以斷開陽極電源(圖3中的開關S)或使陽極電流小于維持導通的小值(稱為維持電流)。如果晶閘管陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電壓，那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關斷。
電磁爐、變頻器、逆變器、UPS電源、EPS電源、開關電源、電機控制、變焊機、固態(tài)繼電器、有源濾波器、風力發(fā)電設備、工業(yè)傳動裝置、電梯或傳動設備、機車與列車用電源、電能表、照明電器等各種產品上。

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