第8章　晶闸管的功能特点与识别检测

8.1　晶闸管的种类特点

8.1.1 了解晶闸管的分类

晶闸管是晶体闸流管的简称，是一种可控整流器件，也称为可控硅。晶闸管在一定的电压条件下，只要有一触发脉冲就可导通，触发脉冲消失，晶闸管仍然能维持导通状态。

图8-1为电子产品电路板上的晶闸管。

晶闸管的类型较多，分类方式也多种多样。

◇ 按关断、导通及控制方式可分为普通单向晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、BTG晶闸管、温控晶闸管及光控晶闸管等多种。

◇ 按引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。

◇ 按封装形式可分为金属封装、塑封和陶瓷封装晶闸管三种类型。其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。

◇ 按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。

◇ 按关断速度可分为普通晶闸管和快速晶闸管。

8.1.2 单向晶闸管

单向晶闸管（SCR）是指触发后只允许一个方向的电流流过的半导体器件，相当于一个可控的整流二极管。它是由P-N-P-N共4层3个PN结组成的，被广泛应用于可控整流、交流调压、逆变器和开关电源电路中。单向晶闸管的基本特性如图8-2所示。

可以将单向晶闸管等效看成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的交错结构，如图8-3所示。当给单向晶闸管的阳极（A）加正向电压时，三极管V1和V2都承受正向电压，V2发射极正偏，V1集电极反偏。如果这时在控制极（G）加上较小的正向控制电压U_g（触发信号），则有控制电流I_g送入V1的基极。经过放大，V1的集电极便有I_C1=β₁I_g的电流流进。此电流送入V2的基极，经V2放大，V2的集电极便有I_C1=β₁β₂I_g的电流流过。该电流又送入V1的基极，如此反复，两个三极管便很快导通。晶闸管导通后，V1的基极始终有比I_g大得多的电流流过，因而即使触发信号消失，单向晶闸管仍能保持导通状态。

8.1.3 双向晶闸管

双向晶闸管又称双向可控硅，属于N-P-N-P-N共5层半导体器件，有第一电极（T1）、第二电极（T2）、控制极（G）3个电极，在结构上相当于两个单向晶闸管反极性并联，常用在交流电路调节电压、电流或用作交流无触点开关。

双向晶闸管的基本特性如图8-4所示。

8.1.4 单结晶闸管

单结晶闸管（UJT）也称双基极二极管。从结构功能上类似晶闸管，是由一个PN结和两个内电阻构成的三端半导体器件，有一个PN结和两个基极，广泛用于振荡、定时、双稳电路及晶闸管触发等电路中。

单结晶闸管的实物外形及基本特性如图8-5所示。

8.1.5 可关断晶闸管

可关断晶闸管GTO（Gate Turn-Off Thyristor）俗称门控晶闸管，属于P-N-P-N共4层的三端器件。其结构及等效电路与普通晶闸管相同。

可关断晶闸管的主要特点是当门极加负向触发信号时能自行关断，实物外形及基本特性如图8-6所示。

可关断晶闸管与普通晶闸管的区别：普通晶闸管受门极正信号触发后，撤掉信号亦能维持通态。欲使之关断，必须切断电源，使正向电流低于维持电流或施以反向电压强行关断。这就需要增加换向电路，不仅使设备的体积、重量增大，而且会降低效率，产生波形失真和噪声。

可关断晶闸管克服了普通晶闸管的上述缺陷，既保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点，又具有自关断能力，使用方便，是理想的高压、大电流开关器件。大功率可关断晶闸管已广泛用于斩波调速、变频调速、逆变电源等领域。

8.1.6 快速晶闸管

快速晶闸管是一个P-N-P-N共4层的三端器件，符号与普通晶闸管一样，主要用于较高频率的整流、斩波、逆变和变频电路。图8-7为快速晶闸管的外形特点。

8.1.7 螺栓型晶闸管

螺栓型晶闸管与普通单向晶闸管相同，只是封装形式不同，便于安装在散热片上，工作电流较大的晶闸管多采用这种结构形式。

图8-8为螺栓型晶闸管的外形特点。