可控硅的工作原理(带图)
可控硅交流调压器原理图及工作原理
可控硅交流调压器
可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。
这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。
这台调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。
1：电路原理：电路图如下
可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。
从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。
当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。
在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。
当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。
这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR 的控制极，使可控硅导通。
可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张
弛振荡器停止工作。
当交流电通过零点时，可控硅自关断。
当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。
双向可控硅的工作原理及原理图
双向可控硅得工作原理及原理图双向可控硅得工作原理1、可控硅就是P1N1Ｐ2N2四层三端结构元件,共有三个ＰＮ结,分析原理时，可以把它瞧作由一个ＰNＰ管与一个ＮPＮ管所组成当阳极A加上正向电压时，BG1与BG2管均处于放大状态。
此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BＧ2便有基流ib2流过,经BG2放大,其集电极电流ic２=β２ｉｂ２。
因为ＢG２得集电极直接与ＢG１得基极相连,所以ib1＝ic2。
此时，电流ｉc2再经BG1放大,于就是BG1得集电极电流iｃ1=β1iｂ1=β1β2ｉｂ2。
这个电流又流回到BG２得基极,表成正反馈,使ｉｂ２不断增大，如此正向馈循环得结果，两个管子得电流剧增,可控硅使饱与导通.由于BG1与BG２所构成得正反馈作用，所以一旦可控硅导通后,即使控制极G得电流消失了,可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用,没有关断功能，所以这种可控硅就是不可关断得。
由于可控硅只有导通与关断两种工作状态，所以它具有开关特性,这种特性需要一定得条件才能转化2,触发导通在控制极Ｇ上加入正向电压时（见图5）因J3正偏，P2区得空穴时入Ｎ2区,N2区得电子进入Ｐ2区,形成触发电流IGT。
在可控硅得内部正反馈作用（见图2）得基础上,加上IGT得作用，使可控硅提前导通,导致图3得伏安特性OA 段左移,ＩＧＴ越大,特性左移越快。
TＲIAC得特性ﻫ什么就是双向可控硅：ＩAＣ(TRI—ELＥCTROＤＥAＣSWIＴCH）为三极交流开关,亦称为双向晶闸管或双向可控硅。
TRIＡC为三端元件,其三端分别为T1（第二端子或第二阳极），T 2(第一端子或第一阳极）与G(控制极）亦为一闸极控制开关，与ＳCR最大得不同点在于ＴRIＡC无论于正向或反向电压时皆可导通,其符号构造及外型,如图1所示。
因为它就是双向元件，所以不管T1 ,Ｔ2得电压极性如何，若闸极有信号加入时,则T1,T２间呈导通状态；反之,加闸极触发信号，则T１,T2间有极高得阻抗。
可控硅工作原理
可控硅工作原理1. 引言可控硅（Silicon Controlled Rectifier，简称SCR）是一种非常常见且重要的半导体器件，广泛应用于电力控制、电机驱动、电炉加热等领域。
本文将介绍可控硅的工作原理，包括其基本结构、器件特性以及触发控制等方面的内容。
2. 可控硅的基本结构可控硅通常由四层半导体材料构成，其基本结构如图所示：可控硅基本结构可控硅基本结构从图中可看出，可控硅由三个 P-N 接面构成，两个外层为P 型半导体，中间为 N 型半导体。
第二外层 P 型半导体与 N型半导体之间的结部分称为控制极（G），两个外层 P 型半导体分别称为阳极（A）和阴极（K）。
在可控硅的结构中，G极是一个非常重要的部分，它决定了可控硅的触发方式和工作特性。
3. 可控硅的工作原理3.1 静态特性可控硅在正向电压施加时，其工作特性如图所示：可控硅静态特性可控硅静态特性从图中可见，当阳极对可控硅施加正向电压时，只有当阴极 K 极为负电压时，可控硅才能导通。
换句话说，只有当 A 极为正电压，G 极为负电压时，才能使可控硅导通。
这是由于在关闭状态时，G 极没有外界电流流过，能保持该状态的电压称为保持电压 UH。
3.2 动态特性可控硅在触发过程中，其工作特性如图所示：可控硅动态特性可控硅动态特性可控硅的触发是通过在控制极 G 上施加合适的触发信号来实现的。
一旦 G 极接收到触发脉冲，就会使可控硅进入导通状态，称为开通。
在开通状态下，即使去掉控制极上的触发信号，可控硅仍然保持导通状态，因此可控硅被称为双稳态元件。
当阳极 A 对可控硅施加正向电压时，通过给 G 极施加触发信号，可使可控硅导通，即可完成开关动作。
此时，可控硅的两个外层 P 型半导体分别形成了 P-N-P-N 的四层结构，内层 N 型半导体的电流将被大幅增加。
4. 可控硅的触发控制4.1 门电流触发门电流触发是最常见的可控硅触发方式之一，这种触发方式通过控制极 G 上的电流实现。
可控硅导通原理
可控硅导通原理可控硅元件由四层排列为PNPN的半导体材料构成，其结构如图一所示。
虽然可控硅元件的作用与二极管更为接近，但在解释其工作原理时，还是用晶体管的术语来叙述比较方便。
可以把可控硅元件看成是一个PNP型晶体管与一个NPN 型晶体管按图二和图三那样连接在一起的晶体管组。
其阳极与最上面的P层相连接，阴极与最下面的N层相连接，而其控制极则与NPN型晶体管的P层相连接。
运用时，BG2的集电极驱动BG1的基极，同时BG1的集电极又反馈到BG2的基极。
BG1的电流增益为β1，BG2的电流增益为β2。
此正反馈环的总增益为β1和β2的乘积，见图三。
当该乘积小于1时，回路是稳定的；当该乘积大于1时，回路中产生正反馈作用。
在控制极加一个小的负电流，即将NPN型晶体管偏置于截止状态，此环路的总增益小于1。
这时，在输出端阴极和阳极之间流通的电流只是这两个晶体管的很小的集电极截止电流。
所以，阳极和阴极之间的阻抗极高。
当控制极上加上一个正电流，晶体管BG2被偏置到导通状态，导致其集电极电流上升。
由于BG2的电流增益，随着其集电极电流的增加而变大，当到达某一点（此点称为转折点）时，上述正反馈环的总增益等于1，线路中出现正反馈现象。
此时，两个晶体管的集电极电流均迅速增长到仅由外电路参数所限制的数值。
两个晶体管均驱入饱和状态，阳极和阴极之间的阻抗极低。
现在，PNP型晶体管BG1的集电极已能充分供应驱动BG2所需的电流，所以，用来触发起这个自身正反馈作用而加到控制极上的正电流已经不再需要了。
此线路将保持接通状态，只有将它的集电极电流降低到某一个维持正反馈作用所必需的数值以下后，线路才断开。
在可控硅元件的使用中，最重要的是:在其控制极到阴极间有一小电流流过即可以触发此元件，使之从实际上的关断状态转变为导通状态。
而使之复原（即关断）的唯一方法是将其负载电压降低到最小维持电流以下。
仅仅去掉控制极电流是不能关断线路的。
控制极电流只有在阳极电流完全建立起来以前才是必需的，在电阻性负载电路中，这段时间有5微秒左右。
双向可控硅的工作原理及原理图
双向可控硅的工作原理及原理图双向可控硅（Bilateral Switching Thyristor，简称BST）是一种具有双向导通能力的半导体器件。
它在电力控制、电子调光、机电控制等领域有广泛的应用。
本文将详细介绍双向可控硅的工作原理及原理图。
一、工作原理双向可控硅由四个PN结组成，分别是两个P区和两个N区。
它具有两个控制极，即门极G和门极G'。
当G极和G'极之间施加正向电压时，双向可控硅处于导通状态；当G极和G'极之间施加反向电压时，双向可控硅处于关断状态。
在导通状态下，当正向电压施加在A极，负向电压施加在K极时，双向可控硅处于正向导通状态；当正向电压施加在K极，负向电压施加在A极时，双向可控硅处于反向导通状态。
换言之，双向可控硅可以实现双向导通。
双向可控硅的导通状态由控制极G和G'之间的电压决定。
当控制极G和G'之间的电压超过一定阈值时，双向可控硅将开始导通。
此时，只需保持控制极之间的电压在一定范围内，双向可控硅将向来保持导通状态。
二、原理图下面是一种常见的双向可控硅的原理图：```+-------+| |A--+ +--K| |G--+ +--G'| |+-------+```在上述原理图中，A极和K极分别表示双向可控硅的两个电极，G极和G'极分别表示双向可控硅的两个控制极。
三、应用示例1. 电力控制：双向可控硅可以用于电力控制领域，如电炉温控、电动机控制等。
通过控制控制极G和G'之间的电压，可以实现对电力的精确控制。
2. 电子调光：双向可控硅可以用于电子调光领域，如室内照明控制、舞台灯光控制等。
通过控制控制极G和G'之间的电压，可以实现对灯光亮度的调节。
3. 机电控制：双向可控硅可以用于机电控制领域，如直流机电控制、交流机电控制等。
通过控制控制极G和G'之间的电压，可以实现对机电的启停和转速控制。
以上仅为双向可控硅的工作原理及原理图的简要介绍。
可控硅元件的工作原理及基本特性
可控硅元件的工作原理及基本特性1、工作原理可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图1所示当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。
此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2= 3 2ib2因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。
此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1= 3 1ib1= 3 1 32这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。
由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。
由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表1状态条件说明从关断到导通1、阳极电位咼于是阴极电位2、控制极有足够的正向电压和电流两者缺一不可维持导通1、阳极电位咼于阴极电位2、阳极电流大于维持电流两者缺一不可从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位2、阳极电流小于维持电流任一条件即可2、基本伏安特性可控硅的基本伏安特性见图 2(1 )反向特性当控制极开路，阳极加上反向电压时(见图3), J2结正偏，但J1、J2结反偏。
此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后，接差J3结也击穿，电流迅速增OR段所示，弯曲处的电压URO叫反向转折电压”。
此时，可控加，图3的特性开始弯曲，如特性硅会发生永久性反向击穿。
图1可控硅等效图解图图2可控硅基本伏安特性图3阳极加反向电压（2 ）正向特性当控制极开路，阳极上加上正向电压时（见图4）, J1、J3结正偏，但J2结反偏，这与普通PN结的反向特性相似，也只能流过很小电流，这叫正向阻断状态，当电压增加，图3的特性发生了弯曲，如特性OA段所示，弯曲处的是UBO叫：正向转折电压图4阳极加正向电压由于电压升高到J2结的雪崩击穿电压后，J2结发生雪崩倍增效应，在结区产生大量的电子和空穴，电子时入N1 区,空穴时入P2区。
可控硅工作原理
一种以硅单晶为基本材料的P1N1P2N2 四层三端器件，创制于1957 年，由于它特性类似于真空闸流管，所以国际上通称为硅晶体闸流管，简称可控硅T。
又由于可控硅最初应用于可控整流方面所以又称为硅可控整流元件，简称为可控硅SCR。
在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件(俗称“死硅”)更为可贵的可控性。
它惟独导通和关断两种状态。
可控硅能以毫安级电流控制大功率的机电设备，如果超过此频率，因元件开关损耗显著增加，允许通过的平均电流相降低，此时，标称电流应降级使用。
可控硅的优点不少，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍；反应极快，在微秒级内开通、关断；无触点运行，无火花、无噪音；效率高，成本低等等。
可控硅的弱点：静态及动态的过载能力较差；容易受干扰而误导通。
可控硅从外形上分类主要有：螺栓形、平板形和平底形。
1、可控硅元件的结构不管可控硅的外形如何，它们的管芯都是由P 型硅和N 型硅组成的四层P1N1P2N2 结构。
见图1。
它有三个PN 结(J1 、J2 、J3)，从J1 结构的P1 层引出阳极A，从N2 层引出阴级K，从P2 层引出控制极G，所以它是一种四层三端的半导体器件。
2 、工作原理可控硅是P1N1P2N2 四层三端结构元件，共有三个PN 结，分析原理时，可以把它看做由一个PNP 管和一个NPN 管所组成，其等效图解如图1 所示当阳极A 加之正向电压时，BG1 和BG2 管均处于放大状态。
此时，如果从控制极G 输入一个正向触发信号，BG2 便有基流ib2 流过，经BG2 放大，其集电极电流ic2=β2ib2。
因为BG2 的集电极直接与BG1 的基极相连，所以ib1=ic2。
此时，电流ic2 再经BG1 放大，于是BG1 的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。
这个电流又流回到BG2 的基极，表成正反馈，使ib2 不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。
可控硅的工作原理(带图)
可控硅的工作原理（带图）可控硅是可控硅整流器的简称。
它是由三个PN结四层结构硅芯片和三个电极组成的半导体器件。
图3-29是它的结构、外形和图形符号可控硅的三个电极分别叫阳极（A）、阴极（K）和控制极（G）。
当器件的阳极接负电位（相对阴极而言）时，从符号图上可以看岀PN结处于反向，具有类似二极管的反向特性。
当器件的阳极上加正电位时（若控制极不接任何电压），在一定的电压范围内，器件仍处于阻抗很高的关闭状态。
但当正电压大于某个电压（称为转折电压）时，器件迅速转变到低阻通导状态。
加在可控硅阳极和阴极间的电压低于转折电压时，器件处于关闭状态。
此时如果在控制极上加有适当大小的正电压（对阴极），则可控硅可迅速被激发而变为导通状态。
可控硅一旦导通，控制极便失去其控制作用。
就是说，导通后撤去栅极电压可控硅仍导通，只有使器件中的电流减到低于某个数值或阴极与阳极之间电压减小到零或负值时，器件才可恢复到关闭状态。
图3-30是可控硅的伏安特性曲线。
图中曲线I为正向阻断特性。
无控制极信号时，可控硅正向导通电压为正向转折电压（U BO）；当有控制极信号时，正向转折电压会下降（即可以在较低正向电压下导通），转折电压随控制极电流的增大而减小。
当控制极电流大到一定程度时，就不再出现正向阻断状态了。
曲线H为导通工作特性。
可控硅导通后内阻很小，管子本身压降很低，外加电压几乎全部降在外电路负载上，并流过比较大的负载电流，特性曲线与二极管正向导通特性相似。
若阳极电压减小（或负载电阻增加），致使阳极电流小于维持电流I H时，可控硅从导通状态立即转为正向阻断状态，回到曲线I状态。
曲线山为反向阻断特性。
当器件的阳极加以反向电压时，尽管电压较高，但可控硅不会导通（只有很小的漏电流）。
只有反向电压达到击穿电压时，电流才突然增大，若不加限制器件就会烧毁。
正常工作时，外加电压要小于反向击穿电压才能保证器件安全可靠地工作。
可控硅的重要特点是：只要控制极中通以几毫安至几十毫安的电流就可以触发器件导通，器件中就可以通过较大的电流。
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可控硅的工作原理(带图)
可控硅的工作原理（带图）
一．可控硅是可控硅整流器的简称。
它是由三个PN结四层结构硅芯片和三个电极组成的半导体器件。
图3-29是它的结构、外形和图形符号。
可控硅的三个电极分别叫阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。
当器件的阳极接负电位(相对阴极而言)时，从符号图上可以看出PN结处于反向，具有类似二极管的反向特性。
当器件的阳极上加正电位时(若控制极不接任何电压)，在一定的电压范围内，器件仍处于阻抗很高的关闭状态。
但当正电压大于某个电压(称为转折电压)时，器件迅速转变到低阻通导状态。
加在可控硅阳极和阴极间的电压低于转折电压时，器件处于关闭状态。
此时如果在控制极上加有适当大小的正电压(对阴极)，则可控硅可迅速被激发而变为导通状态。
可控硅一旦导通，控制极便失去其控制作用。
就是说，导通后撤去栅极电压可控硅仍导通，只有使器件中的电流减到低于某个数值或阴极与阳极之间电压减小到零或负值时，器件才可恢复到关闭状态。
图3-30是可控硅的伏安特性曲线。
图中曲线I为正向阻断特性。
无控制极信号时，可控硅正向导通电压为正向转折电压(U B0)；当有控制极信号时，正向转折电压会下降(即可以在较低正向电压下导通)，转折电压随控制极电流的增大而减小。
当控制极电流大到一定程度时，就不再出现正向阻断状态了。
曲线Ⅱ为导通工作特性。
可控硅导通后内阻很小，管子本身压降很低，外加电压几乎全部降在外电路负载上，并流过比较大的负载电流，特性曲线与二极管正向导通特性相似。
若阳极电压减小(或负载电阻增加)，致使阳极电流小于维持电流I H时，可控硅从导通状态立即转为正向阻断状态，回到曲线I状态。
曲线Ⅲ为反向阻断特性。
当器件的阳极加以反向电压时，尽管电压较高，但可控硅不会导通(只有很小的漏电流)。
只有反向电压达到击穿电压时，电流才突然增大，若不加限制器件就会烧毁。
正常工作时，外加电压要小于反向击穿电压才能保证器件安全可靠地工作。
可控硅的重要特点是：只要控制极中通以几毫安至几十毫安的电流就可以触发器件导通，器件中就可以通过较大的电流。
利用这种特性可用于整流、开关、变频、交直流变换、电机调速、调温、调光及其它自动控制电路中。
二、可控硅的主要技术参数
1．正向阻断峰值电压(V PFU)
是指在控制极开路及正向阻断条件下，可以重复加在器件上的正向电压的峰值。
此电压规定为正向转折电压值的80％。
2．反向阻断峰值电压(V PRU)
它是指在控制极断路和额定结温度下，可以重复加在器件上的反向电压的峰值。
此电压规定为最高反向测试电压值的80％。
3．额定正向平均电流(I F)
在环境温度为+40C时，器件导通(标准散热条件)可连续通过工频(即指供电网供给的电源频率．一般为50Hz或60Hz，我国规定为50Hz)正弦半波电流的平均值。
4．正向平均压降(U F)
在规定的条件下，器件通以额定正向平均电流时，在阳极与阴极之间电压降的平均值。
5．维持电流(I H)
在控制极断开时，器件保持导通状态所必需的最小正向电流。
6．控制极触发电流(Ig)
阳极与阴极之间加直流6V电压时，使可控硅完全导通所必需的最小控制极直流电流。
7．控制极触发电压(U g)
是指从阻断转变为导通状态时控制极上所加的最小直流电压。
普通小功率可控硅参数见表3-lO。
表3-10 普通小功率可控硅参数
型号额定正向平均电
流
（A）
正向阻断峰值电
压
（V）
反向阻断峰值电
压
（V）
最大
正向平均压
降
（V）
维持
电流
（mA）
控制极
触发电
压
（V）
控制
极电流
（mA）
控制极最大允许正向电
压
（V）
3CT1 1 30～3000 30～3000 1.2 ＜20 ＜2.5 ＜20 10
3CT5 5 30～3000 30～3000 1.2 ＜40 ＜3.5 ＜50 10
3CT10 10 30～3000 30～3000 1.2 ＜60 ＜3.5 ＜70 10
3CT20 20 30～3000 30～3000 1.2 ＜60 ＜3.5 ＜71 10 *正向阻断峰值电压及反向阻断峰值电压在30～3000范围内分档。
三、多种用途的可控硅
根据结构及用途的不同，可控硅已有很多不同的类型，除上述介绍的整流用普通可控硅之外还有；①快速可控硅。
这种可控硅可以工作在较高的频率下，用于大功率直流开关、电脉冲加工电源、激光电源和雷达调制器等电路中。
②双向可控硅。
它的特点是可以使用正的或负的控制极脉冲，控制两个方向电流的导通。
它主要用于交流控制电路，
如温度控制、灯光调节及直流电极调速和换向电路等。
③逆导可控硅。
主要用于直流供电车辆(如无轨电车)的调速。
④可关断可控硅。
这是一种新型可控硅，它利用正的控制极脉冲可触发导通，而用负的控制极脉冲可以关断阳极电
流，恢复阻断状态。
利用这种特性可以做成无触点开关或用于直流调压、电视机中行扫描电路及高压脉冲发生器电路等。
可控硅的用途很广泛，下面仅举两例来说明可控硅电路的工作过程。
图3-31是采用双基极管的可控硅调压电路，D1～D2组成全波桥式整流电路。
BG双基极管构成可控硅的同步触发电路(是一个张弛振荡器)。
整流电压经电阻R1降压后加在A、B两点。
整流后脉动电压的正半周通过R4、W向电容C 充电，当充电电压达到双基极管峰点电压U P时，BG由截止转为导通，电容C通过b1e结及R。
迅速放电，其放电
电流在R。
上产生一个尖脉冲，成为触发可控硅(SCR)极的触发信号，从而导致可控硅导通。
可控硅导通后其正向压降很低，所以张弛振荡器即停止工作，电源电压过零时(由于无滤波电容，故为单向脉动电压)可控硅就自动关断。
待下一个正半周到来时，电容C又充电，重复上述过程。
因而串联于整流电路的负载R L上就得到～个受控的脉冲电压。
电容C的充电速度与R4、、W及C的乘积有关，所以调节W之值，即能改变电容C充电到U，值的时间．也就可以改变可控硅的导通时间，从而改变了负载上电压的大小。
图3-32是一种利用可控硅做成的感应(接近)开关。
它是利用人体电容和电阻与电路上电容C1，并联促使氖管N导通点燃，从而在电阻R1上产生可控硅的触发信号，使可控硅导通，点着串于可控硅电路里的灯泡。
也可在电路里串接继电器，带动其他电器装置的开启或关闭。