晶闸管工作原理和作用 如何选用晶闸管

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晶闸管可以控制电路中的电流，具有高可靠性和高稳定性。通常，5安培以下的晶闸管被称为小功率晶闸管，而50安培以上的则称为大功率晶闸管。

晶闸管的优点在于它能够用小功率控制大功率，其放大倍数可达数十万倍。此外，它还具有控制灵敏、反应迅速的特点，开关时间微秒级，损耗较小，自身电压仅1伏特左右。晶闸管体积小、重量轻，便于使用。

然而，晶闸管也存在一些缺点。它在静态和动态负载上表现较差，容易被误导和干扰。晶闸管的触发和控制依赖于控制电路，这使得其容易受到外部因素的影响。

晶闸管的工作原理是通过主电路和控制电路的配合实现的。在工作过程中，晶闸管的阳极（A）和阴极（K）与电源和负载连接，组成主电路，而门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成控制电路。

晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态。当承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通，这体现了晶闸管的可控特性。

一旦晶闸管导通，只要主回路电压（或电流）保持在一定范围内，晶闸管将保持导通状态，门极失去作用。当主回路电压减小到接近于零时，晶闸管将关断。

晶闸管的管芯由P型硅和N型硅组成的四层P1N1P2N2结构，具有三个PN结（J1、J2、J3），从不同的层引出阳极A、阴极K和控制极G，因此它是一种四层三端的半导体器件。

晶闸管可以分为普通晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、门极关断晶闸管（GTO）、BTG晶闸管、温控晶闸管和光控晶闸管等多种类型。

根据晶闸管的结构，可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。按照封装类型，可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管。金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种类型；塑封晶闸管则分为带散热片型和不带散热片型。

根据功率大小，晶闸管可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管。大功率晶闸管多采用金属壳封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或陶瓷封装。

晶闸管还可以分为普通晶闸管和高频（快速）晶闸管。对于小功率晶闸管，可以通过测量电阻来判断极性，用万能表的电阻档测量正反向电阻时，不通的两个极是A、K极，剩余一个脚即为G脚。通过测量A、K两脚之间的电阻，可以确认晶闸管的通断状态。

在选择晶闸管时，应考虑功率余量，其额定峰值电压和额定电流均应大于受控电路的最大工作电压和最大工作电流的1.5-2.2倍。同时，晶闸管的正向压降、门极触发电压和触发电流等参数也应满足实际电路的要求。

晶闸管的环境温度对其性能有很大影响。在40°C环境温度下，晶闸管的额定电流最大。超过40°C时，晶闸管的容量会降低。对于50 A以上的晶闸管，需要采取强迫风冷或水冷措施。在电阻性负载下，晶闸管的导通程度较小，允许的整流电流会相应减小。

晶闸管常用于可控整流和可控电子开关等场合。例如，小功率塑封双向晶闸管通常用于声光控灯光系统；大、中功率塑封和铁封晶闸管通常用于功率型可控调压电路；大功率高频晶闸管则常用于工业中的高频熔炼炉。

在使用晶闸管时，应进行触发试验，确保器件良好。同时，应装设适当的过电压、过电流保护装置。晶闸管的散热条件也很重要，通常3A以下的管子依靠金属管壳和引线散热，5A以上的管子都需要安装散热器。20A以下的管子靠空气自然冷却，30A以上的一般需要风冷。

在安装或更换管子时，要保证晶闸管与散热器之间的接触紧密，避免发生过热和绝缘降低现象。