晶闸管工作原理和作用 如何选用晶闸管

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晶闸管是一种能够控制电路中电流的半导体器件，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安培以上的则被称为大功率晶闸管。

晶闸管的优点包括：用小功率控制大功率，其放大倍数可达数十万倍；控制灵敏，反应迅速，开关速度微秒级，时间短；损耗较小，由于其本身电压只为1伏特左右；体积小，重量轻。

然而，晶闸管也有其缺点：静态、动态超载能力差；容易被误导和干扰。

晶闸管的工作原理是，在工作过程中，它的阳极（A）和阴极（K）与电源和负载连接，构成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，构成晶闸管的控制电路。

当晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，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，这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性。

晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用，门极只起触发作用。当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。

晶闸管的管芯由P型硅和N型硅组成的四层P1N1P2N2结构构成，它有三个PN结（J1、J2、J3）。从J1结构的P1层引出阳极A，从N2层引出阴极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。

晶闸管可分为普通晶闸管、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。

晶闸管还可以分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。

晶闸管可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。

晶闸管还可以分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。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。

晶闸管可分为普通晶闸管和高频（快速）晶闸管。

小功率的晶闸管，用万能表的电阻档测量，正反向都不通的两个极是A、K极，剩余一个脚就是G脚了。用R*1测量A、K两脚之间的电阻时，将表笔其中的一根表笔碰一下G极然后断开，此时不通的A、K极，除了碰G极时变成有电阻的通态以外，断开G极仍然能继续保持通态，那晶闸管就是好的。

在选择普通晶闸管时，可以用于交直流电压控制、可控整流、交流调压、逆变电源及开关电源保护等电路。

在交流开关、交流调压、交流电动机线调速、灯具线性调光及固态继电器、固态接触器等电路中，应选择双向晶闸管。

选用晶闸管时，应留有一定的功率余量，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。

晶闸管的正向压降，门极触发电压和触发电流等参数，均需满足实际电路的各项要求，偏高或偏低，均会影响晶闸管的正常工作。

晶闸管的额定电流是指环境温度为40°C的情况，超过40°C时晶闸管的容量要降低一些。

50 A以上的晶闸管必须采取强迫风冷或水冷，若风速低于标准要求，或采用自然冷却时，容量必须降低。

当晶闸管导通程度较小，对于电阻性负载，容许输出的整流电流比全导通时要相应的减小，也就是晶闸管的容量要降低使用。

晶闸管可作为可控整流器件使用，与整流器件构成调压电路，使整流电路输出电压具有可调性。

晶闸管也可作为可控电子开关使用，在很多电子产品电路中，晶闸管在大多情况下起到可控电子开关的作用，即在电路中由其自身的导通和截止来控制电路接通、断开。

小功率塑封双向晶闸管通常用作声光控灯光系统。

大、中功率塑封和铁封晶闸管通常用作功率型可控调压电路，如可调压输出直流电源等。

大功率高频晶闸管通常用作工业中，如高频熔炼炉等。

在使用晶闸管前，应进行测试与触发试验，保证器件良好，测试时严禁用兆欧表来检测管子的绝缘情况。

应装设适当的过电压、过电流保护装置，晶闸管门极电路过载能力差，要加保护装置，要有足够的门极触发电压和触发电流值。

注意晶闸管的散热条件，一般3A以下管子依靠金属管壳和引线散热，5A以上的管子都要安装散热器，20A以下靠空气自然冷却，30A以上一般需要风冷。

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