晶闸管
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理
引言概述：
晶闸管是一种常用的电子器件，广泛应用于电力控制和调节领域。本文将详细介绍晶闸管的工作原理，包括晶闸管的基本结构、工作原理和应用。
一、晶闸管的基本结构
1.1 PN结的构成
晶闸管由四层半导体材料构成，其中包含两个PN结。PN结是由P型半导体和N型半导体材料的结合形成的。P型半导体富含正电荷，N型半导体富含负电荷。
1.2 门极结构
晶闸管的门极结构由控制电极和发射极组成。控制电极通常是一个金属接触，用于控制晶闸管的导通和截止。
1.3 结构特点
晶闸管的结构特点是具有双向导电性，即可以在正向和反向电压下导电。此外，晶闸管还具有高压、大电流、高频等特点。
二、晶闸管的工作原理
2.1 导通状态
当晶闸管的控制电极施加正向电压时，PN结会形成一个导通通道，电流可以通过晶闸管流动。此时，晶闸管处于导通状态。
2.2 截止状态
当晶闸管的控制电极施加反向电压时，PN结会被反向偏置，导通通道被阻断，电流无法通过晶闸管。此时，晶闸管处于截止状态。
2.3 触发条件
晶闸管的导通需要满足一定的触发条件。当控制电极施加正向电压时，需要在控制电极和发射极之间加入一个触发脉冲，以激活晶闸管的导通。
三、晶闸管的应用
3.1 电力控制
晶闸管可以用于电力控制领域，如交流电压调节、交流电流控制、交流电压变换等。通过控制晶闸管的导通和截止，可以实现对电力的精确控制。
3.2 频率变换
晶闸管的高频特性使其非常适适合于频率变换。通过控制晶闸管的导通时间和截止时间，可以实现对输入信号频率的变换。
3.3 电动机控制
晶闸管可以用于电动机控制，通过控制晶闸管的导通和截止，可以实现对电动机的启动、住手和调速。
晶闸管介绍
晶闸管介绍：晶闸管是一种大功率开关型半导体器件，具有硅整流器件的特性。1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化。晶闸管是PNPN 四层半导体结构，有三个极：阳极、阴极和控制极。它能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制，被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
晶闸管具有硅整流器件的特性，因此能够在高电压、大电流条件下工作。在实际应用中，晶闸管的导通和截止状态可以通过控制极触发电流来实现控制。在正向电压条件下，晶闸管内部两个等效三极管均处于截止状态，此时晶闸管是截止的。当控制极上施加触发电流时，晶闸管内部等效三极管导通，晶闸管进入导通状态。在导通状态下，控制极失去作用，即使控制极上施加反向电压，晶闸管仍然保持导通状态。要使晶闸管截止，需要使其阳压为零或为负，或将阳压减小到一定程度，使流过晶闸管的电流小于维持电流，晶闸管才自行关断。
此外，晶闸管具有正向和反向特性。在正向特性下，只有很小的正向漏电流；在反向特性下，需要施加反向电压才能使晶闸管导通。因此，在实际应用中需要根据具体电路要求选择合适的晶闸管类型和规格。
晶闸管的工作原理及应用
晶闸管的工作原理及应用
晶闸管是一种半导体器件，它可以控制和放大电流。晶闸管具有以下几个主要部分：PN结、栅极、阳极和触发极。晶闸管的工作原理是由PN结的导通和截止状态之间的转换来完成的。
晶闸管的工作原理如下：
1. PN结导通：当晶闸管的栅极电压为零时，PN结处于正向偏置状态，导通状态。电流可以从阳极流向触发极，并且电流可以在晶闸管上形成一个低阻态。
2. PN结截止：当晶闸管的栅极电压大于阈值电压（通常为0.6V）时，PN结处于反向偏置状态，截止状态。此时电流无法流过晶闸管，晶闸管上的电压为源电压（通常为几十伏）。
3. 触发控制：当需要导通晶闸管时，可以通过一个脉冲信号或电流输入到触发极，使晶闸管从截止状态转换为导通状态。当晶闸管被触发后，它将保持导通状态直到重新施加反向电压或将栅极电压降至零。
晶闸管的应用非常广泛，主要有以下几个方面：
1. 电力调节：晶闸管可以通过控制导通时间和截止时间来改变电流的大小，从而实现对电力的调节。它广泛应用于变频调速、电机启动控制、磁控管发射脉冲
控制等领域。
2. 电能控制：晶闸管可以用于电能的控制和转换。例如，晶闸管可以实现电能的变换和分配，用于电力系统的能量调度和优化。
3. 交流电压调节：晶闸管可以用于控制交流电压的大小和频率。通过控制晶闸管的导通角度，可以实现对交流电压的变压和调节。
4. 光、声、热控制：晶闸管可以用于控制光、声和热能的输出。例如，晶闸管可用于控制光的强弱和频率，用于光通信和光电子设备。
5. 电源开关：晶闸管可以用作高压、高电流的开关，用于开关电源和电能传输系统。
晶闸管的结构以及工作原理
晶闸管的结构以及工作原理
晶闸管是一种异型双极结构的电子器件，由三层PNPN结构组成。它
的结构和工作原理可以分为几个方面进行介绍。
1.结构
晶闸管由P型和N型半导体材料交叉组成的四层PNPN结构，形成了
三个PN结的结构，即P1-N1-P2-N2、两个P型区域称为主极（anode，A）和触发极（gate，G），两个N型区域称为P型区域的发射层（emitter，E）和P型区域的集电层（collector，C）。晶闸管的主极两端接有外部
电源，而触发极一般连接到控制电路。
2.工作原理
当晶闸管的控制电极施加一个低于临界电压的阳极电压时，即晶闸管
处于关断状态，没有电流通过。当控制电极施加一个高于临界电压的阳极
电压时，即晶闸管处于导通状态，电流可以通过。
晶闸管的导通过程可以分为四个阶段：保持阶段、启动阶段、加强阶
段和饱和阶段。
-保持阶段：当触发电压上升时，晶闸管开始导通，但此时并没有电
流通过。主极处于反向偏置，控制电压从触发极上扩展到集电极端，使得
内部的PNPN结正向偏置。
-启动阶段：当控制电压达到晶闸管的启动电压时，发射极和集电极
之间的电流开始增加。这个过程是正反馈的，因为电流的增加会引起发射
层电压的降低，从而增加集电层电压。这种正反馈的作用会使晶闸管持续
导通而不需要保持电流。
-加强阶段：在启动阶段之后，电流从发射层向集电层继续增加，响应时间非常快，仅为纳秒级别。晶闸管的涉及电压变小，其间接穿晶闸管的电流开始逐渐加强。
-饱和阶段：在集电极电流和发射极电流足够大的情况下，晶闸管进入饱和状态，其电压降只有几个伏特，并且电流保持在一个稳定的值。
晶闸管介绍
晶闸管
1.晶闸管概念 (2)
2.晶闸管工作原理 (2)
3.晶闸管特性 (3)
4.晶闸管参数 (4)
5.双向可控硅象限 (6)
6.双向可控硅应用 (7)
7.DIAC (9)
8.SIDAC (10)
1.晶闸管概念
可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 简称SCR，是一种大功率电器元件，也称晶闸管。可实现用小功率控件控制大功率设备。
可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种。双向可控硅也叫三端双向可控硅，简称TRIAC。双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接，这种可控硅具有双向导通功能。其通断状态由控制极G决定。在控制极G上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。
晶闸管的开关时间较长，允许的电流上升率较小，因此工作频率受到限制。当在较高频率工作时，因开关损耗随频率升高而增加，导致器件发热。
它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N 型半导体引出的电极叫阴极K。
单向可控硅（SCR）：
1）单向可控硅承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，单向可控硅都处于反向阻断状态。
2）单向可控硅承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下单向可控硅才导通。这时单向可控硅处于正向导通状态。
3）单向可控硅在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，单向可控硅保持导通，即单向可控硅导通后，门极失去作用。门极只起触发
作用。
4）单向可控硅在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零（维持电流以下）时，单向可控硅自动关断。
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理
晶闸管（Thyristor）是一种具有双向导通特性的电子器件，常用于电力控制和
电能变换领域。它由四层半导体材料构成，包括两个PN结，其中一个是P型材料，另一个是N型材料。晶闸管的工作原理可以分为四个阶段：关断状态、触发状态、导通状态和关断状态。
1. 关断状态：
当晶闸管未被触发时，处于关断状态。在这种状态下，PN结两侧的电压达到
了反向击穿电压，使晶闸管处于高阻态。此时，惟独当外部触发信号到达时，晶闸管才会进入下一个阶段。
2. 触发状态：
当外部触发信号到达时，晶闸管进入触发状态。触发信号可以是电压脉冲、电
流脉冲或者光信号等。在触发状态下，晶闸管的PN结会发生正反馈，使得晶闸管
内部的电流增加。当电流增加到一定程度时，晶闸管会进入下一个阶段。
3. 导通状态：
一旦晶闸管被触发，它就会进入导通状态。在导通状态下，晶闸管的PN结两
侧的电压降低到一个很低的值，使得晶闸管能够承受较大的电流。晶闸管的导通状态会向来保持，直到电流下降到一个很低的水平或者外部的关断信号到达。
4. 关断状态：
当电流下降到一个很低的水平或者外部的关断信号到达时，晶闸管会进入关断
状态。在关断状态下，晶闸管的PN结两侧的电压恢复到初始的高阻值，晶闸管再
也不导通。
晶闸管的工作原理可以通过控制触发信号的时机和持续时间来实现电力控制和电能变换。通过改变触发信号的时机，可以控制晶闸管的导通时间，从而改变电路中的电流波形。通过改变触发信号的持续时间，可以控制晶闸管的平均电流值，从而实现对电路的功率控制。
总结：
晶闸管的工作原理是基于PN结的正反馈效应，通过触发信号的控制来实现导通和关断。它在电力控制和电能变换领域有着广泛的应用，如交流调压、交流机电控制、逆变器等。了解晶闸管的工作原理对于理解电力电子设备的工作原理和应用具有重要意义。
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理
引言概述：
晶闸管是一种重要的电子器件，广泛应用于电力控制和电子调节领域。了解晶闸管的工作原理对于理解其应用和故障排除至关重要。本文将详细介绍晶闸管的工作原理，包括晶闸管的结构、特性和工作方式。
一、晶闸管的结构
1.1 硅基材料：晶闸管的主要材料是硅，因其具有较好的电特性和热特性而被广泛应用。
1.2 PN结：晶闸管由两个PN结组成，其中一个PN结被称为控制结，另一个PN结被称为终端结。
1.3 门极结：晶闸管的控制结上有一个附加的门极结，通过控制门极上的电压来控制晶闸管的导通和截止。
二、晶闸管的特性
2.1 可控性：晶闸管的导通和截止状态可以通过控制门极上的电压来实现，具有可控性。
2.2 双向导通性：晶闸管可以在正向和反向电压下导通，具有双向导通性。
2.3 高电压和高电流承受能力：晶闸管能够承受较高的电压和电流，适用于高功率电子设备的控制。
三、晶闸管的工作方式
3.1 导通状态：当门极结施加正向电压时，晶闸管处于导通状态，电流可以从终端结流过。
3.2 截止状态：当门极结施加反向电压时，晶闸管处于截止状态，电流无法通过终端结。
3.3 触发方式：晶闸管可以通过正向或负向的脉冲电压来触发，使其从截止状态转变为导通状态。
四、晶闸管的应用
4.1 电力控制：晶闸管可以用于电力调节、电压变换和电流控制等领域，实现对电力的精确控制。
4.2 电子调节：晶闸管可以用于调节电子设备的亮度、速度和功率等，提高设备的性能和效率。
4.3 高频电子设备：晶闸管具有快速开关速度和较低的开关损耗，适用于高频电子设备的控制和调节。
晶闸管及应用
高阻抗
总结词
晶闸管在截止状态下具有高阻抗特性，能够 承受较高的反向电压。
详细描述
晶闸管在截止状态下，其阳极和阴极之间的 电阻值非常大，能够承受数百伏甚至更高的 反向电压。这使得晶闸管在逆变器、开关电 源等需要高电压、大电流的应用中具有广泛 的应用。
快速切换
总结词
晶闸管具有快速切换的特性，能够实 现高速的通断控制。
总结词
晶闸管的结构包括阳极、阴极和栅极三个电极，以及P型和N型半导体材料形成的PN结。
详细描述
晶闸管的结构通常由硅或锗的P型和N型半导体材料交替排列形成PN结，并分别引出阳极、阴 极和栅极三个电极。阳极通常与P型材料连接，阴极通常与N型材料连接，而栅极则用于控制 PN结的开关特性。
02
晶闸管的应用
详细描述
通过改变晶闸管的导通角或触发脉冲的相位，可以调节电机 输入电压的波形，从而实现电机的调速和软启动。这种控制 方式具有节能、高效、可靠等优点，广泛应用于工业自动化 和电动车等领域。
电子设备开关
总结词
晶闸管作为电子设备开关，具有快速、可靠、低损耗等特点。
详细描述
在电子设备中，晶闸管常被用作电源开关、信号开关等，用于实现设备的电源控 制、信号传输等功能。由于其快速响应和低损耗特性，晶闸管在电子设备中具有 广泛的应用前景。
详细描述
开关电源和逆变电源是现代电子设备中不可或缺的部分，而晶闸管作为其中的关键元件，可以实现高 效率、高可靠性的电能转换。通过调节晶闸管的导通和关断，可以控制电源的输出电压和电流，满足 不同设备的用电需求。
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理
晶闸管（Thyristor）是一种半导体器件，具有双向导通的特性，可以将电流控
制在一个方向上。它是由四个层的PNPN结构组成，其中两个PN结构被称为控制
极（Gate）和主极（Anode），另外两个PN结构则被称为绝缘极（Cathode）和主极。
晶闸管的工作原理如下：
1. 关断状态：当晶闸管的控制极与主极之间的电压小于其阈值电压时，晶闸管
处于关断状态。此时，晶闸管的控制极和主极之间的电阻非常高，几乎不导电。
2. 触发状态：当控制极与主极之间的电压超过晶闸管的阈值电压时，晶闸管将
进入触发状态。在触发状态下，晶闸管的控制极和主极之间的电阻会急剧下降，从而导致电流开始流动。
3. 导通状态：一旦晶闸管进入触发状态，只要主极电流超过晶闸管的保持电流（Holding Current），晶闸管将保持导通状态。在导通状态下，晶闸管的控制极和
主极之间的电阻非常低，几乎可以看作是导线。
4. 关断状态恢复：当主极电流降低到零或低于晶闸管的保持电流时，晶闸管将
自动恢复到关断状态。此时，控制极和主极之间的电阻再次变得非常高，不再导电。
晶闸管的工作原理可以通过一个简单的电路来说明。假设有一个直流电源、一
个负载和一个晶闸管。当晶闸管的控制极与主极之间的电压超过阈值电压时，晶闸管进入触发状态，电流开始流动。流过负载的电流可以通过控制极与主极之间的电压来控制。
晶闸管在实际应用中具有许多优点。首先，它具有较高的开关速度和较低的开
关损耗，可以实现高效率的能量转换。其次，晶闸管具有较高的电压和电流承受能力，可以应对大功率电路的需求。此外，晶闸管还具有稳定性好、寿命长等优点。
晶闸管的作用
晶闸管的作用
晶闸管（thyristor）是一种半导体器件，具有正向导通和反向截止功能。它广泛应用于电力控制和电子电路中，其作用主要有以下几个方面：
1. 电能控制：晶闸管可以控制电能的通断。在电力系统中，晶闸管可作为电源的开关，通过控制其导通和截止，实现电能的控制和调节，如电压调节、功率控制等。另外，晶闸管还可用于实现直流电的交流变换，将直流电能转化为交流电能。
2. 电压逆变：晶闸管能够将直流电源的电压变换为交流电源的电压。其原理是通过交流电源对晶闸管进行周期性的触发，使其在正半周期内导通，而在负半周期内截止，从而实现电压的逆变。这种特性使晶闸管在逆变器（inverter）中得到广泛应用，如逆变焊机、太阳能逆变器等，能够将直流能源转换为交流能源。
3. 直流电源的变压：晶闸管可用于控制直流电源的变压。通过控制晶闸管的开通角度和关断角度，可以控制直流电源提供给负载的电压大小和稳定性，实现直流电源的稳压变压功能。这种应用常见于直流调速、直流电源调整等领域。
4. 电流控制：晶闸管可实现对电流的控制。通过触发晶闸管的管脚，控制其开通，从而实现对电流的控制。在电力系统中，晶闸管可以用于调整、控制电源对负载的电流，以实现对负载的保护和控制。
总之，晶闸管作为一种重要的半导体器件，在电力控制和电子电路中具有重要的作用。它可以用于电能的控制和调节，实现电压逆变和变压、电流控制等功能，广泛应用于电力系统中的电力控制、电力调节、变频调速等领域，同时也应用于电子电路中的开关、电流控制等方面。其独特的特性和广泛的应用领域，使得晶闸管在现代电力和电子领域中得到了广泛的应用和推广。
晶闸管的结构与工作原理
晶闸管的结构与工作原理
晶闸管（Thyristor），又称为双极型晶体管，是一种半导体器件，具有可控的开关特性。它广泛应用于电力电子设备、变流器、电机
驱动器等领域。本文将详细介绍晶闸管的结构和工作原理。
一、晶闸管的结构
晶闸管由四个半导体层组成，分别是P型半导体（阳极）、N
型半导体、P型半导体（门极）和N型半导体。整个结构组成了一
个PNPN的结构，类似于一个双极型晶体管，但晶闸管比双极型晶
体管多了一个所有电流都能通过的门极。
在晶闸管结构中，阳极和门极是两个主要的电极。阳极承受电流，而门极用于控制晶闸管的导通和关断。在正常工作状态下，阳
极上的电压高于门极，晶闸管处于关断状态。只有当门极施加一个
合适的触发脉冲时，晶闸管才能实现导通，形成通路，电流开始流动。
晶闸管还具有反并联二极管，它被连接在晶闸管的两个半导体
层之间。它的作用是提供反向偏置，以避免晶闸管在关断状态下被
击穿。同时，反并联二极管还能够保护晶闸管免受反向电压的损害。
二、晶闸管的工作原理
晶闸管的工作原理可以分为三个阶段：关断状态、触发状态和
导通状态。
1. 关断状态：
在关断状态时，门极的控制电压低于晶闸管的临界触发电压。
此时，PNPN结构的两个PN结正向偏置，形成一个高反向电压，
导致整个结构处于关断状态。晶闸管的主要特点是具有很高的绝缘
能力，能够承受很高的反向电压。
2. 触发状态：
当门极施加一个合适的触发脉冲时，晶闸管就会从关断状态切
换到触发状态。触发脉冲使得PN结发生反向电流扩散，导致PN
结正向偏置被打破。一旦PN结正向偏置被打破，PNPN结构中的
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理
晶闸管（Thyristor）是一种半导体器件，具有单向导通特性，可以控制高电压
和高电流。它是由四个半导体材料层交替堆叠而成的结构。晶闸管的工作原理是基于PN结的导通和截止特性。
晶闸管的结构由三个PN结组成，分别是控制极（G）和两个主极（A和K）。其中，控制极连接到PN结的中间，主极A连接到PN结的正极，主极K连接到
PN结的负极。当没有外部控制信号时，晶闸管处于关断状态。
晶闸管的工作分为四个阶段：关断状态、触发状态、导通状态和关断状态。
1. 关断状态：当没有外部控制信号时，晶闸管处于关断状态。此时，晶闸管的
控制极与主极之间的PN结处于反向偏置状态，无法导通电流。
2. 触发状态：当给控制极施加一个正向的触发脉冲信号时，PN结的反向偏置
被破坏，形成一个导通通道。这个过程称为触发，触发信号可以来自于外部电路或者其他晶闸管。
3. 导通状态：一旦晶闸管被触发，导通通道会形成，并且晶闸管开始导通电流。此时，晶闸管的控制极与主极之间的PN结处于正向偏置状态，导通通道的电阻非
常低，几乎可以忽稍不计。
4. 关断状态：当晶闸管导通电流后，惟独当电流降至零或者外部控制信号消失时，晶闸管才会自动关断。此时，晶闸管的控制极与主极之间的PN结恢复到反向
偏置状态，导通通道关闭，电流无法通过。
晶闸管的工作原理可以通过控制信号来实现对电路的开关控制。通过控制信号
的不同，可以实现不同的电路应用，如交流电的调节、电流的保护等。
需要注意的是，晶闸管在导通状态下会有一定的压降，因此在实际应用中需要
考虑电压和电流的额定值，以确保晶闸管能够正常工作并不受损坏。
晶 闸 管
晶闸管
晶闸管的结构与外形
四层PNPN结构 三个引出电极
阳极A，阴极K 门极(控制极)G
2
晶闸管
晶闸管的工作原理
➢ 等效为两个晶体管VT1和 VT2串级而成
➢ 工作过程
UGK>0→产生IG→VT2通→产生 IC2→VT1通→IC1↑→ IC2↑→出 现强烈的正反馈，VT1和VT2完 全饱和，SCR导通。
பைடு நூலகம்
额定电流选择：
IT(AV)
ksai
222 1.57
2
141A
(ksai 2)
16
课堂思考
2、正弦全波整流电流波形状态
17
课堂思考
实际波形的平均值:
I AV
1 π
π 0
Im
s in td(t )
2Im π
实际波形的有效值:
Irms
1 π
π
0 (Im
sin t)2 d(t)
Im 2
实际波形的波形系数:
通态（峰值）电压UTM
某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压
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晶闸管
晶闸管主要参数
➢ 额定电流
通态平均电流IT(AV)
即额定电流，环境温度40C、规定的冷却条件下，允许连续流过 的单相工频正弦半波电流的最大平均值。
实际应用时按电流有效值相等的原则来选取额定电流。
晶闸管结构和工作原理
晶闸管结构和工作原理
晶闸管是一种电力电子器件，主要用于交流电的控制。它具有可控硅
的性质，可用于控制高功率电路中的电流和电压。下面将详细介绍晶闸管
的结构和工作原理。
晶闸管的结构：
晶闸管主要由四个层状结构的半导体材料构成，分别为N型半导体层、P型半导体层、N型半导体层和P型半导体层。其中，两个N型半导体层
分别为阳极和阴极，两个P型半导体层分别为控制电极和控制极。这四个
层状结构组成了一个PNPN的结构，在两个P型半导体层之间形成一个N
型的电流通道。
晶闸管的工作原理：
晶闸管的工作原理可以分为四个阶段：关断状态、触发状态、导通状
态和自关断状态。
1.关断状态：当晶闸管两端的电压低于其耐压能力时，晶闸管处于关
断状态。此时，晶闸管的正向和反向电阻非常大，几乎不导电。
2.触发状态：当控制电极施加一个正向电压时，会在控制电极和阳极
之间形成一个小电流。这个小电流被称为触发电流，它可以激活和控制晶
闸管的导通。
3.导通状态：当晶闸管的控制电极施加一个足够的触发电流时，晶闸
管可以从关断状态转变为导通状态。此时，晶闸管会变为低电阻状态，导
通电流流过。
4.自关断状态：当晶闸管处于导通状态时，只有当电流降至零或通过
一个负电流触发时，晶闸管才能自动返回关断状态。此时，通过断开控制
电路或通过反向电流将晶闸管的控制电极电压逆向极化，晶闸管会自动关断。
晶闸管的应用：
晶闸管作为一种可控硅器件，具有广泛的应用。主要有以下几个方面：
1.交流电控制：晶闸管可以用于控制交流电的电流和电压，如家电中
的电炉、实验室中的变压器和电机控制等。
晶闸管的作用、结构及特点工作原理详解
晶闸管的作用、结构及特点工作原理详解
晶闸管的作用：
晶闸管是一种重要的电力控制器件，晶闸管在电子和电力领域中发挥着关键的作用。晶闸管主要功能是控制电流流动，实现电力的开关和调节。以下是晶闸管的主要作用：
电力开关控制：
晶闸管可以作为电力开关，控制电路的通断。当晶闸管的控制电压达到一定水平时，晶闸管会从关断状态切换到导通状态，允许电流通过。这种开关特性使得晶闸管在电力系统的分配和控制中得到广泛应用，如控制电机、电炉、电灯等。
电流调节和变流：
通过控制晶闸管的触发角，可以调整电路中的电流大小，实现电流的精确调节。这在需要精确控制电流的应用中非常有用，如电阻加热、交流电动机调速等。
交流-直流转换：
晶闸管可以将交流电转换为直流电，这在一些特定的应用中很有用，如直流电动机的驱动、直流电源的获取等。
电压控制：
晶闸管还可以用来控制电路的电压，通过控制晶闸管的触发角来调整电压波形，实现对电路的电压进行调节。
电力因数校正：
晶闸管可以用来改善电力系统的功率因数。通过控制晶闸管的导通角，可以在电路中产生一定的谐波电流，从而改善系统的功率因数。
电力稳定性提升：在电力系统中，晶闸管可以用于调整电压和电流，从而提高电力系统的稳定性，降低电力系统中的电压波动和电流浪涌。
晶闸管的结构：
晶闸管是一种四层半导体器件，其结构由多个半导体材料层交替排列而成。晶闸管的核心结构是PNPN四层结构，由两个P型半导体层和两个N型半导体层组成。以下是晶闸管的结构分解：N型区域（N-region）：
晶闸管的外层是两个N型半导体区域，通常被称为N1和N2。这两个区域在晶闸管的工作中起到了电流的传导作用。
晶闸管的类型及应用
晶闸管的类型及应用
晶闸管（Thyristor）是一种半导体器件，是由四个层状结构的PNPN结构组成的，其中两个PN结为控制极，另外两个PN结为输出极。常见的晶闸管有三个主要类型，分别为可控硅（SCR）、双向可控硅（Triac）和反向可控三极晶闸管（RCT）。
可控硅（SCR）是晶闸管的一种常见类型，它只允许电流在一个方向上流动。当控制极施加一个正脉冲时，SCR被打开并允许电流通过，直到电流降至零或检测到负脉冲为止。SCR具有非常高的电流承载能力和耐压能力，因此在高功率控制和电力系统应用中被广泛使用。它们常用于电机调速、电压调节、充电电路等领域。
双向可控硅（Triac）是一种双向可控晶闸管，它可以在电流的正半周期和负半周期中都可以导通。Triac可以用来控制交流电设备的功率，如调光器、热控器、电动工具等。由于Triac具有双向导通性，它也可以用于交流电的改变相位控制。
反向可控三极晶闸管（RCT）是一种在一定的工作原理下使用的特殊晶闸管，它具有单向导通的特性。在电流正半周期时，RCT工作状态与普通SCR相同，但在电流负半周期时，它会停止导通。因此，RCT通常用于需要有选择地控制交流电流的电路，如液压泵控制、交流电弧焊机等。
晶闸管是半导体器件的一种，优点包括可靠性高、寿命长、易于控制，并且可承
受高电流和高压。因此，晶闸管在许多应用中都发挥了重要作用。
首先，晶闸管常用于交流电控制。例如，通过对晶闸管的触发电压和触发角进行调整，可以精确地控制交流电的导通时间，从而实现交流电的调光、温度控制等功能。
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课堂教学安排
晶闸管的结构及性能特点
(一）普通晶闸管
普通晶闸管（SCR）是由PNPN四层半导体材料构成的三端半导体器件，三个引出端分另为阳极A、阴极K和门极G、图8-4是其电路图形符号。
普通晶闸管的阳极与阴极之间具有单向导电的性能，其内部可以等效为由一只PNP 晶闸管和一只NPN晶闸管组成的组合管，如图8-5所示。
当晶闸管反向连接（即A极接电源负端，K极接电源正端）时，无论门极G所加电压是什么极性，晶闸管均处于阻断状态。当晶闸管正向连接（即A极接电源正端，K极接电源负端）时，若门极G所加触发电压为负时，则晶闸管也不导通，只有其门极G 加上适当的正向触发电压时，晶闸管才能由阻断状态变为导通状态。此时，晶闸管阳极A极与阴极K极之间呈低阻导通状态，A、K极之间压降约为1V。
普通晶闸管受触发导通后，其门极G即使失去触发电压，只要阳极A和阴极K之间仍保持正向电压，晶闸管将维持低阻导通状态。只有把阳极A电压撤除或阳极A、阴极K
之间电压极性发生改变（如交流过零）时，普通晶闸管才由低阻导通状态转换为高阻阻断状态。普通晶闸管一旦阻断，即使其阳极A与阴极K之间又重新加上正向电压，仍需在门极G和阴极K之间重新加上正向触发电压后方可导通。
普通晶闸管的导通与阻断状态相当于开关的闭合和断开状态，用它可以制成无触点电子开关，去控制直流电源电路。
（二）双向晶闸管
双向晶闸管（TRIAC）是由NPNPN五层半导体材料构成的，相当于两只普通晶闸管反相并联，它也有三个电极，分别是主电极T1、主电极T2和门极G。图8-6是双向晶闸管的结构和等效电路，图8-7是其电路图形符号。
双向晶闸管可以双向导通，即门极加上正或负的触发电压，均能触发双向晶闸管正、反两个方向导通。图8-8是其触发状态。
当门极G和主电极T2相对于主电极T1的电压为正（V T2＞V T1、V G＞V T1）或门极G
和主电极T1相对于主电极T2的电压为负（V T1＜V T2、V G＜V T2）时，晶闸管的导通方
向为T2→T1此时T2为阳极，T1为阴极。
当门极G和主电极T1相对于主电极T2为正（V T1＞V T2、V G＞V T2）或门极G和主电极
T2相对于主电极T1为负（V T2＜V T1、V G＜V T1）时，则晶闸管的导通方向为T1→T2，此
时T1为阳极，T2为阴极。
双向晶闸管的主电极T1与主电极T2间，无论所加电压极性是正向还是反向，只要门极
G和主电极T1（或T2）间加有正、负极性不同的触发电压，满足其必须的触发电流，
晶闸管即可触发导通呈低阻状态。此时，主电极T1、T2间压降约为1V左右。
双向晶闸管一旦导通，即使失去触发电压，也能继续维持导通状态。当主电极T1、T
电流减小至维持电流以下或T1、T2间电压改变极性，且无触发电压时，双向晶闸管阻2
断，只有重新施加触发电压，才能再次导通。
（三）门极关断晶闸管
门极关断晶闸管（GTO）（以P型门极为例）是由PNPN四层半导体材料构成，其三个电极分别为阳极A、阴极K和门极G，图8-9是其结构及电路图形符号。
门极关断晶闸管也具有单向导电特性，即当其阳极A、阴极K两端为正向电压，在门极G上加正的触发电压时，晶闸管将导通，导通方向A→K。
在门极关断晶闸管导通状态，若在其门极G上加一个适当有负电压，则能使导通的晶闸管关断（普通晶闸管在靠门极正电压触发之后，撤掉触发电压也能维持导通，只有切断电源使正向电流低于维持电流或加上反向电压，才能使其关断）。
（四）光控晶闸管
光控晶闸管（LAT）俗称光控硅，内部由PNPN四层半导体材料构成，可等效为由两只晶体管和一只电容、一只光敏二极管组成的电路。如图8-10所示。
由于光控晶闸管的控制信号来自光的照射，故其只有阳极A和阴极K两个引出电级，门极为受光窗口（小功率晶闸管）或光导纤维、光缆等。
当在光控晶闸管的阳极A加上正向电压、阴极K上加负电压时，再用足够强的光照射一下其受光窗口，晶闸管即可导通。晶闸管受光触发导通后，即使光源消失也能维持导通，除百加在阳极A和阴极K之间的电压消失或极性改变，晶闸管才能关断。
光控晶闸管的触发光源有激光器、激光二极管和发光二极管等。
（五）逆导晶闸管
逆导晶闸管（RCT）俗称逆导可控硅，它在普通晶闸管的阳极A与阴极K间反向并联了一只二极管（制作于同一管芯中）如图8-11所示。
逆导晶闸管较普通晶闸管的工作频率高，关断时间短、误动作小，可广泛应用于超声波电路、电磁灶、开关电源、电子镇流器、超导磁能储存系统等领域。
（六）BTG晶闸管
BTG晶闸管也称程控单结晶体管PUT，是由PNPN四层半导体材料构成的三端逆阻型晶闸管，其电路图形符号，内部结构和等效电路见图8-12。
BTG晶闸管的参数可调，改变其外部偏置电阻的阻值，即可改变BTG晶闸管门极电压和工作电流。它还具有触发灵敏度高、脉冲上升时间短、漏电流小、输出功率大等优点，被广泛应用于可编程脉冲电路、锯齿波发生器、过电压保护器、延时器及大功率晶体管的触发电路中，既可作为小功率晶闸管使用，还可作为单结晶体管〔双基极二极管（UJT）〕使用。
（七）温控晶闸管
温控晶闸管是一种新型温度敏感开关器件，它将温度传感器与控制电路结合为一体，输出驱动电流大，可直接驱动继电器等执行部件或直接带动小功率负荷。
温控晶闸管的结构与普通晶闸管的结构相似（电路图形符号也与普通晶闸管相同），也是由PNPN半导体材料制成的三端器件，但在制作时，温控晶闸管中间的PN结中注入了对温度极为敏感的成分（如氩离子），因此改变环境温度，即可改变其特性曲线。在温控晶闸管的阳极A接上正电压，在阴极K接上负电压，在门极G和阳极A之间接入分流电阻，就可以使它在一定温度范围内（通常为–40~+130℃）起开关作用。温控晶闸管由断态到通态的转折电压随温度变化而改变，温度越高，转折电压值就越低。
（八）四极晶闸管