晶闸管

晶闸管

1、认识

1.1 晶闸管的表示方法

晶闸管是晶体闸流管(Thyristor)的简称，俗称可控硅，它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。它有三个极：阳极（A）、阴极（K）和门极（或控制极）（G）。电力电子上常用的单向晶闸管KP5A/1000V 作为整流器件。电子学上常用2P4M。

双向晶闸管的三个极分别为：第一阳极A1，第二阳极A2和控制极G。

1.2 晶闸管的种类

1）按关断、导通及控制方式分类

晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管（单向晶闸管）、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。

2）按引脚和极性分类

晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。

3）按封装形式分类

晶闸管按其封装形式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。其中，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。

4）按电流容量分类

晶闸管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。通常，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。

5）按关断速度分类

晶闸管按其关断速度可分为普通晶闸管和高频（快速）晶闸管。

下图是晶闸管的电路图形符号和晶闸管的外形。

1.3 晶闸管的工作原理

1.3.1 晶闸管工作电路的组成

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

1.3.2 晶闸管的工作条件

1）晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态。

2）晶闸管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能导通。

3）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。

4）晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。

1.3.3 普通晶闸管的工作原理

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。

1.4 晶闸管的作用

晶闸管具有硅整流器件的特性，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。

2、测试与判别好坏

2.1 单向可控硅的检测（2P4M）

1）选择万用表二极管档，用红黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电压降,至找出读数为650mV左右的一对引脚，此时红笔接的引脚为控制极G，黑笔接的引脚为阴极

K，另—空脚为阳极A。

2）将红笔接已判断了的阳极A，黑表笔仍接阴极K，此时万用表没有读数，用短接线瞬间短接阳极A和控制极G，此时万用表读数为700mV左右。如阳极A接黑表笔，

阴极K接红表笔时，按照上述方法,万用表应无读数，如果万用表仍然还有读数，

则说明该单向可控硅已击穿损坏。

2.2 双向可控硅的检测

1）选择万用表选二极管档，用红黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电压降至,找出有读数的一对引脚，此时红笔接的引脚为控制极G，黑笔接的引脚为第一阳极A1，另—空脚为第二阳极A2。

2）再仔细测量A、G极间正反向电压降，读数相对较大的那次测量的红表笔所接的引脚为第一阳极A1，黑表笔所接引脚为控制极G。

3）确定A1、G极后，将黑表笔接已确定了的第二阳极A2，红表笔接第一阳极A1，此时万用表无读数。再用短接线将A2、G极瞬间短接，给G极加上正向触发电压，此

时万用表有读数。随后断开A2、G极短接线，万用表仍然保持读数。

4）互换红黑表笔接线，红表笔接第二阳极A2，黑表笔接第一阳极A1，此时万用表无读数。再用短接线将A2、G极瞬间短接，给G极加上正向触发电压，此时万用表有

读数。随后断开A2、G极短接线，万用表仍然保持读数。

5）符合以上规律，说明被测双向可控硅管未损坏且三个引脚极性判断正确。

2.3 可控硅系列

2.3.1测试器具

1) 万用表。

2) DJK06挂件上给定模块。

3) DJK09挂件上调压和整流模块。

4) D42挂件。

2.3.2 测试方法

2.3.2.1 KP5A-1000V的测试方法

用万用表的红、黑两表笔测量可控硅的门极（G）和阴极（K）之间的阻值应大于50Ω。KP5A-1000的图示如下图：A：阳极，K：阴极G：门极；参数表示的意思是：5A是额定工作

电流，1000V是最高耐压值。

在测量过程中要用红表笔接“G”，黑表笔接“K”，阻值应在50Ω以上，但是将红，黑表笔反过来，用红表笔接“K”，黑表笔接“G”，此时测量的阻值应大于上面测量的阻值；即RGK＜RKG，符合以上的条件才是合格的。

2.3.2.2 MTC20A-1600V的测试方法

它用在大电流的回路中，它的结构如下图：它是两个可控硅封装成一个整体，并将A1，K2接在一起。A：阳极，K：阴极G：门极，只是有两组用数字区分一下。20A是额定工作电流，1600V是最高耐压值。

我们采用下面的方法来测量KP5A-1000和MTC20A-1600V都可以用下图来测量的，接线图如下：

测试接线图

测试过程：对于KP5A-1000来说，用万用表测量门极和阴极的阻值是可以的，但对于MTC20A-1600V来说，它是大电流器件，门极和阴极的阻值很小，只好用上图的方法测量了，它是两个封装在一起，测量时要注意每个可控硅的三个引出端，对应的三个极，即“G”、“K”、“A”。

按上图接线，0～220V的直流电压可从DJK09上取得，R负载用两个900Ω的并联。给定电压可以从DJK06上的给定电压模块中取得。先加上直流电压，然后慢慢调节电位器，用万用表测量电阻R两端的电压的变化，从而判断该管的好坏。上述的两种型号的管子，它们的检测方法是一样的，只是其电压参数和电流参数不一样而已。