朋友們好，我是電子及工控技術(shù)，我來回答這個(gè)問題。其實(shí)可控硅是我們對(duì)晶閘管的一種俗稱，它是電力半導(dǎo)體的重要器件。其實(shí)晶閘管的種類也是很多的，比如有單向可控硅、雙向可控硅等，它是弱電控制強(qiáng)電的重要控制器件，就是由于這種器件的“誕生”，它把“電子”領(lǐng)域、“電力”領(lǐng)域和“控制”領(lǐng)域緊密地聯(lián)系在一起了，下面我們就著重聊聊這個(gè)可控硅這個(gè)半導(dǎo)體元器件。

單向可控硅硅的誕生

說起可控硅這個(gè)電力半導(dǎo)體器件的誕生，掐指算起來也有６０多年了。第一個(gè)作為真正用在工業(yè)上的可控硅是在１９５８年，當(dāng)時(shí)的美國通用電氣公司用在調(diào)壓和變流上使用時(shí)獲得了較大的成功。從此之后，可控硅就用在了電壓的變換、電流的變換、頻率的變換以及波形和交流電的相數(shù)變換等方面得到了廣泛的使用，經(jīng)過這么多年來，可控硅家族已經(jīng)衍生了許多品種，比如到了二十世紀(jì)７０年代已經(jīng)出現(xiàn)了全控型的可控硅，到了上個(gè)世紀(jì)八十年代又出現(xiàn)了第三代可控硅，這種可控硅制成一種集成的功率器件，其品種發(fā)展出了雙向可控硅（ＫＳ）、門極可關(guān)斷可控硅（ＧＴＯ）、絕緣柵晶閘管（ＩＧＢＴ）和功率集成電路（Ｐower IC）等。這些新可控硅器件的“誕生”為它們在電力的整流技術(shù)、逆變技術(shù)、斬波技術(shù)以及變頻技術(shù)等方面都有了廣闊的使用。

單向可控硅的工作原理

１、可控硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

為了好說明問題，我們以單向可控硅為例談?wù)勊墓ぷ鬟^程，我們先從它的內(nèi)部看看可控硅的結(jié)構(gòu)，我們從內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖可以看到可控硅是一個(gè)四層三端的半導(dǎo)體器件，它有三個(gè)ＰＮ結(jié)，它從兩個(gè)Ｐ型半導(dǎo)體上分別引出一個(gè)引腳叫陽極，我們用Ａ表示、另一個(gè)叫柵極，我們用Ｇ表示。第三個(gè)引腳從Ｎ型半導(dǎo)體引出，被稱為陰極用Ｋ表示。其結(jié)構(gòu)示意圖與電路圖符號(hào)如下圖表示的那樣。

２、可控硅的工作過程

我們從下面第一幅圖看，可控硅的陽極電壓高于陰極電壓，此時(shí)門控極的開關(guān)Ｓ沒閉合，這時(shí)燈泡是不亮的，說明了可控硅沒有導(dǎo)通；第二幅圖我們再把門控極的開關(guān)Ｓ閉合，燈泡被點(diǎn)亮了，這說明可控硅導(dǎo)通了，第三幅圖，當(dāng)燈泡被點(diǎn)亮后，我們再把門控極的開關(guān)Ｓ打開，這時(shí)燈泡仍然在亮，這說明可控硅仍然在導(dǎo)通；第四幅圖可以看到我們把控制門極的電源極性反接，這時(shí)燈泡就熄滅了，說明單向可控硅不導(dǎo)通了。

由以上可控硅的工作情況可以看出，可控硅的導(dǎo)通條件是：可控硅的門極要加一定電壓的正向觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)它的陽極（Ａ）電壓要高于陰極（Ｋ）電壓，這時(shí)可控硅就會(huì)導(dǎo)通。它的關(guān)閉條件是可以讓可控硅的陽極電流小到一定值時(shí)它就可以關(guān)閉，或者陽極與陰極之間加上反向電壓它也會(huì)關(guān)閉。由此可見可控硅就像一個(gè)無觸點(diǎn)的開關(guān)一樣來控制負(fù)載的通電與斷電。

單向可控硅的用途

我們從可控硅的工作過程可以看出，它想一個(gè)開關(guān)一樣通過一定的條件可以控制可控硅的導(dǎo)通與關(guān)斷，這樣我們可以把它用在聲光控制電路中、調(diào)光電路和單相半波以及單向全波電路中。

１單向可控硅在調(diào)光電路的應(yīng)用

當(dāng)開關(guān)Ｓ閉合時(shí)，首先２２０Ｖ交流市電經(jīng)過整流二極管ＶＤ１到ＶＤ４組成橋式整流電路，經(jīng)過橋式整流后得到了脈動(dòng)的直流電。得到的脈動(dòng)直流電經(jīng)過分壓限流電阻Ｒ１和充電定時(shí)電阻Ｒ４、ＲＰ后向電容Ｃ進(jìn)行充電。電容Ｃ上的電壓會(huì)按指數(shù)規(guī)律逐漸升高，當(dāng)電容Ｃ上的電壓大于單結(jié)晶體管ＢＴ３３的峰點(diǎn)電壓時(shí)，單結(jié)晶體管就會(huì)導(dǎo)通，這時(shí)電容就會(huì)通過ＢＴ３３的ＥＢ１極和電阻Ｒ３進(jìn)行放電，這時(shí)會(huì)在電阻Ｒ３上輸出脈沖電壓，觸發(fā)晶閘管ＭＣＲ１００－６的導(dǎo)通，從而使電燈ＨＬ就會(huì)被點(diǎn)亮。

當(dāng)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻ＲＰ可以改變電容Ｃ充放電的快慢時(shí)間，這也就控制了晶閘管ＭＣＲ１００－６的導(dǎo)通時(shí)間，從而控制燈泡的ＨＬ的亮度。當(dāng)電位ＲＰ調(diào)小時(shí)，電容器Ｃ充電就快，在電阻Ｒ３上形成的觸發(fā)電壓的時(shí)間就會(huì)變短，這樣就會(huì)使晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間就會(huì)延長，燈泡ＨＬ的亮度就會(huì)增加。反之，當(dāng)電位ＲＰ調(diào)大時(shí)，電容器Ｃ充電就變慢，在電阻Ｒ３上形成的觸發(fā)電壓的時(shí)間就會(huì)變長，這樣就會(huì)使晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間就會(huì)變短，燈泡ＨＬ的亮度就會(huì)暗，其電路原理圖如下圖所示。

２、單向可控硅在聲控和光控電路

從圖中可以看到，當(dāng)白天時(shí)由于光敏電阻阻值降的低了，這時(shí)ＣＤ４０１１組成的與非門電路的第二腳輸入了低電平，不管這時(shí)是有聲音還是沒有聲音單向可控硅的門極都是低電平信號(hào)，無法打開可控硅；當(dāng)天黑后光敏電阻阻值升高了，這時(shí)ＣＤ４０１１組成的與非門電路的第二腳輸入了高電平，這時(shí)有聲音時(shí)，單向可控硅的門極就會(huì)的到高電平信號(hào)，符合了可控硅的導(dǎo)通條件，這時(shí)燈泡就會(huì)點(diǎn)亮。

３、單向可控硅在整流電路中的應(yīng)用

單相橋式半控整流電路是由三部分子電路組成，其分別是同步取樣給定電路、觸發(fā)電路以及橋式整流電路。

同步取樣給定電路：是由二極管組成的橋式整流電路，然后通過１ＫΩ電阻的分壓和限流，再通過１０Ｖ的穩(wěn)壓二極管進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后再通過電解電容Ｃ６進(jìn)行濾波，得到了穩(wěn)定的１０Ｖ直流電，最后再通過可調(diào)電阻ＲＰ３和ＲＰ２進(jìn)行電壓取樣。

脈沖觸發(fā)電路：也是由二極管組成的橋式整流電路，然后通過２ＫΩ電阻的分壓和限流，再通過１５Ｖ的穩(wěn)壓二極管進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后再通過電解電容Ｃ５和Ｃ４進(jìn)行濾波，得到了穩(wěn)定的１５Ｖ直流電壓，這個(gè)１５Ｖ的電壓為單結(jié)晶體管提供了工作電壓，首先同步取樣電壓加到三極管ＶＴ１的基極，促使三極管ＶＴ１導(dǎo)通，ＶＴ１導(dǎo)通后使ＰＮＰ三極管ＶＴ２導(dǎo)通，這樣１５Ｖ的直流電就通過２４ＫΩ電阻，ＶＴ２三極管的發(fā)射極Ｅ和集電極Ｃ對(duì)電解電容Ｃ１進(jìn)行充電，電容Ｃ１上的電壓會(huì)按指數(shù)規(guī)律逐漸升高，當(dāng)電容Ｃ１上的電壓大于單結(jié)晶體管ＶＴ３的峰點(diǎn)電壓時(shí)，單結(jié)晶體管就會(huì)導(dǎo)通，這時(shí)電容Ｃ１就會(huì)通過單結(jié)晶體管ＶＴ３的Ｅ極和Ｂ極以及１００Ω的電阻進(jìn)行放電，這時(shí)就會(huì)在１００Ω電阻上產(chǎn)生一個(gè)高脈沖電壓，這個(gè)高脈沖電壓會(huì)促使ＮＰＮ三極管ＶＴ４的導(dǎo)通，一但ＶＴ４導(dǎo)通了，就會(huì)在兩個(gè)具有同名端的電感上產(chǎn)生兩個(gè)同步的高脈沖電壓信號(hào)，這兩個(gè)同步的高脈沖信號(hào)分別加在晶閘管ＶＴ５和ＶＴ６的門極上，就會(huì)使晶閘管ＶＴ５和ＶＴ６隨時(shí)準(zhǔn)備著導(dǎo)通。其電路圖如下圖所示的那樣。

主電路：分別由兩個(gè)整流二極管ＶＤ８和ＶＤ９以及兩個(gè)晶閘管ＶＴ５和ＶＴ６組成，以及負(fù)載燈泡和阻容保護(hù)環(huán)節(jié)構(gòu)成。當(dāng)電壓處于正半周時(shí)，整流二極管ＶＤ９承受正向電壓處于導(dǎo)通狀態(tài)，與此同時(shí)晶閘管ＶＴ５也承受正向電壓，在此時(shí)刻又有觸發(fā)脈沖的到來，這樣ＶＴ５就會(huì)導(dǎo)通，其電流流過的路徑由電源正向端到晶閘管ＶＴ１再到燈泡，然后經(jīng)過整流二極管ＶＤ９，最后到達(dá)電源的負(fù)極，這樣就會(huì)在負(fù)載燈泡上得到一個(gè)從上到下的電流；同樣，當(dāng)電壓處于負(fù)半周時(shí)，其電流流過的路徑由電源負(fù)向端到晶閘管ＶＴ６再到燈泡，然后經(jīng)過整流二極管ＶＤ８，最后到達(dá)電源的正極，這樣也會(huì)在負(fù)載燈泡上得到一個(gè)從上到下的電流。由此可見在單相交流電的整個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載上的電流始終都是從上到下流過燈泡的，其電路原理圖如下圖所示。

其它種類的可控硅

除了單向可控硅以外還有雙向可控硅，它可以在交流開關(guān)電路中、可逆直流調(diào)速電路中以及交流調(diào)壓電路中都可以使用它，這樣能夠簡化電路，減小電路的體積；另外還有快速可控硅，主要用在逆變器和斬波器電路當(dāng)中，有時(shí)也會(huì)用在中頻電源電路當(dāng)中；現(xiàn)在用的比較多的是功率場效應(yīng)晶體管，它在變頻器中用的很普遍。

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