1、晶閘管（SCR） 晶閘管又稱可控硅（SCR），是一種由三個PN結構組成的大功率半導體器件。從性能上來說，晶閘管不僅具有單向導電性，而且比只有導通和關斷兩種狀態(tài)的硅整流器具有更好的可控性。

晶閘管包括：以低功率控制大功率，功率放大倍數(shù)可達數(shù)十萬倍，響應速度極快，在微秒內開通和關斷，非接觸操作，無火花，無噪音，具有許多優(yōu)點因為效率高。成本低等。因此，特別是在大功率UPS電源系統(tǒng)中，晶閘管廣泛應用于整流電路、靜態(tài)旁路開關、無觸點輸出開關等電路中。晶閘管：的缺點是靜態(tài)和動態(tài)過載能力較低，容易產生干擾和誤導。晶閘管按外觀主要分為螺栓型、平板型、平底型。 2、典型晶閘管結構及工作原理晶閘管是PNPN 4層3端器件，共有3個PN結。分析原理，可以認為它是由PNP管和NPN管組成，等效圖如圖1(a)所示，晶閘管的電路符號如圖1(b)所示。

圖1 晶閘管等效圖

2.1 晶閘管工作過程晶閘管是一個四層三端元件，有三個PN結J1、J2、J3，中央NP可分為兩部分，組成PNP型復合管。晶體管和NPN型晶體管。當晶閘管受到正向陽極電壓時，承受反向電壓的PN結J2必須失去阻斷作用，才能使晶閘管導通。每個晶體管的集電極電流同時也是其他晶體管的基極電流。因此，該電路是兩個晶體管的組合，當有足夠的柵極電流Ig流過時，施加強正反饋，兩個晶體管變得飽和并導通。設PNP管和NPN管的集電極電流分別為IC1和IC2，發(fā)射極電流分別為Ia和Ik，電流放大系數(shù)分別為1=IC1/Ia和2=IC2/Ik。流經J2結的相漏電流為ICO，晶閘管的陽極電流等于兩個真空管的集電極電流和漏電流之和：Ia=IC1+IC2+ICO=1Ia+2Ik+ICO（ 1) ) 柵極電流If為Ig，則晶閘管的陰極電流為：Ik=Ia+Ig。因此，我們可以得出晶閘管陽極電流為：

(2)硅PNP管和硅NPN管相應的電流放大系數(shù)1和2隨著發(fā)射極電流的變化而迅速變化。當晶閘管施加正向陽極電壓而柵極不施加電壓時，Ig=0，式(1)中的(1+2)很小，因此晶閘管陽極電流IaICO，當晶閘管為在正向阻斷狀態(tài)下，當晶閘管低于正向柵極電壓時，電流Ig從柵極G流出。由于有足夠大的Ig流過NPN管的發(fā)射結，放大倍數(shù)2增大，并且由于有足夠的集電極電流IC2流過PNP，所以NPN管的發(fā)射結增大，放大倍數(shù)1增大。 PNP管增大，流過NPN管發(fā)射結的集電極電流IC1增大。強大的正反饋過程迅速發(fā)展。

隨著發(fā)射極電流增大，1和2增大，當(1+2)1時，式(1)的分母變?yōu)?-(1+2)0，晶閘管陽極電流Ia增大。此時流過晶閘管的電流完全由主電路電壓和回路電阻決定，晶閘管已正向導通。晶閘管導通后，式（1）中1-（1+2）0，即使柵極電流Ig=0，晶閘管仍維持原來的陽極電流Ia，繼續(xù)導通，柵極已失去作用。功能。晶閘管導通后，如果電源電壓繼續(xù)降低或環(huán)路電阻增大，陽極電流Ia小于保持電流IH，則晶閘管因1迅速減小而回到截止狀態(tài)。還有2。 2.2 晶閘管的工作條件晶閘管只有導通和關斷兩種工作狀態(tài)，因此具有開關特性，但轉換此特性需要一定的條件。條件見表1。

表1 晶閘管開通和關斷條件

(1)當向晶閘管施加反向陽極電壓時，無論向其柵極施加什么電壓，晶閘管都會關斷。 (2)當向晶閘管施加正向陽極電壓時，只有當向其柵極施加正向電壓時，晶閘管才導通。 (3)晶閘管一旦導通，只要有恒定的正向陽極電壓，無論柵極電壓如何，晶閘管都會繼續(xù)導通，即晶閘管導通后，柵極就失去作用。 (4)當晶閘管導通且主電路電壓(或電流)降至接近于零時，晶閘管關斷。 3.晶閘管電壓-電流特性及主要參數(shù)3.1.晶閘管電壓-電流特性晶閘管陽極A和陰極K之間的電壓與晶閘管陽極電流的關系如圖2所示。前向特征位于第一象限，后向特征位于第三象限。

圖2 晶閘管電壓-電流特性參數(shù)示意圖

(1)反向特性：當柵極G打開并向陽極施加反向電壓時(見圖3)，J2結變?yōu)檎�向偏置，而J1和J2結變?yōu)榉聪蚱�置。此時只有很小的反向飽和電流流過，但當電壓進一步增大到J1結的雪崩擊穿電壓時，J3結也被擊穿，電流迅速增大。 2開始彎曲，開始彎曲時的電壓URO稱為“反轉電壓”。然后晶閘管經歷永久反向投降。

圖3 陽極加反向電壓

圖4 陽極與正向電壓關系

(2) 正向特性：當門G打開，對陽極A施加正向電壓時（見圖4），J1和J3結將被正向偏置，但J2結將被反向偏置，通常與反向特性類似PN。只能流過很小的電流，這稱為正向阻斷條件。隨著電壓的升高，圖2中特性曲線的OA段開始彎曲，此時的電壓UBO稱為正向阻斷電壓。 ”。

當電壓上升到J2結的雪崩擊穿電壓時，J2結處發(fā)生雪崩倍增效應，結區(qū)產生大量電子和空穴，電子流入N1區(qū)，空穴流入流入P2區(qū)域。馬蘇。進入N1區(qū)的電子與從P1區(qū)通過J1結注入N1區(qū)的空穴重新結合。同樣，進入P2區(qū)的空穴與從N2區(qū)經J3結注入P2區(qū)的電子復合，但雪崩擊穿后，進入N1區(qū)的電子和進入P2區(qū)的空穴無法復合。這樣，電子在N1區(qū)的積累和空穴在P2區(qū)的積累，使P2區(qū)的電位升高，N1區(qū)的電位降低，使J2結正向偏置。當電流稍微增大時，電壓迅速增大，當減小時，就會出現(xiàn)所謂的負阻特性（見圖2中的虛線AB）。此時，三個結J1、J2、J3全部正向偏置，晶閘管處于正向導通狀態(tài)——。此時的特性與正常PN結的正向特性類似，如圖所示。圖2 BC 部分。 (3) 觸發(fā)導通當柵極G 施加正向電壓時（見圖5），由于J3 的正向偏壓，P2 區(qū)的空穴進入N2 區(qū)，N2 區(qū)的電子進入P2 區(qū)，觸發(fā)電流增加。IGT�；�于晶閘管內部正反饋效應（見圖2）和IGT的作用，晶閘管提前導通，圖2中電壓電流特性的OA段變化如下： IGT 越大，特性向左移動的越多。

圖5 陽極和柵極均施加正電壓。

3.2、晶閘管主要參數(shù)（1）斷態(tài)重復峰值電壓UDRM門極開路，重復頻率50次/s，每次持續(xù)時間最大斷態(tài)脈沖電壓10ms以下，UDRM=90%UDSM，UDSM為斷態(tài)狀態(tài)最大脈沖電壓峰值電壓不重復的狀態(tài)。 UDSM必須小于UBO，剩下的余量由制造商決定。 (2)反向重復峰值電壓URRM與UDRM定義相同，URRM=90%URSM，URSM為反向非重復峰值電壓。 (3)額定電壓選擇UDRM和URRM中較小的值，并選擇正常工作峰值電壓的23倍且能承受頻繁過電壓的額定電壓。

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