摘 要

就像二極管、三極管是電子技術中最基本的器件一樣，晶閘管是電力電子技術中最基本的器件。因此，掌握晶閘管的特性，是學習電力電子技術的基礎。而且，晶閘管應用廣泛，只有掌握其基本知識及特性，才能正確地利用它來制作或維修相關的電子設備。本文結(jié)合實驗現(xiàn)象，驗證、解析晶閘管的關斷特性，以求學習者掌握相關知識，從而獲得使用晶閘管的應用技能。同時，為電子愛好者在晶閘管應用于弱電，實現(xiàn)自動控制的實際使用方面提供實用的參考素材。

【關鍵詞】晶閘管 關斷特性 驗證 解析

1 晶閘管的基礎知識

1.1 基本知識

晶閘管（Thyristor）是晶體閘流管的簡稱，又俗稱為可控硅（硅控整流器Silicon Controlled Rectifier，SCR）；晶閘管是PNPN四層半導體結(jié)構(gòu)，它有三個極：陽極A，陰極K和門極G，圖1（a）是晶閘管的實物外形，圖1（b）是電路符號， 圖1（c）是晶閘管的直流測量等效結(jié)構(gòu)。

1.2 伏安特性

與二極管相比，晶閘管多了一個門極G，門極的作用是控制該管的導通。圖2是門極開路時，陽極-陰極電流IAK和陽極-陰極電壓UAK之間的關系曲線（晶閘管的伏安特性曲線）。

從圖2可見，當UAK>UBO（轉(zhuǎn)折電壓）時，晶閘管被擊穿，IAK猛然增大。

2 晶閘管的導電特性

普通晶閘管具有單向可控導電性，是一種半控型器件（在門極所加的控制信號，只能控制其導通，不能控制其關斷），在電路中起開關作用。

2.1 晶閘管的導通條件

（1） 要加正向陽極電壓 UAK>0；

（2）要加正向門極電壓 UG>VGT（通常VGT=0.8V～3.5V）。

以上兩個條件必須同時具備，晶閘管才能導通。

2.2 晶閘管的關斷條件

（1） 自然關斷：IA

（2） 強迫關斷：UAK ≤0。

以上兩個條件，只要具備其中之一，晶閘管就會被關斷。

3 驗證實驗

關斷的驗證：

（1）如圖3所示，用整流電源供電于M、N兩端：

① 先閉合S，燈泡（HL）亮；

② 斷開S，燈泡熄滅；

（2）如圖4所示，改用直流穩(wěn)壓電源供電于M、N兩端：

① 先閉合S，燈泡亮；

② 斷開S，燈泡未熄滅；

③ 如何才能使燈泡熄滅？在②的基礎上，做如下試驗：

a、用導線將G極和K極碰短路，燈泡依然未熄滅；

b、再用導線將A極和K極碰短路一下，燈泡即熄滅。

4 關斷特性的解析

（1）圖4電路的實驗中，實驗步驟③的a說明晶閘管是一種半控型器件，當它導通后，門極G就不再起控制作用；

（2）圖4電路的實驗中，實驗步驟③的b驗證了晶閘管的強迫關斷條件，即當UAK ≤0時，晶閘管就被關斷；

（3）圖3、圖4電路的實驗中，同樣是步驟②（斷開S），為什么圖3電路的燈泡能熄滅，而圖4電路的燈泡卻不能熄滅呢？

對于圖3電路，因為加在晶閘管VT兩端的是整流電壓，在交流電的正負半周交替時刻出現(xiàn)0值，如圖5所示，即當UAK=0時，滿足了晶閘管的關斷條件，因此VT被關斷，燈泡熄滅。

對于圖4電路，因為加在晶閘管VT兩端的直流電壓是恒定的，不會出現(xiàn)0值，如圖6所示，即始終有UAK=0 ，不滿足晶閘管的關斷條件UAK≤0，因此VT不會被關斷，燈泡繼續(xù)亮。

（4）如果給圖4的整流電路加一個濾波電容C（如圖7所示），則實驗結(jié)果就會跟圖3電路一樣。

因為加了濾波電容后，M、N兩端的電壓波形如圖8所示，即UAK始終沒有出現(xiàn)0值，不滿足晶閘管

的關斷條件UAK≤0，因此實驗結(jié)果就會跟圖4電路一樣（S斷開VT也不會被關斷，燈泡繼續(xù)亮）。

可見，在使用晶閘管時，不能輕易給電源加濾波電容。

5 結(jié)束語

晶閘管是一種開關元件，其基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管，就可以構(gòu)成可控整流、交流調(diào)壓、逆變、電機調(diào)速、電機勵磁、無觸點開關及自動控制等方面的電路。小功率晶閘管常用于弱電的自動控制電路，作為可控開關使用。而大功率晶閘管能在高電壓、大電流條件下工作，并且其工作過程可以控制，被廣泛應用于電力電子設備中，是典型的小電流控制大電流的器件。

掌握晶閘管的特性，在使用時就能游刃有余，且對學習電力電子技術會有很大幫助。

參考文獻

[1]馬宏騫.電力電子技術及應用項目教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011（12）.

作者簡介

符慶（1962-），男，海南省文昌市人。大學本科學歷、學士學位?，F(xiàn)為海南科技職業(yè)學院副教授。研究方向為電子技術。

作者單位

海南科技職業(yè)學院 海南省?？谑?571126