可控硅整流器是一種常用的電力半導(dǎo)體電子器件，具有控制開(kāi)關(guān)數(shù)千瓦乃至兆瓦級(jí)電功率的能力。從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，它是 一種反向截止三極管型的閘流晶體管，由三個(gè)PN結(jié)（PN-PN四層）構(gòu)成。器件的外引線有陰極、陽(yáng)極、控制極三個(gè)電極，典型大電流可控硅整流器的示意剖面見(jiàn)圖。器件的反向特性（陽(yáng)極接負(fù)）和PN結(jié)二極管的反向特性相似;其正向特性，在 一定范圍內(nèi)器件處于阻抗很高的關(guān)閉狀態(tài)（正向阻斷態(tài)，即伏安特性一象限中虛線下的實(shí)線部分）。當(dāng)正向瞬間電壓大于轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，器件迅速轉(zhuǎn)變到低電壓大電流的通導(dǎo)狀態(tài)。

　　處于正向阻斷態(tài)的器件，如果給予控制極一低功率的觸發(fā)信號(hào)（使控制極-陰極PN結(jié)導(dǎo)通），則器件可迅速被激發(fā)到導(dǎo)通狀態(tài)，之后毋須繼續(xù)保持觸發(fā)電流即可維持在通導(dǎo)狀態(tài)，此時(shí)若將電流降至維持電流（伏安特性虛線處）以下，器件可恢復(fù)到阻斷狀態(tài)。

　　可控硅整流器：主電路采用三相橋或雙反星形帶平衡電抗器電路。可控硅元件采用大功率元件，節(jié)能顯著。主控制系統(tǒng)采用大板高檻抗干擾、大規(guī)模集成控制板；模塊及集成元件全部采用進(jìn)口，可靠性高。具有自動(dòng)穩(wěn)壓、穩(wěn)流，穩(wěn)定精度優(yōu)于1%。具有0~60S軟起動(dòng)，電鍍氧化著色時(shí)間可任意設(shè)定，自動(dòng)定時(shí)。采用多相整流，減小輸出電壓紋波系數(shù)ru，特別適應(yīng)于鍍硬鉻工藝，表面光潔度好，鍍層厚度均勻。冷卻方式：水冷、風(fēng)冷、自冷。

　　可控硅是一種極為重要的功率電子器件，可以以極小的控制功率控制兆瓦級(jí)的電力，常用于整流、開(kāi)關(guān)、變頻、逆變等電路中。 高功率可控硅采用甚大面積的硅片，需封裝在帶散熱器的管殼中。

　　可控硅整流器的工作原理

　　可控硅是P1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個(gè)PN結(jié)，分析原理時(shí)，可以把它看作由一個(gè)PNP管和一個(gè)NPN管所組成，其等效圖解如圖所示

　　當(dāng)陽(yáng)極A加上正向電壓時(shí)，BG1和BG2管均處于放大狀態(tài)。此時(shí)，如果從控制極G輸入一個(gè)正向觸發(fā)信號(hào)，BG2便有基流ib2流過(guò)，經(jīng)BG2放大，其集電極電流ic2=β2ib2。因?yàn)锽G2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時(shí)，電流ic2再經(jīng)BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個(gè)電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結(jié)果，兩個(gè)管子的電流劇增，可控硅使飽和導(dǎo)通。

　　由于BG1和BG2所構(gòu)成的正反饋?zhàn)饔茫砸坏┛煽毓鑼?dǎo)通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號(hào)只起觸發(fā)作用，沒(méi)有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。

　　可控硅整流器的結(jié)構(gòu)

　　◆從外形上來(lái)看，可控硅整流器也主要有螺栓型和平板型兩種封裝結(jié)構(gòu) 。

　　◆引出陽(yáng)極A、陰極K和門(mén)極（控制端）G三個(gè)聯(lián)接端。

　　◆內(nèi)部是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

　　可控硅整流器的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)

　　a） 外形 b） 結(jié)構(gòu) c） 電氣圖形符號(hào)

　　可控硅整流器VS與小燈泡EL串聯(lián)起來(lái)，通過(guò)開(kāi)關(guān)S接在直流電源上。注意陽(yáng)極A是接電源的正極，陰極K接電源的負(fù)極，控制極G通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān)SB接在3V直流電源的正極（這里使用的是KP5型晶閘管，若采用KP1型，應(yīng)接在1.5V直流電源的正極）。晶閘管與電源的這種連接方式叫做正向連接，也就是說(shuō)，給晶閘管陽(yáng)極和控制極所加的都是正向電壓。現(xiàn)在我們合上電源開(kāi)關(guān)S，小燈泡不亮，說(shuō)明晶閘管沒(méi)有導(dǎo)通;再按一下按鈕開(kāi)關(guān)SB，給控制極輸入一個(gè)觸發(fā)電壓，小燈泡亮了，說(shuō)明晶閘管導(dǎo)通了。這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)給了我們什么啟發(fā)呢？

　　這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們，要使可控硅整流器導(dǎo)通，一是在它的陽(yáng)極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個(gè)正向觸發(fā)電壓。晶閘管導(dǎo)通后，松開(kāi)按鈕開(kāi)關(guān)，去掉觸發(fā)電壓，仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。

　　可控硅整流器的特點(diǎn)：是“一觸即發(fā)”。但是，如果陽(yáng)極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導(dǎo)通。控制極的作用是通過(guò)外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導(dǎo)通，卻不能使它關(guān)斷。那么，用什么方法才能使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷呢？使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，可以斷開(kāi)陽(yáng)極電源（圖3中的開(kāi)關(guān)S）或使陽(yáng)極電流小于維持導(dǎo)通的最小值（稱為維持電流）。如果晶閘管陽(yáng)極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動(dòng)直流電壓，那么，在電壓過(guò)零時(shí)，晶閘管會(huì)自行關(guān)斷。

　　可控硅整流器在電路中的主要用途是什么？

　　普通可控硅整流器最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)成可控整流電路。現(xiàn)在我畫(huà)一個(gè)最簡(jiǎn)單的單相半波可控整流電路。在正弦交流電壓U2的正半周期間，如果VS的控制極沒(méi)有輸入觸發(fā)脈沖Ug，VS仍然不能導(dǎo)通，只有在U2處于正半周，在控制極外加觸發(fā)脈沖Ug時(shí)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。現(xiàn)在，畫(huà)出它的波形圖。可以看到，只有在觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)時(shí)，負(fù)載RL上才有電壓UL輸出（波形圖上陰影部分）。Ug到來(lái)得早，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就早;Ug到來(lái)得晚，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就晚。通過(guò)改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)的時(shí)間，就可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值UL（陰影部分的面積大小）。在電工技術(shù)中，常把交流電的半個(gè)周期定為180°，稱為電角度。這樣，在U2的每個(gè)正半周，從零值開(kāi)始到觸發(fā)脈沖到來(lái)瞬間所經(jīng)歷的電角度稱為控制角α;在每個(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯，α和θ都是用來(lái)表示晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過(guò)改變控制角α或?qū)ń铅龋淖冐?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL，實(shí)現(xiàn)了可控整流。

　　在橋式整流電路中，把二極管都換成可控硅整流器是不是就成了可控整流電路了呢？在橋式整流電路中，只需要把兩個(gè)二極管換成可控硅整流器就能構(gòu)成全波可控整流電路了。

　　可控硅整流器控制極所需的觸發(fā)脈沖是怎么產(chǎn)生的呢？可控硅整流器觸發(fā)電路的形式很多，常用的有阻容移相橋觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體三極管觸發(fā)電路、利用小晶閘管觸發(fā)大晶閘管的觸發(fā)電路，等等。今天大家制作的調(diào)壓器，采用的是單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。

　　在可控整流電路的波形圖中，發(fā)現(xiàn)可控硅整流器承受正向電壓的每半個(gè)周期內(nèi)，發(fā)出第一個(gè)觸發(fā)脈沖的時(shí)刻都相同，也就是控制角α和導(dǎo)通角θ都相等，那么，單結(jié)晶體管張弛振蕩器怎樣才能與交流電源準(zhǔn)確地配合以實(shí)現(xiàn)有效的控制呢？

　　為了實(shí)現(xiàn)整流電路輸出電壓“可控”，必須使晶閘管承受正向電壓的每半個(gè)周期內(nèi)，觸發(fā)電路發(fā)出第一個(gè)觸發(fā)脈沖的時(shí)刻都相同，這種相互配合的工作方式，稱為觸發(fā)脈沖與電源同步。

　　怎樣才能做到同步呢？大家再看調(diào)壓器的電路圖（圖1）。請(qǐng)注意，在這里單結(jié)晶體管張弛振蕩器的電源是取自橋式整流電路輸出的全波脈沖直流電壓。在可控硅整流器沒(méi)有導(dǎo)通時(shí)，張弛振蕩器的電容器C被電源充電，UC按指數(shù)規(guī)律上升到峰點(diǎn)電壓UP時(shí)，單結(jié)晶體管VT導(dǎo)通，在VS導(dǎo)通期間，負(fù)載RL上有交流電壓和電流，與此同時(shí)，導(dǎo)通的VS兩端電壓降很小，迫使張弛振蕩器停止工作。當(dāng)交流電壓過(guò)零瞬間，可控硅整流器VS被迫關(guān)斷，張弛振蕩器得電，又開(kāi)始給電容器C充電，重復(fù)以上過(guò)程。這樣，每次交流電壓過(guò)零后，張弛振蕩器發(fā)出第一個(gè)觸發(fā)脈沖的時(shí)刻都相同，這個(gè)時(shí)刻取決于RP的阻值和C的電容量。調(diào)節(jié)RP的阻值，就可以改變電容器C的充電時(shí)間，也就改變了第一個(gè)Ug發(fā)出的時(shí)刻，相應(yīng)地改變了可控硅整流器的控制角，使負(fù)載RL上輸出電壓的平均值發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)壓的目的。

　　可控硅整流器系列產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)

　　1、整流結(jié)構(gòu)先進(jìn)

　　采用先進(jìn)出口變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大提高了整流效率節(jié)約了能源并使整機(jī)體積、重量大為減小，可靠性大為提高。

　　2、控制特性良好

　　采用的控制電路與國(guó)際主流可控硅控制電路可完全互換，該控制電路它具有自動(dòng)穩(wěn)壓/穩(wěn)流、自動(dòng)電流密度、0-180秒任意調(diào)節(jié)軟啟動(dòng)等良好控制功能，并可通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，是目前最先進(jìn)的可控硅控制系統(tǒng)。

　　3、保護(hù)功能完善

　　具有缺相、輸出短路/過(guò)載、超溫的完善自動(dòng)保護(hù)。

　　4、選用優(yōu)質(zhì)材料及采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹圃旃に?/p>

　　變壓器鐵芯采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)硅鋼片晶粒取向裁片并嚴(yán)格控制接縫。

　　變壓器線圈采用優(yōu)質(zhì)無(wú)氧銅線材繞制并采用兩次浸漬工藝

　　一次側(cè)控制型整流器原邊采用進(jìn)口高壓可控硅元件，付邊采用國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)整流元件

　　二次側(cè)控制采用進(jìn)口可控硅元件。

　　5、具備妥善的防護(hù)措施

　　整流器的控制部分采用三重防腐處理。優(yōu)良的防腐蝕設(shè)計(jì)使整機(jī)具有極好的環(huán)境耐受力，工作的可靠性大大提高，設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)能力遠(yuǎn)高于整流器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

　　6、操作方便

　　配備簡(jiǎn)單實(shí)用的遙控操作箱，即方便使用者在工位就近操作又可方便整流器安裝選位。