一、什么是晶閘管

　　晶閘管（Thyristor）是一種開關元件，能在高電壓、大電流條件下工作，并且其工作過程可以控制、被廣泛應用于可控整流、交流調壓、無觸點電子開關、逆變及變頻等電子電路中，是典型的小電流控制大電流的設備。1957年，美國通用電器公司開發出世界上第一個晶閘管產品，并于1958年使其商業化。

　　晶閘管導通條件為：加正向電壓且門極有觸發電流；其派生器件有：快速晶閘管，雙向晶閘管，逆導晶閘管，光控晶閘管等。它是一種大功率開關型半導體器件，在電路中用文字符號為“V”、“VT”表示（舊標準中用字母“SCR”表示）。

　　二、晶閘管結構

　　它是由一個P-N-P-N四層 （4 layers） 半導體構成的，中間形成了三個PN結。

　　三、晶閘管工作原理

　　閘管在工作過程中，它的陽極（A）和陰極（K）與電源和負載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。

　　晶閘管為半控型電力電子器件，它的工作條件如下：

　　1. 晶閘管承受反向陽極電壓時，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于反向阻斷狀態。

　　2. 晶閘管承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導通。這時晶閘管處于正向導通狀態，這就是晶閘管的閘流特性，即可控特性。

　　3. 晶閘管在導通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導通，即晶閘管導通后，門極失去作用。門極只起觸發作用。

　　4. 晶閘管在導通情況下，當主回路電壓（或電流）減小到接近于零時，晶閘管關斷。

　　四、晶閘管的特性

　　晶閘管有陽極A、陰極K、控制極G三個引出腳。

　　只有當晶閘管陽極A與陰極K之間加有正向電壓，同時控制極G與陰極間加上所需的正向觸發電壓時，方可被觸發導通。此時A、K間呈低阻導通狀態，陽極 A與陰極K間壓降約1V。晶閘管導通后，控制器G即使失去觸發電壓，只要陽極A和陰極K之間仍保持正向電壓，晶閘管繼續處于低阻導通狀態。只有把陽極A電壓拆除或陽極A、陰極K間電壓極性發生改變（交流過零）時，晶閘管才由低阻導通狀態轉換為高阻截止狀態。晶閘管一旦截止，即使陽極A和陰極K間又重新加上正向電壓，仍需在控制極G和陰極K間有重新加上正向觸發電壓方可導通。晶閘管的導通與截止狀態相當于開關的閉合與斷開狀態，用它可制成無觸點開關。

　　五、晶閘管的主要參數

　　為了正確選用晶閘管元件，必須要了解它的主要參數，一般在產品的目錄上都給出了參數的平均值或極限值，產品合格證上標有元件的實測數據。

　?。?）斷態重復峰值電壓UDRM　在控制極斷路和晶閘管正向阻斷的條件下，可以重復加在晶閘管兩端的正向峰值電壓，其數值比正向轉折電壓小100V。

　?。?）反向重復峰值電壓URRM　在控制極斷路時，可以重復加在晶閘管元件上的反向峰值電壓，此電壓數值規定比反向擊穿電壓小100V?！⊥ǔ０裊DRM與URRM中較小的一個數值標作器件型號上的額定電壓。由于瞬時過電壓也會使晶閘管遭到破壞，因而在選用的時候，額定電壓一個應該為正常工作峰值電壓的2～3倍，作為安全系數。

　　（3）額定通態平均電流（額定正向平均電流）IT　在環境溫度不大于40oC和標準散熱即全導通的條件下，晶閘管元件可以連續通過的工頻正弦半波電流（在一個周期內）的平均值，稱為額定通態平均電流IT，簡稱額定電流。

　?。?）維持電流IH 在規定的環境溫度和控制極斷路的條件下，維持元件繼續導通的最小電流稱為維持電流IH 。一般為幾十毫安～一百多毫安，其數值與元件的溫度成反比，在120攝氏度時維持電流約為25攝氏度時的一半。當晶閘管的正向電流小于這個電流時，晶閘管將自動關斷。

　　六、晶閘管的管腳判別

　　晶閘管三個極的方法很簡單，根據P-N結的原理，只要用萬用表測量一下三個極之間的電阻值就可以。晶閘管管腳的判別可用下述方法：

　　1、先用萬用表R*1K擋測量三腳之間的阻值，阻值小的兩腳分別為控制極和陰極，所剩的一腳為陽極。

　　2、再將萬用表置于R*10K擋，用手指捏住陽極和另一腳，且不讓兩腳接觸，黑表筆接陽極，紅表筆接剩下的一腳，如表針向右擺動，說明紅表筆所接為陰極，不擺動則為控制極。

　　七、萬用表如何測量晶閘管的好壞

　　1、萬用表選電阻R*1Ω擋，用紅、黑兩表筆分別測任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數為數十歐姆的一對引腳，此時黑表筆的引腳為控制極G，紅表筆的引腳為陰極K，另一空腳為陽極A。

　　2、將黑表筆接已判斷了的陽極A，紅表筆仍接陰極K。此時萬用表指針應不動。用短線瞬間短接陽極A和控制極G，此時萬用表電阻擋指針應向右偏轉，阻值讀數為10歐姆左右。如陽極A接黑表筆，陰極K接紅表筆時，萬用表指針發生偏轉，說明該晶閘管已擊穿損壞。

　　陽極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上，陽極和控制極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上（它們之間有兩個P-N結，而且方向相反，因此陽極和控制極正反向都不通）。

　　控制極與陰極之間是一個P-N結，因此它的正向電阻大約在幾歐-幾百歐的范圍，反向電阻比正向電阻要大?？墒强刂茦O二極管特性是不太理想的，反向不是完全呈阻斷狀態的，可以有比較大的電流通過，因此，有時測得控制極反向電阻比較小，并不能說明控制極特性不好。另外，在測量控制極正反向電阻時，萬用表應放在R*10或R*1擋，防止電壓過高控制極反向擊穿。

　　若測得元件陰陽極正反向已短路，或陽極與控制極短路，或控制極與陰極反向短路，或控制極與陰極斷路，說明元件已損壞。

　　八、單向晶閘管性能鑒別

　　單向晶閘管簡稱晶閘管（SCR），舊稱可控硅，是一種可控型整流元件，其電路符號見圖1，A為陽極，K為陰極，G為控制極。

　　（1）判別電極用紅表棒固定接觸任一電極不變，黑表棒分別接觸其余兩個電極，如果接觸一個極時一次顯示0．2～0．8V，接觸另一個電極時顯示溢出，則紅表棒所接的為G，顯示溢出時黑表棒所接的為A，另一極為K。若測得不是上述結果，需將紅表棒改換電極重復以上步驟，直至得到正確結果。

　?。?）判別觸發特性數字萬用表二極管擋所能提供的測試電流僅有1mA左右，故只能用于考察小功率單向晶閘管的觸發能力。操作方法如下：用紅表棒固定接觸A不變，黑表棒接觸K，此時應顯示溢出（關斷狀態）。接著將紅表棒在保持與A接通的前提下去碰觸G，此時顯示值一般在0．8V以下（轉為導通狀態）。隨即將紅表棒脫離控制極，導通狀態將繼續維持。如果反復多次測試都是如此，說明管子觸發靈敏可靠。這種方法只適用于維持電流較小的管子。

　　九、雙向晶閘管性能鑒別

　　雙向晶閘管（TRIAC）舊稱雙向可控硅，是一種用途極為廣泛的三端雙向交流開關器件，其符號見圖2所示。G稱作控制極，T1和T2稱作主電極。它的內部結構相當于兩只反向并聯的單向晶閘管，而控制極是公用的，主電極T1是測量控制極G和主電極T2上電壓、電流的基本參考點。雙向晶閘管共有四種觸發方式（見附表1），其中靈敏度最好的是I+和Ⅲ-觸發方式，I-性能一般，最差的是Ⅲ+。在實際應用時，規定采用I+、I-、Ⅲ-三種方式，且以I+和Ⅲ-兩種方式用得最廣，本文也采用這兩種方式進行判別，并以最常見的小功率雙向晶閘管為例。

　?。?）判別電極首先確定T2：兩支表棒隨意接觸管子的任意兩個電極，并輪流改換接法，直至找到顯示值為0．1～1V（該電壓在此記為T1與G之間的壓降Ugt1）時，空置的電極即為T2。

　　其次確定T1與G2用紅表棒接觸T2，黑表棒接觸其余兩極中的任一個（暫且假定為T1），萬用表應顯示溢出。接著將紅表棒滑向另一電極（暫且假定為G），使得紅表棒短接這兩個電極，如果顯示值比Ugt1略低，說明管子已被觸發導通（I+觸發方式），證明以上假定成立，即黑表棒接的即是T1。如果在紅表棒滑向另—極后顯示值為Ugt1，則只需將黑表棒改接至另一未知極重復上述步驟，定能得出正確結果。

　?。?）觸發性能判別雙向晶閘管需要考察兩個方向的工作狀況，下面分別介紹。

　　紅表棒接T2，黑表棒接T1，此時應顯示溢出（關斷狀態）。把紅表棒滑向G，并且使T2與G這兩極接通，此時管子將進入導通狀態，應顯示比Ugt1略低的數值。接著，在紅表棒不斷開T2的前提下而脫離G，對于觸發靈敏度高、維持電流小的管子來說，此時管子仍然維持導通狀態，顯示值比觸發導通時的略大，但低于Ugt1。

　　再用紅表棒接觸T1、黑表棒接解T2，此時應顯示溢出。在黑表棒短接T2、G兩極時，管子將導通，顯示值比Ugt1略低。與上個方向相同，當黑表棒脫離G后，那些觸發靈敏度高、維持電流小的管子將仍然保持導通狀態。

　　實測一只TO-220封裝的雙向晶閘管BCR3AM（3A／600V），首先判別電極：紅、黑表棒在管子任意兩電極間測量，當測得為0．578V即Ugt1時，便確定未與表棒相接的一極為T2。該管子本身帶有一塊小型散熱片，通常它與T2極相連，此特征也可作為判別T2的依據。作為驗證，測得T2與散熱片間為0V，故T2判別正確。又將紅表棒接T2，黑表棒任接其余兩極之一，此時顯示溢出。在紅表棒短接T2和懸空的電極時顯示0．546V，該電壓小于Ugt1=0．578V，故黑表棒所接為T1，另一極則為G。 觸發性能判別：紅表棒接T2、黑表棒接T1，顯示溢出（管子關斷）。使紅表棒短接T2與G，此時顯示0．546V（管子導通），當紅表棒脫離G極時顯示0．558V，顯然，該值大于導通電壓，而又小于Ugt1，管子處于維持導通狀態。在檢測相反方向的觸發性能時，所得結果與上述極為接近，證明管子性能良好