晶闸管可控硅知识.docx
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晶闸管可控硅知识
怎样用数字万用表判断单向晶闸管的极性
单项晶闸管分为PNPN和NPNP两种，各有三个管脚分别为阳极、控制极、阴极！
用数字式万用表的晶体管档（两个表笔接到一块会响那个档），PNPN型：
用万用表分别测这三个管脚（要正反各一次，也就是说一个管最多测六次），其中这六次只有一次有数值，当显示器上有数值时红表笔（正极）接控制极，黑表（负极）笔接阴极，另外一个管脚就是阳极！
NPNP型管与此步骤相同，只不过最后红表笔接阴极，黑表笔接控制极！
一、可控硅符号与性能介绍
可控硅符号：
可控硅也称作晶闸管，它是由PNPN四层半导体构成的元件，有三个电极，阳极A，阴极K和控制极G。
可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好。
在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影。
可控硅分为单向的和双向的，符号也不同。
单向可控硅有三个PN结，由最外层的P极和N极引出两个电极，分别称为阳极和阴极，由中间的P极引出一个控制极。
单向可控硅有其独特的特性：
当阳极接反向电压，或者阳极接正向电压但控制极不加电压时，它都不导通，而阳极和控制极同时接正向电压时，它就会变成导通状态。
一旦导通，控制电压便失去了对它的控制作用，不论有没有控制电压，也不论控制电压的极性如何，将一直处于导通状态。
要想关断，只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向。
双向可控硅的引脚多数是按T1、T2、G的顺序从左至右排列（电极引脚向下，面对有字符的一面时）。
加在控制极G上的触发脉冲的大小或时间改变时，就能改变其导通电流的大小。
与单向可控硅的区别是，双向可控硅G极上触发脉冲的极性改变时，其导通方向就随着极性的变化而改变，从而能够控制交流电负载。
而单向可控硅经触发后只能从阳极向阴极单方向导通，所以可控硅有单双向之分。
电子制作中常用可控硅，单向的有MCR－100等，双向的有TLC336等。
这是TLC336的样子：
二、向强电冲击的先锋—可控硅
可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件。
实际上，可控硅的功用不仅是整流，它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电，等等。
可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。
它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。
1.可控硅的结构和特性
可控硅从外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三种。
螺旋式的应用较多。
可控硅有三个电极——阳极（A）阴极（C）和控制极（G）。
它有管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构，共有三个PN结。
可控硅和只有一个PN结的硅整流二极度管在结构上迥然不同。
可控硅的四层结构和控制极的引用，为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。
在应用可控硅时，只要在控制极加上很小的电流或电压，就能控制很大的阳极电流或电压。
目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。
一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。
可控硅为什么其有“以小控大”的可控性呢？
首先，我们可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只NPN型号晶体管，而二、三四层组成另一只PNP型晶体管。
其中第二、第三层为两管交迭共用。
当在阳极和阴极之间加上一个正向电压Ea，又在控制极G和阴极C之间（相当BG1的基一射间）输入一个正的触发信号，BG1将产生基极电流Ib1，经放大，BG1将有一个放大了β1倍的集电极电流IC1。
因为BG1集电极与BG2基极相连，IC1又是BG2的基极电流Ib2。
BG2又把比Ib2（Ib1）放大了β2的集电极电流IC2送回BG1的基极放大。
如此循环放大，直到BG1、BG2完全导通。
实际这一过程是“一触即发”的过程，对可控硅来说，触发信号加入控制极，可控硅立即导通。
导通的时间主要决定于可控硅的性能。
可控硅一经触发导通后，由于循环反馈的原因，流入BG1基极的电流已不只是初始的Ib1，而是经过BG1、BG2放大后的电流（β1*β2*Ib1）这一电流远大于Ib1，足以保持BG1的持续导通。
此时触发信号即使消失，可控硅仍保持导通状态只有断开电源Ea或降低Ea，使BG1、BG2中的集电极电流小于维持导通的最小值时，可控硅方可关断。
当然，如果Ea极性反接，BG1、BG2由于受到反向电压作用将处于截止状态。
这时，即使输入触发信号，可控硅也不能工作。
反过来，Ea接成正向，而触动发信号是负的，可控硅也不能导通。
另外，如果不加触发信号，而正向阳极电压大到超过一定值时，可控硅也会导通，但已属于非正常工作情况了。
可控硅这种通过触发信号（小的触发电流）来控制导通（可控硅中通过大电流）的可控特性，正是它区别于普通硅整流二极管的重要特征。
2.可控硅的主要参数
可控硅的主要参数有：
（1）额定通态平均电流IT在一定条件下，阳极---阴极间可以连续通过的50赫兹正弦半波电流的平均值。
（2）正向阻断峰值电压VPF在控制极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超过导能电压时，可以重复加在可控硅两端的正向峰值电压。
可控硅承受的正向电压峰值，不能超过手册给出的这个参数值。
（3）反向阴断峰值电压VPR当可控硅加反向电压，处于反向关断状态时，可以重复加在可控硅两端的反向峰值电压。
使用时，不能超过手册给出的这个参数值。
（4）控制极触发电流Ig1、触发电压VGT在规定的环境温度下，阳极——阴极间加有一定电压时，可控硅从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压。
（5）维持电流IH在规定温度下，控制极断路，维持可控硅导通所必需的最小阳极正向电流。
近年来，许多新型可控硅元件相继问世，如适于高频应用的快速可控硅，可以用正或负的触发信号控制两个方向导通的双向可控硅，可以用正触发信号使其导通，用负触发信号使其关断的可控硅等等。
单向晶闸管（可控硅）管脚极性及好坏检测方法
单向晶闸管的检测
（1）判别各电极：
根据普通晶闸管的结构可知，其门极G与阴极K极之间为一个PN结，具有单向导电特性，而阳极A与门极之间有两个反极性串联的PN结。
因此，通过用万用表的R×100或R×1kQ档测量普通晶闸管各引脚之间的电阻值，即能确定三个电极。
具体方法是：
将万用表黑表笔任接晶闸管某一极，红表笔依次去触碰另外两个电极。
若测量结果有一次阻值为几千欧姆（kΩ），而另一次阻值为几百欧姆（Ω），则可判定黑表笔接的是门极G。
在阻值为几百欧姆的测量中，红表笔接的是阴极K，而在阻值为几千欧姆的那次测量中，红表笔接的是阳极A，若两次测出的阻值均很大，则说明黑表笔接的不是门极G，应用同样方法改测其他电极，直到找出三个电极为止。
也可以测任两脚之间的正、反向电阻，若正、反向电阻均接近无穷大，则两极即为阳极A和阴极K，而另一脚即为门极G。
普通晶闸管也可以根据其封装形式来判断出各电极。
例如：
螺栓形普通晶闸管的螺栓一端为阳极A，较细的引线端为门极G，较粗的引线端为阴极K。
平板形普通晶闸管的引出线端为门极G，平面端为阳极A，另一端为阴极K。
金属壳封装（T0—3）的普通晶闸管，其外壳为阳极A。
塑封（T0—220）的普通晶闸管的中间引脚为阳极A，且多与自带散热片相连。
图1为几种普通晶闸管的引脚排列。
（2）判断其好坏：
用万用表R×1kΩ档测量普通晶闸管阳极A与阴极K之间的正、反向电阻，正常时均应为无穷大（∞）；若测得A、K之间的正、反向电阻值为零或阻值均较小，则说明晶闸管内部击穿短路或漏电。
测量门极G与阴极K之间的正、反向电阻值，正常时应有类似二极管的正、反向电阻值（实际测量结果要较普通二极管的正、反向电阻值小一些），即正向电阻值较小（小于2kΩ），反向电阻值较大（大于80kΩ）。
若两次测量的电阻值均很大或均很小，则说明该晶闸管G、K极之间开路或短路。
若正、反电阻值均相等或接近，则说明该晶闸管已失效，其G、K极问PN结已失去单向导电作用。
测量阳极A与门极G之间的正、反向电阻，正常时两个阻值均应为几百千欧姆（kΩ）或无穷大，若出现正、反向电阻值不一样（有类似二极管的单向导电）。
则是G、A极之间反向串联的两个PN结中的一个已击穿短路。
（3）触发能力检测：
对于小功率（工作电流为5A以下）的普通晶闸管，可用万用表R×1档测量。
测量时黑表笔接阳极A，红表笔接阴极K，此时表针不动，显示阻值为无穷大（∞）。
用镊子或导线将晶闸管的阳极A与门极短路（见图2），相当于给G极加上正向触发电压，此时若电阻值为几欧姆至几十欧姆（具体阻值根据晶闸管的型号不同会有所差异），则表明晶闸管因正向触发而导通。
再断开A极与G极的连接（A、K极上的表笔不动，只将G极的触发电压断掉）。
若表针示值仍保持在几欧姆至几十欧姆的位置不动，则说明此晶闸管的触发性能良好。
对于工作电流在5A以上的中、大功率普通晶闸管，因其通态压降VT维持电流IH及门极触发电压Vo均相对较大，万用表R×1kΩ档所提供的电流偏低，晶闸管不能完全导通，故检测时可在黑表笔端串接一只200Ω可调电阻和1～3节1．5V干电池（视被测晶闸管的容量而定，其工作电流大于100A的，应用3节1．5V干电池），如图3所示。
也可以用图4中的测试电路测试普通晶闸管的触发能力。
电路中，vT为被测晶闸管，HL为6．3V指示灯（手电筒中的小电珠），GB为6V电源（可使用4节1．5V干电池或6V稳压电源），S为按钮，R为限流电阻。
当按钮S未接通时，晶闸管VT处于阻断状态，指示灯HL不亮（若此时HL
亮，则是vT击穿或漏电损坏）。
按动一下按钮S后（使S接通一下，为晶闸管VT的门极G提供触发电压），若指示灯HL一直点亮，则说明晶闸管的触发能力良好。
若指示灯亮度偏低，则表明晶闸管性能不良、导通压降大（正常时导通压降应为1v左右）。
若按钮S接通时，指示灯亮，而按钮S断开时，指示灯熄灭，则说明晶闸管已损坏，触发性能不良。
双向晶闸管（可控硅）的电极,好坏及触发能力检测方法
（1）判别各电极：
用万用表R×1或R×10档分别测量双向晶闸管三个引脚间的正、反向电阻值，若测得某一管脚与其他两脚均不通，则此脚便是主电极T2。
找出T2极之后，剩下的两脚便是主电极Tl和门极G3。
测量这两脚之间的正、反向电阻值，会测得两个均较小的电阻值。
在电阻值较小（约几十欧姆）的一次测量中，黑表笔接的是主电极T1，红表笔接的是门极G。
螺栓形双向晶闸管的螺栓一端为主电极T2，较细的引线端为门极G，较粗的引线端为主电极T1。
金属封装（To—3）双向晶闸管的外壳为主电极T2。
塑封（TO—220）双向晶闸管的中间引脚为主电极T2，该极通常与自带小散热片相连。
图5是几种双向晶闸管的引脚排列。
（2）判别其好坏：
用万用表R×1或R×10档测量双向晶闸管的主电极T1与主电极T2之间、主电极T2与门极G之间的正、反向电阻值，正常时均应接近无穷大。
若测得电阻值均很小，则说明该晶闸管电极问已击穿或漏电短路。
测量主电极T1与门极G之问的正、反向电阻值，正常时均应在几十欧姆（Ω）至一百欧姆（Ω）之间（黑表笔接T1极，红表笔接G极时，测得的正向电阻值较反向电阻值略小一些）。
若测得T1极与G极之间的正、反向电阻值均为无穷大，则说明该晶闸管已开路损坏。
（3）触发能力检测：
对于工作电流为8A以下的小功率双向晶闸管，可用万用表R×1档直接测量。
测量时先将黑表笔接主电极T2，红表笔接主电极T1，然后用镊子将T2极与门极G短路，给G极加上正极性触发信号，若此时测得的电阻值由无穷大变为十几欧姆（Ω），则说明该晶闸管已被触发导通，导通方向为T2→T1。
再将黑表笔接主电极T1，红表笔接主电极T2，用镊子将T2极与门极G之间短路，给G极加上负极性触发信号时，测得的电阻值应由无穷大变为十几欧姆，则说明该晶闸管已被触发导通，导通方向为T1→T2。
若在晶闸管被触发导通后断开G极，T2、T1极间不能维持低阻导通状态而阻值变为无穷大，则说明该双向晶闸管性能不良或已经损坏。
若给G极加上正（或负）极性触发信号后，晶闸管仍不导通（T1与T2间的正、反向电阻值仍为无穷大），则说明该晶闸管已损坏，无触发导通能力。
对于工作电流在8A以上的中、大功率双向晶闸管，在测量其触发能力时，可先在万用表的某支表笔上串接1～3节1．5V干电池，然后再用R×1档按上述方法测量。
对于耐压为400V以上的双向晶闸管，也可以用220V交流电压来测试其触发能力及性能好坏。
图6是双向晶闸管的测试电路。
电路中，FL为60W／220V白炽灯泡，VT为被测双向晶闸管，R为100Ω限流电阻，S为按钮。
将电源插头接入市电后，双向晶闸管处于截止状态，灯泡不亮（若此时灯泡正常发光，则说明被测晶闸管的T1、T2极之间已击穿短路；若灯泡微亮，则说明被测晶闸管漏电损坏）。
按动一下按钮S，为晶闸管的门极G提供触发电压信号，正常时晶闸管应立即被触发导通，灯泡正常发光。
若灯泡不能发光，则说明被测晶闸管内部开路损坏。
若按动按钮s时灯泡点亮，松手后灯泡又熄灭，则表明被测晶闸管的触发性能不良。
普通单向晶闸管的引脚排列图
普通晶闸管可以根据其封装形式来判断出各电极。
例如：
螺栓形普通晶闸管的螺栓一端为阳极A，较细的引线端为门极G，较粗的引线端为阴极K。
平板形普通晶闸管的引出线端为门极G，平面端为阳极A，另一端为阴极K。
金属壳封装（T0—3）的普通晶闸管，其外壳为阳极A。
塑封（T0—220）的普通晶闸管的中间引脚为阳极A，且多与自带散热片相连。
图1为几种普通晶闸管的引脚排列。
普通双向晶闸管的管脚排列图
判别各电极：
用万用表R×1或R×10档分别测量双向晶闸管三个引脚间的正、反向电阻值，若测得某一管脚与其他两脚均不通，则此脚便是主电极T2。
找出T2极之后，剩下的两脚便是主电极Tl和门极G3。
测量这两脚之间的正、反向电阻值，会测得两个均较小的电阻值。
在电阻值较小（约几十欧姆）的一次测量中，黑表笔接的是主电极T1，红表笔接的是门极G。
螺栓形双向晶闸管的螺栓一端为主电极T2，较细的引线端为门极G，较粗的引线端为主电极T1。
金属封装（To—3）双向晶闸管的外壳为主电极T2。
塑封（TO—220）双向晶闸管的中间引脚为主电极T2，该极通常与自带小散热片相连。
图5是几种双向晶闸管的引脚排列。
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