可控硅的工作原理、分类、作用、与三极管的区别、与场效应管区别、典型应用接线图

　　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，亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控、摄像机及工业控制等都大量使用了可控硅器件。

可控硅的工作原理

　　可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如右图所示。双向可控硅：双向可控硅是一种硅可控整流器件，也称作双向晶闸管。这种器件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，具有无火花、动作快、寿命长、可靠性高以及简化电路结构等优点。从外表上看，双向可控硅和普通可控硅很相似，也有三个电极。但是，它除了其中一个电极G仍叫做控制极外，另外两个电极通常却不再叫做阳极和阴极，而统称为主电极Tl和T2。它的符号也和普通可控硅不同，是把两个可控硅反接在一起画成的，如图2所示。它的型号，在我国一般用“3CTS”或“KS”表示；国外的资料也有用“TRIAC”来表示的。双向可控硅的规格、型号、外形以及电极引脚排列依生产厂家不同而有所不同，但其电极引脚多数是按T1、T2、G的顾序从左至右排列（观察时，电极引脚向下，面对标有字符的一面）。目前市场上最常见的几种塑封外形结构双向可控硅的外形及电极引脚排列如下图所示。

可控硅的分类

　　1、按关断、导通及控制方式分类：可控硅按其关断、导通及控制方式可分为普通可控硅、双向可控硅、逆导可控硅、门极关断可控硅（GTO）、BTG可控硅、温控可控硅和光控可控硅等多种。

　　2、按引脚和极性分类：可控硅按其引脚和极性可分为二极可控硅、三极可控硅和四极可控硅。

　　3、按封装形式分类：可控硅按其封装形式可分为金属封装可控硅、塑封可控硅和陶瓷封装可控硅三种类型。其中，金属封装可控硅又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封可控硅又分为带散热片型和不带散热片型两种。

　　4、按电流容量分类：可控硅按电流容量可分为大功率可控硅、中功率可控硅和小功率可控硅三种。通常，大功率可控硅多采用金属壳封装，而中、小功率可控硅则多采用塑封或陶瓷封装。

　　5、按关断速度分类：可控硅按其关断速度可分为普通可控硅和高频（快速）可控硅。

　　6、过零触发-一般是调功，即当正弦交流电交流电电压相位过零点触发，必须是过零点才触发，导通可控硅。

　　7、非过零触发-无论交流电电压在什么相位的时候都可触发导通可控硅，常见的是移相触发，即通过改变正弦交流电的导通角（角相位），来改变输出百分比。

可控硅的作用

　　1、控整流作用

　　可控硅的作用之一就是可控整流，这也是可控硅最基本也最重要的作用。大家所熟知的二极管整流电路只可完成整流的功能，并没有实现可控，而一旦把二极管换做可控硅，便构成了一个可控整流电路。

　　在一个最基本的单相半波可控整流电路中，当正弦交流电压处于正半周时，只有在控制极外加触发脉冲时，可控硅才被触发导通，负载上才会有电压输出，因此可以通过改变控制极上触发脉冲到来的时间，来进一步调节负载上输出电压的平均值，达到可控整流的作用。

　　2、用做无触点开关

　　可控硅的作用之二就是用作无触点开关，经常用于自动化设备中，代替通用继电器，具有无噪音、寿命长的特点。

　　3、开关和调压作用

　　可控硅的作用之三就是起到开关和调压的作用，经常应用于交流电路中，由于其被触发时间不同，因此通过它的电流只有其交流周期的一部分，通过它的电压只有全电压的一部分，因而起到调节输出电压的作用。

可控硅与三极管的区别

　　1、三极管必须用在直流供电的电路中，这是它的特性决定的。他可以处于放大状态，用于模拟电路中。也可以仅处于饱和导通和截止两种状态，用于开关电路或数字电路中。可控硅可以工作在直流电路中，也可以工作在在交流电路中。不过当它用在直流电路中时，一旦触发，即便触发电压消失了，只有阳阴极间电压存在，它就仍然处于导通状态。这种特性也就限制了它在直流电源中的应用。不过这种特性也有应用，比如很多电路中的保护，都用到这个特性，就是一旦保护动作，如果不断电，这种保护不会自行消失的，这给使用者提供了一个明显的提示，提示使用者进行检查，以找到保护发生的原因。这种保护一旦动作，只有切断电源再重启，才能恢复。

　　可控硅也可以工作在交流电路中，用来控制诸如灯泡、电机、接触器之类的部件。来代替诸如开关等器件。可控硅也可以用来调整输出电压，如可调温的电脑、单片机控制的大功率的热处理设备，直流电焊机的电流控制，甚至家用的调光台灯等，都是可控硅的强项。这是三极管代替不了的。

　　2、三极管必须用在直流供电的电路中，这是它的特性决定的。可控硅可以工作在直流电路中，也可以工作在在交流电路中。不过当它用在直流电路中时，一旦触发，即便触发电压消失了，只有阳阴极间电压存在，它就仍然处于导通状态。

　　3、可控硅。四层器件，阳极与阴极间有两只反向PN结，用表测量电阻极大;只有门极与阴极是PN结，正反间电阻相差很大;只要电极间符合这个现象的，那就是可控硅了。因为三极管的基极对其它两极都是一个PN结，当你用表循环测量到某个电极对其它两极都能呈现出低阻或高阻时，那么基本可以断定这是三极管。
 

可控硅与场效应管区别

　　1、场效应管的源极s、栅极g、漏极d分别对应于三极管的发射极e、基极b、集电极c，它们的作用相似。

　　2、场效应管是电压控制电流器件，由vGS控制iD，其放大系数gm一般较小，因此场效应管的放大能力较差；三极管是电流控制电流器件，由iB（或iE）控制iC。

　　3、场效应管栅极几乎不取电流（ig»0）；而三极管工作时基极总要吸取一定的电流。因此场效应管的输入电阻比三极管的输入电阻高。

　　4、场效应管只有多子参与导电；三极管有多子和少子两种载流子参与导电，而少子浓度受温度、辐射等因素影响较大，因而场效应管比晶体管的温度稳定性好、抗辐射能力强。在环境条件（温度等）变化很大的情况下应选用场效应管。

　　5、场效应管在源极水与衬底连在一起时，源极和漏极可以互换使用，且特性变化不大；而三极管的集电极与发射极互换使用时，其特性差异很大，b值将减小很多。

　　6、场效应管的噪声系数很小，在低噪声放大电路的输入级及要求信噪比较高的电路中要选用场效应管。

　　7、 场效应管和三极管均可组成各种放大电路和开路电路，但由于前者制造工艺简单，且具有耗电少，热稳定性好，工作电源电压范围宽等优点，因而被广泛用于大规模和超大规模集成电路中。

可控硅典型应用接线图

　　可控硅在实际应用中的栅极触发回路有多种形式，概括起来有直流触发电路，交流触发电路，相位触发电路等。

　　直流触发电路：如图4是一个电视机常用的过压保护电路，当E+电压过高时A点电压也变高，当它高于稳压管DZ的稳压值时DZ导通，可控硅D受触发而导通将E+短路，使保险丝RJ熔断，从而起到过压保护的作用。

　　相位触发电路：相位触发电路实际上是交流触发电路的一种，如图5，这个电路是利用RC回路控制触发信号的相位。当R值较小时，RC时间常数较小，触发信号的相移较小，因此负载获得较大的电功率;当R值较大时，RC时间常数较大，触发信号的相移较大，因此负载获得较小的电功率。这个典型的电功率无级调整电路在日常生活中有很多电气产品中都应用它。