什么是晶閘管？類型有哪些？工作原理介紹

晶閘管定義

晶閘管(Thyristor)是晶體閘流管的簡稱，又可被稱作可控硅整流器(SilicomControlledRectifier，即SCR)，簡稱可控硅。據國際電工委員會的標準，晶閘管是一種三端四層的晶體管，伏安特性具有導通和阻斷兩個穩定狀態，并可在兩個狀態之間進行切換。

1956年美國貝爾試驗室發明了晶閘管，1957年美國通用電氣公司開發出了世界上第一只晶閘管產品，并在1958年使其商業化。晶閘管具有體積小、重量輕、耐壓高、容量大、效率高、控制靈敏、使用壽命長等特點，是比較常用的半導體分立器之一。

晶閘管的類型

按照關斷速度進行分類，晶閘管可以分為高頻晶閘管和普通晶閘管。

按照電容容量進行分類，晶閘管可以分為小功率晶閘管、中功率晶閘管和大功率晶閘管;其中大功率晶閘管多采用金屬殼封裝，中、小功率晶閘管多采用塑封或者陶瓷封裝。

按照封裝形式進行分類，晶閘管可以分為陶瓷晶閘管、塑料晶閘管和金屬晶閘管;金屬封裝晶閘管又可以分為螺栓形、平板形和圓殼形等。

按照引腳和極性進行分類，晶閘管可以分為四級晶閘管、三級晶閘管和二級晶閘管。

按照關斷和控制方式進行分類，晶閘管可以分為普通晶閘管、雙向晶閘管、逆導晶閘管、門極晶閘管、BTA晶閘管和溫控晶閘管。

晶閘管工作原理

陽極(A)和陰極(K)與電源和負載連接，組成晶閘管主電路，晶閘管門極(G)和陰極(K)與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管控制電路。晶閘管導通后門極就失去控制作用，只能通過將晶閘管電流數值降到接近于零來關斷晶閘管。因此，晶閘管不能控制關閉，關閉得由主回路電流是否為零決定。

晶閘管工作原理

晶閘管觸發要求

晶閘管觸發電路必須滿足以下五點要求：

①觸發脈沖的寬度應足夠寬使得晶閘管可靠導通;②觸發脈沖應有足夠的幅度，對一些溫度較低的場合，脈沖電流的幅度應增大為器件最大觸發電流的3～5倍，脈沖的陡度也需要增加，一般需達1～2A/μs;③所提供的觸發脈沖應不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極伏安特性的可靠觸發區域之內;④應有良好的抗干擾能力、溫度穩定性及與主電路的電氣隔離;⑤觸發脈沖型式應有助于晶閘管元件的導通時間趨于一致。在高電壓大電流晶閘管串聯電路中，要求串聯的元件同一時刻導通，宜采用強觸發的形式。

晶閘管的觸發方式

晶閘管觸發方式主要有三種：

①電磁觸發方式：將低電位觸發信號經脈沖變壓器隔離后送到高電位晶閘管門極。這種觸發方式成本較低，技術比較成熟。但要解決多路脈沖變壓器的輸出一致問題，同時觸發時的電磁干擾較大。

②直接光觸發方式：將觸發脈沖信號轉變為光脈沖，直接觸發高位光控晶閘管。這種觸發方式只適用于光控晶閘管，且該種晶閘管的成本較高，不適宜采用;

③間接光觸發方式：利用光纖通信的方法，將觸發電脈沖信號轉化為光脈沖信號，經處理后耦合到光電接受回路，把光信號轉化為電信號。既可以克服電磁干擾，又可以采用普通晶閘管，降低了成本。本文的后面部分就采用了間接光觸發方式來觸發晶閘管。

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參考資料

《頭豹研究院：2019年中國晶閘管行業概覽(37頁).pdf》

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