晶閘管是閘流管(thyratron)的縮寫(xiě)，也可稱為可控硅整流器，以前簡(jiǎn)稱可控硅整流器。1957年，美國(guó)通用電氣公司在世界上開(kāi)發(fā)了晶閘管產(chǎn)品，并于1958年商業(yè)化。晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，有三極:陽(yáng)極、陰極和柵極；晶閘管的工作條件是:加直流電壓，門(mén)極有觸發(fā)電流；其衍生器件有:快速晶閘管、雙向晶閘管、反向晶閘管、光控晶閘管等。它是一種大功率開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體器件，在電路中用“V”和“VT”表示(舊標(biāo)準(zhǔn)中用字母“SCR”表示)。晶閘管具有硅整流器件的特性，可以在高電壓、大電流條件下工作，工作過(guò)程可控， 并廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)、逆變器、變頻等電子電路中。
晶閘管是一種“常閉”開(kāi)關(guān)，只有在柵極受到小電流沖擊時(shí)才能打開(kāi)。一旦接通(或稱為“觸發(fā)”)，即使開(kāi)門(mén)信號(hào)改變，晶閘管也將保持在導(dǎo)向狀態(tài)。只有當(dāng)電流低于一個(gè)小值或電流方向改變時(shí)，晶閘管才會(huì)回到原來(lái)的“關(guān)斷”(或“阻塞ABB晶閘管”)狀態(tài)。
可控硅整流器(SCR)國(guó)際上稱為晶閘管，中文縮寫(xiě)為晶閘管。可在高電壓、大電流條件下工作，具有耐壓高、容量大、體積小的特點(diǎn)。它是一種高功率形狀的半導(dǎo)體器件，廣泛用于電力和電子電路。
一、可控硅的特點(diǎn)
可控硅分為單向可控硅和雙向可控硅。單向可控硅有三個(gè)管腳:陽(yáng)極A、陰極中心和控制電極g。雙向可控硅有三個(gè)管腳:陽(yáng)極A1(T1)、第二陽(yáng)極A2(T2)和控制電極g
在DC電路中，晶閘管(晶閘管)一旦接通就不能關(guān)斷。如果要關(guān)斷，要么陽(yáng)極電壓消失，要么柵極接地。你的控制只能開(kāi)通晶閘管，不能關(guān)斷。你必須在控制門(mén)的底部增加一個(gè)電路。開(kāi)的時(shí)候給它一個(gè)高水平，關(guān)的時(shí)候把門(mén)腳拉到地上。
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晶閘管主要用于交流變DC或DC變交流時(shí)快速恢復(fù)二極管階段控制電流值，此時(shí)工作在低頻(通常主要在交流線路頻率左右)。在啟動(dòng)狀態(tài)下，由于其損耗非常小，晶閘管是有效控制大電流和大能量的理想器件。
所有ABB晶閘管都是壓配合包裝設(shè)備。晶體管和散熱器通過(guò)使用適度的高壓壓配合在一起。這種散熱器也用于晶體管端子的電連接。
過(guò)電壓保護(hù)
晶閘管對(duì)過(guò)電壓非常敏感。當(dāng)直流電壓超過(guò)其關(guān)斷狀態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM時(shí)，晶閘管將誤導(dǎo)并導(dǎo)致電路故障。當(dāng)施加的反向電壓超過(guò)其反向重復(fù)峰值電壓URRM一定值時(shí)，晶閘管將立即損壞。因此，有必要研究過(guò)電壓產(chǎn)生的原因和抑制過(guò)電壓的方法。
過(guò)電壓主要是由于供給的電功率或系統(tǒng)的儲(chǔ)能發(fā)生劇烈變化，使系統(tǒng)來(lái)不及轉(zhuǎn)換，或系統(tǒng)中原本積累的電磁能量來(lái)不及耗散而產(chǎn)生的。主要發(fā)現(xiàn)有兩種:雷電等外界沖擊引起的過(guò)電壓和開(kāi)關(guān)分合閘引起的沖擊電壓。雷擊或高壓斷路器動(dòng)作引起的過(guò)電壓是幾微秒到幾毫秒的電壓峰值，對(duì)晶閘管是非常危險(xiǎn)的。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合引起的脈沖電壓分為以下幾類:
(1)交流電源接通和斷開(kāi)引起的過(guò)電壓
比如交流開(kāi)關(guān)分合閘引起的過(guò)電壓，交流側(cè)熔斷器熔斷等。由于變壓器繞組的分布電容、漏抗引起的諧振電路和電容分壓，這些過(guò)電壓值是正常值的2到10倍。一般來(lái)說(shuō)，分合閘速度越快，過(guò)電壓越高，空載情況下電路斷開(kāi)時(shí)過(guò)電壓也會(huì)越高。
(2)DC側(cè)產(chǎn)生的過(guò)電壓
如果切斷電路的電感較大或者切斷時(shí)的電流值較大，則會(huì)出現(xiàn)相對(duì)較大的過(guò)電壓。這種情況經(jīng)常發(fā)生在負(fù)載切斷，正在導(dǎo)通的晶閘管開(kāi)路，或者快速熔斷器的熔體熔斷，導(dǎo)致電流突變的情況下。
(3)換向沖擊電壓
包括換向過(guò)電壓和換向振蕩過(guò)電壓。換相過(guò)電壓是由于晶閘管電流降至零時(shí)，器件各結(jié)層中的殘余載流子重新結(jié)合而產(chǎn)生的，所以又稱為載流子積累效應(yīng)引起的過(guò)電壓。換相過(guò)電壓后出現(xiàn)換相振蕩過(guò)電壓，是電感和電容諧振產(chǎn)生的振蕩電壓，其值與換相后的反向電壓有關(guān)。反向電壓越高，換相振蕩過(guò)電壓越大。
根據(jù)過(guò)電壓產(chǎn)生的不同原因，可采用不同的抑制方法，如減少過(guò)電壓來(lái)源，衰減過(guò)電壓幅值；抑制過(guò)電壓能量的上升速度，延緩發(fā)電能量的耗散速度，增加其耗散方式；使用電子電路進(jìn)行保護(hù)等。常用來(lái)連接回路中的吸能元件來(lái)耗散能量，通常稱為吸收回路或緩沖回路。
(4)阻容吸收電路
通常過(guò)電壓的頻率很高，所以電容經(jīng)常被用作吸收元件。為了防止振蕩，往往加入阻尼電阻，形成阻容吸收回路。阻容吸收回路可以連接在電路的交流側(cè)和DC側(cè)，或者并聯(lián)在晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間。吸收電路選用無(wú)感電容，接線盡量短。
(5)吸收回路由硒堆、壓敏電阻等非線性元件組成。
上述阻容吸收電路的時(shí)間常數(shù)RC是固定的，有時(shí)對(duì)時(shí)間短、峰值高、能量大的過(guò)電壓放電來(lái)不及，抑制過(guò)電壓的效果差。因此，一般情況下，變流器的進(jìn)出口端都有硒堆或壓敏電阻等非線性元件。硒堆的特點(diǎn)是工作電壓與溫度有關(guān)，溫度越低，耐壓越高；此外，硒堆具有自恢復(fù)特性，可多次使用。過(guò)電壓作用后，硒襯底上的燒孔被熔化的硒覆蓋，其工作特性又恢復(fù)了。壓敏電阻是一種基于氧化鋅的金屬氧化物非線性電阻。它的結(jié)構(gòu)是兩個(gè)電極，電極之間填充不規(guī)則的ZNO微晶，粒徑為10~50μm， 并且在它們之間有厚度約為1微米的氧化鉍晶界層..這個(gè)晶界層在正常電壓下處于高阻狀態(tài)，只有很小的漏電流，小于100 μ A，當(dāng)施加電壓時(shí)，引起電子雪崩，晶界層迅速變?yōu)榈妥杩?，電流迅速增大，能量泄漏，過(guò)壓被抑制，從而保護(hù)了晶閘管。浪涌后，晶界層回到高阻態(tài)。壓敏電阻的特性主要由以下參數(shù)表示。
標(biāo)稱電壓:指1mA的直流電流通過(guò)時(shí)，壓敏電阻兩端的電壓值。
電流容量:用前沿為8微秒、波寬為20微秒的浪涌電流表示，每5分鐘沖擊一次，共沖擊10次，標(biāo)稱電壓在-10[[%]]]范圍內(nèi)變化。
由于正常的壓敏電阻晶界層只有一定的放電容量和放電次數(shù)，標(biāo)稱電壓值不僅會(huì)隨著放電次數(shù)的增加而降低，還會(huì)隨著放電電流幅值的增加而降低。當(dāng)達(dá)到一定電流時(shí)，標(biāo)稱電壓降至0，壓敏電阻出現(xiàn)穿孔甚至爆裂。因此，必須限制流量。
漏電流:指當(dāng)增加一半標(biāo)稱DC電壓時(shí)，流過(guò)變阻器的電流。
由于壓敏電阻的電流容量大，殘壓低，過(guò)電壓抑制能力強(qiáng)；通常泄漏電流小，放電后不會(huì)有余流，元件標(biāo)稱電壓等級(jí)多，方便用戶選擇；伏安特性對(duì)稱，可用于交流、DC或正負(fù)浪涌；因此，它有廣泛的用途。