晶闸管是晶体闸流管的简称，它是一种可控整流半导体器件，也称为可控硅。晶闸管在一定的电压条件下，只要有一触发脉冲就可导通，触发脉冲消失，晶闸管仍然能维持导通状态，可以以微小的功率控制较大的功率，因此，常作为电动机驱动、电动机调速、电量通断、调压、控温等的控制器件，广泛应用于电子电器产品、工业控制及自动化生产领域。

1.晶闸管的类型和功能特点

在实际应用中，晶闸管的类型较多，分类方式也多种多样，例如：

•按关断、导通及控制方式分类可分为普通单向晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、BTG晶闸管、温控晶闸管和光控晶闸管等多种。

•按引脚和极性分类可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。

•按封装形式分类可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管。其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形晶闸管、平板形晶闸管、圆壳形晶闸管等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。

•按电流容量分类可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管。

•按关断速度分类可分为普通晶闸管和快速晶闸管。

图8-1所示为几种常见晶闸管的实物外形，下面我们重点来了解一下这几种比较常见晶闸管的功能特征。

图8-1 几种常见晶闸管的实物外形

（1）单向晶闸管

单向晶闸管（SCR）是指其触发后只允许一个方向的电流流过的半导体器件，相当于一个可控的整流二极管。它是由P-N-P-N共4层3个PN结组成的，被广泛应用于可控整流、交流调压、逆变器和开关电源电路中。

图8-2所示为单向晶闸管的实物外形及电路符号。

图8-2 单向晶闸管的实物外形及电路符号

单向晶闸管阳极A与阴极K之间加有正向电压，同时控制极G与阴极K间加上所需的正向触发电压，方可触发导通；单向晶闸管导通后内阻很小，管压降很低，即使其控制极的触发信号消失，晶闸管仍维持导通状态；只有当触发信号消失，同时阳极A与阴极K之间的正向电压消失或反向后，晶闸管才会阻断截止。图8-3所示为单向晶闸管的导通与截止阻断特性。

图8-3 单向晶闸管的导通与截止阻断特性

提问

单向晶闸管控制极受到触发且阳极与阴极加有正向电压后导通很容易理解，可我想知道，为什么触发信号消失后，还能够维持导通呢？

回答

单向晶闸管能够维持导通的特征，要从它的内部结构说起，我们在介绍单向晶闸管概念时提到，单向晶闸管是由P-N-P-N共四层3个PN结组成，结合前面所示的三极管的内部结构，我们可以将单向晶闸管等效地看成一个PNP型三极管和NPN型三极管的交错结构，如图8-4所示。

当给单向晶闸管阳极(A)加正向电压时，三极管VT1和VT2都承受正向电压，VT2正偏，VT1集电极反偏。如果这时在控制极(G)加上较小的正向控制电压U_g（触号），则有控制电流I_g送入VT1的基极。经过放大，VT1的集电极便有I_C1=β₁I_g的电进。此电流送入VT2基极，经VT2放大，VT2的集电极便有I_C2=β₁β₂I_g的电流流过。电流又送入VT1的基极，如此反复，两个三极管很快便导通。晶闸管导通后，VT1的始终有比I_g大得多的电流流过，因而即使触发信号消失，单向晶闸管仍能保持导通状态。

回答

图8-4 单向晶闸管（阴极侧受控）的等效电路及保持导通原理

根据单向晶闸管的导通、截止特性，其通常作为可控电子开关在电路中控制电路接通、断开。图8-5所示为采用单向晶闸管进行自动控制的报警电路。

图8-5 采用单向晶闸管进行自动控制的报警电路

电路中，当A物体阻挡光线时光敏三极管截止，VD1正端电压升高，VT1发射极的电压也升高并输出触发信号，于是晶闸管导通，报警灯的电流增加而发光。这种情况即使A物体离开光检测区，晶闸管仍处于导通状态，报警灯保持，直到值班人员看到报警后，手动断开电路开关S，才能使电路恢复初始等待状态。

（2）双向晶闸管

双向晶闸管又称双向可控硅，属于N-P-N-P-N共5层半导体器件，在结构上相当于两个单向晶闸管反极性并联。与单向晶闸管不同的是，双向晶闸管可以双向导通，可允许两个方向有电流流过，常用在交流电路调节电压、电流，或用作交流无触点开关。

图8-6所示为双向晶闸管的实物外形及电路符号。

图8-6 双向晶闸管的实物外形及电路符号

双向晶闸管第一电极T₁与第二电极T₂间，无论所加电压极性是正向还是反向，只要控制极G和第一电极T₁间加有正、负极性不同的触发电压，就可触发晶闸管导通，并且失去触发电压，也能继续保持导通状态；当第一电极T₁、第二电极T₂电流减小至小于维持电流或T₁、T₂间的电压极性改变且没有触发电压时，双向晶闸管才会截止，此时只有重新送入触发电压方可导通。

图8-7所示为双向晶闸管的导通及截止特性。

图8-7 双向晶闸管的导通及截止特性

在很多电子或电器产品电路中，常常采用双向晶闸管作为可控电子开关控制或驱动电路的接通、断开。例如，图8-8所示为由双向晶闸管构成的洗衣机控制电路。

图8-8 由双向晶闸管构成的洗衣机控制电路

在洗衣机电路中，当某三极管基极有高电平时，便导通，相应的晶闸管被触发，被控制的电磁阀动作。例如，开始洗涤时，微电脑程序控制器㉓脚连接的水位开关和⑮脚的进水电磁阀配合工作，控制洗涤筒内的注水量。当水位到达预定水位以后，微电脑程序控制器通过进水电磁阀控制三极管VT6截止，晶闸管VTR1截止，则停止向洗涤筒内注入水。

（3）单结晶体管

单结晶体管（UJT）也称为双基极二极管。它从结构功能上类似晶闸管，是由一个PN结和两个内电阻构成的三端半导体器件，具有一个PN结和两个基极。

单结晶体管具有电路简单、热稳定性好等优点，广泛用于振荡、定时、双稳及晶闸管触发等电路。图8-9所示为单结晶体管的实物外形及相关特性。

图8-9 单结晶体管的实物外形及相关特性(www.daowen.com)

（4）可关断晶闸管

可关断晶闸管（Gate Turn-Off Thyristor，GTO）亦称门控晶闸管、门极关断晶闸管，其主要特点是当门极（即控制极）加负向触发信号时晶闸管能自行关断。图8-10所示为典型可关断晶闸管的实物外形及电路符号。

图8-10 典型可关断晶闸管的实物外形及电路符号

【资料】

可关断晶闸管与普通晶闸管的区别：

普通晶闸管(SCR)靠控制极正信号触发之后，撤掉信号亦能维持通态。欲使之关断，必须切断电源，使正向电流低于维持电流，或施以反向电压强行关断。这就需要增加换向电路，不仅使设备的体积、重量增大，而且会降低效率，产生波形失真和噪声。

可关断晶闸管克服了普通晶闸管的上述缺陷，它保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点，具有自关断能力，无需切断电路或外接换向电路使电压换向，使用方便，是理想的高压、大电流开关器件。大功率可关断晶闸管已广泛用于波调速、变频调速、逆变电源等领域。

（5）快速晶闸管

快速晶闸管是可以在400Hz以上频率工作的晶闸管，其开通时间为4～8_μs，关断时间为10～60μs，主要用于较高频率的整流、斩波、逆变和变频电路。图8-11为典型快速晶闸管的实物外形及电路符号。

（6）螺栓形晶闸管

螺栓形晶闸管与普通单向晶闸管相同，只是封装形式不同。这种结构只是便于安装在散热片上，工作电流较大的晶闸管多采用这种结构形式。图8-12所示为典型螺栓形晶闸管的实物外形及电路符号。

图8-11 典型快速晶闸管的实物外形及电路符号

图8-12 典型螺栓形晶闸管的实物外形及电路符号

2.晶闸管型号的识读方法

根据我国国家标准规定，晶闸管的型号命名由4个部分构成，每个部分由不同的字符和数字进行标识，如图8-13所示。

图8-13 晶闸管型号的命名规则

【注意】

根据国产晶闸管型号命名规则可知，在图8-13中，晶闸管型号为“KK23”，它表示的含义为快速反向阻断型晶闸管，额定电流为2A，额定电压为300V。

在晶闸管型号标识中，有时会省略重复峰值电压级数，这种情况下往往会在额定通态电流数值后面加单位“A”，如图8-14所示。

图8-14 典型晶闸管的型号标识

图8-14中“KK200A”，其第一个字母“K”表示该器件为晶闸管；第二个字母“K”表示类型为快速反向阻断型，即快速晶闸管；数字“200A”表示额定电流为200A；额定电压省略未标出。“KP200A”类似，只是第二个字母“P”表示其类型为普通反向阻断型。

提问

有些晶闸管上型号标识的很奇怪，如“BT169D”、“BT134”等，这些标识信息与国产晶闸管型号命名规则完全不相符，那么这些型号标识表示什么意思？又如何进行识读呢？

回答

这种情况多是由其他国家生产的晶闸管。不同国家对晶闸管型号命名规则不一致，需要根据实际标识信息进行识别。

一般来说，德国、法国、意大利、荷兰、比利时等欧洲国家，大都采用国际电子联合会半导体分立器件型号命名方法，这种命名方法中，型号标识由4个基本部分组成，各部分的符号及意义，如图8-15所示。

图8-15 国际电子联合会半导体分立器件型号命名方法

3.晶闸管引脚极性的识别方法

在各种类型的晶闸管中，有些晶闸管引脚极性有明显的区别，识别比较简单；有些晶闸管三只引脚外形完全相同，识别很困难。这里我们简单介绍几种常用的引脚识别方法，为下面对晶闸管进行检测训练做好准备。

（1）根据型号标识查阅引脚功能识别

对于普通单向晶闸管、双向晶闸管等各引脚外形无明显特征的晶闸管，目前主要根据其型号信息查阅相关资料进行识读。即首先识别出晶闸管的型号后，查阅半导体手册或在互联网上搜索该型号集成电路的引脚功能，如图8-16所示。

图8-16 根据晶闸管的型号标识在互联网上查阅引脚功能

（2）根据引脚外形特征识别

在常见的几种晶闸管中，快速晶闸管和螺栓形晶闸管的引脚具有很明显的外形特征，可以根据引脚外形特征进行识别。

其中，快速晶闸管中间的金属环引出线为控制极G，平面端为阳极A，另一端为阴极K；螺栓形普通晶闸管的螺栓一端为阳极A，较细的引线端为控制极G，较粗的引线端为阴极K，如图8-17所示。

（3）根据电路板上的标识信息或电路符号进行识别

识别安装在电路板上的晶闸管的引脚极性时，可观察电路板上晶闸管的周围或背面焊接面上有无标识信息，根据标识信息很容易识别引脚极性；也可以根据晶闸管所在电路，找到对应的电路图纸，根据图纸中的电路符号识别引脚极性，如图8-18所示。

图8-17 根据引脚外形特征识别晶闸管引脚极性

图8-18 根据电路板上的标识信息或电路符号识别晶闸管引脚极性