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半导体器件的识别与检测——可控硅

  可控硅(SiliconControlledRectifier)简称SCR,是一种大功率电器元件,也称晶闸管。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中,可作为大功率驱动器件,实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。


  1、可控硅的分类:


  可控硅有多种分类方法。


  (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。


  2、单向可控硅的结构


  单向可控硅,也就是人们常说的普通晶闸管,它是由四层半导体材料组成的,有三个PN结,对外有三个电极:第一层P型半导体引出的电极叫阳极A,第三层P型半导体引出的电极叫控制极G,第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号可以看到,它和二极管一样是一种单方向导电的器件,关键是多了一个控制极G,这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。


  以硅单晶为基本材料的四层三端器件,起始于1957年,因为它的特性类似于真空闸流管,所以国际上通称为硅晶体闸流管,简称晶闸管T,又因为晶闸管最初的在静止整流方面,所以又被称之为硅可控整流元件,简称为可控硅SCR。在性能上,可控硅不仅具有单向导电性,而且还具有比硅整流元件(俗称“死硅”)更为可贵的可控性。它只有导通和关断两种状态。可控硅能以毫安级电流控制大功率的机电设备,如果超过此功率,因元件开关损耗显著增加,允许通过的平均电流相降低,此时,标称电流应降级使用。


  可控硅的优点很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍数高达几十万倍;反应极快,在微秒级内开通、关断;无触点运行,无火花、无噪音;效率高,成本低等等。


  可控硅的弱点:静态及动态的过载能力较差;容易受干扰而误导通。


  可控硅从外形上分类主要有:螺栓形、平板形和平底形。


  3、双向可控硅的结构


  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。双向可控硅元件主要用于交流控制电路,如温度控制、灯光控制、防爆交流开关以及直流电机调速和换向等电路。


  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)。


  4、单、双向可控硅的检测


  (1)单、双向可控硅的判别


  先任测两个极,若正、反测指针均不动(R×1挡),可能是A、K或G、A极(对单向可控硅)也可能是T2、T1或T2、G极(对双向可控硅)。若其中有一次测量指示为几十至几百欧,则必为单向可控硅。且红笔所接为K极,黑笔接的为G极,剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧,则必为双向可控硅。再将旋钮拨至R×1或R×10挡复测,其中必有一次阻值稍大,则稍大的一次红笔接的为G极,黑笔所接为T1极,余下是T2极。


  (2)可控硅的检测方法


  将旋钮拨至R×1挡,对于1~6A单向可控硅,红笔接K极,黑笔同时接通G、A极,在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极,指针应指示几十欧至一百欧,此时可控硅已被触发,且触发电压低(或触发电流小)。然后瞬时断开A极再接通,指针应退回∞位置,则表明可控硅良好。


  对于1~6A双向可控硅,红笔接T1极,黑笔同时接G、T2极,在保证黑笔不脱离T2极的前提下断开G极,指针应指示为几十至一百多欧(视可控硅电流大小、厂家不同而异)。然后将两笔对调,重复上述步骤测一次,指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧,则表明可控硅良好,且触发电压(或电流)小。