硅控整流器的基础/工作原理/特性/应用

一般来说，在设计电子工程和一般电路时，我们使用许多电气和电子元件。这些基本组件包括电阻器，晶体管，电容器，二极管，电感器，LED，晶闸管或可控硅整流器，集成电路等。整流器分为两类：不可控整流器（二极管）和可控整流器（晶闸管）。实际上，许多工程学生和电子爱好者都希望了解电子电气元件的基本知识。但是，在这篇文章中我们来详细讨论一下晶闸管或者可控硅整流器的基础知识和特性。

硅控整流器

晶闸管或可控硅是一种多层半导体器件，与晶体管相似。可控硅整流器由三个端子（阳极，阴极和栅极）组成，不像两端二极管（阳极和阴极）整流器。当二极管的阳极电压大于阴极电压时，二极管被称为不受控制的整流器（在正向偏置条件下没有任何控制）。

但是，即使阳极电压大于阴极电压，可控硅整流器也不会导通，除非（第三端）栅极端子被触发。因此，通过向栅极端子提供触发脉冲，我们可以控制晶闸管的操作（ON或OFF）。因此，晶闸管也称为可控整流器或可控硅。

硅控整流器基础

与二极管中的两层（PN）和晶体管中的三层（PNP或NPN）不同，可控硅由四层（PNPN）和三个PN结串联而成。可控硅或可控硅由图中所示的符号表示。

可控硅整流器也是一种单向器件，因为它只能在一个方向上传导。通过适当触发，晶闸管可以用作开路开关，也可以用作整流二极管。但晶闸管不能作为放大器使用，只能用于门极触发脉冲控制的开关操作。

晶闸管可以用多种材料制造，如硅，碳化硅，砷化镓，氮化镓等。但是，由于硅的良好的导热性，高电流能力，高电压能力和经济的加工性使其比其他用于制造晶闸管的材料更受青睐，因此它们也被称为可控硅整流器。

硅控整流器工作原理

晶闸管的工作可以从可控硅的三态工作模式来理解。晶闸管的三种工作模式如下：

一、反向阻塞模式

二、转发阻止模式

三、正向导通模式

反向阻止模式

如果我们反转晶闸管的阳极和阴极连接，则下部和上部二极管反向偏置。因此，没有传导路径，所以没有电流流动。因此，被称为反向阻止模式。

转发阻止模式

一般来说，没有任何触发脉冲到栅极端，硅控整流器保持关断，指示没有电流在正向（从阳极到阴极）流动。这是因为我们连接了两个二极管（上，下二极管都是正向偏置的），形成一个晶闸管。但是，这两个二极管之间的连接是反向偏置的，这消除了从上到下的电流流动。因此，这个状态被称为前向阻塞模式。在这种模式下，即使晶闸管像传统的正向偏置二极管那样具有条件，但由于栅极端不被触发，所以它不会导通。

正向导通模式

在正向导通模式下，阳极电压必须大于阴极电压，第三端子栅极必须适当地触发晶闸管的导通。这是因为，无论何时触发栅极端子，下部晶体管将导通上部晶体管上的哪个开关，然后上部晶体管导通下部晶体管，从而晶体管彼此激活。这两个晶体管的内部正反馈过程重复，直到两个都完全激活，然后电流将从阳极到阴极。所以，这种可控硅的工作模式被称为正向导通模式。

硅控整流器特性

该图显示了可控硅整流器的特性，也代表了三种不同模式下的晶闸管操作，例如反向阻断模式，正向阻断模式和正向导通模式。晶闸管的VI特性也代表了反向阻断电压，正向阻断电压，反向击穿电压，保持电流，击穿电压等，如图所示。

硅控整流器应用

可控硅整流器应用于大电流，大电流的电路中，如电流大于1kV或大于100A的电力系统电路。

晶闸管专门用于减少电路中的内部功率损耗。可控硅整流器可用于控制电路中的功率，而无需使用晶闸管的开关控制来实现任何损耗。

可控硅整流器也用于整流目的，即从交流电到直流电。通常，可控硅用于交流 - 交流转换器（cycloconverters），这是可控硅最常见的应用。
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