可控硅的结构与工作原理

可控硅，又称为晶闸管，是一种具有广泛应用的半导体器件。它的出现极大地改变了电力电子领域的发展，为各种电子设备和电力控制系统提供了高效、可靠的控制手段。

类型用途

可控硅可分为单向可控硅和双向可控硅，单向可控硅主要用于直流电路的控制，而双向可控硅则适用于交流电路的控制。

组成构成

单向可控硅是由四层半导体材料组成，形成三个 PN 结。它有阳极（A）、阴极（K）和控制极（G）三个电极。

双向可控硅是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，从形式上可将其看成两只普通可控硅的组合，实际上它是由7只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。它有三个电极，分别是T1、T2、G，其中G为控制极，T1、T2为两个主电极。

工作原理

单向可控硅工作原理基于 PN 结的特性。当阳极和阴极之间施加正向电压，且控制极施加触发电流时，可控硅就会导通。一旦导通，即使去掉触发电流，只要阳极和阴极之间仍保持正向电压，可控硅就会维持导通状态，直到电流减小到维持电流以下或者施加反向电压，可控硅才会关断。

双向可控硅的工作原理与普通可控硅相同，它可以双向导通，即当G极和T2极相对于T1的电压均为正时，T2是阳极，T1是阴极；反之，当G极和T2极相对于T1的电压均为负时，T1变成阳极，T2为阴极。

双向可控硅具有触发导通的特点，不管所加的触发信号电压UG对T1是正向还是反向，双向可控硅都能被触发导通。它的这个特点是普通可控硅所没有的。

应用领域

可控硅，在众多领域都有广泛的应用。

Ø 电力领域

在电力领域，常用于交流调压，通过控制导通角来调节输出电压，实现对灯光亮度、电机转速等的控制。

Ø 工业加热

在工业加热方面，用于电炉的温度控制，精 确调节功率，提高加热效率和产品质量。

Ø 电力电子设备

在电力电子设备中，如变频器、软启动器等，可控硅起到关键的功率变换和控制作用。

Ø 家用电器

在家用电器中，像洗衣机、空调等设备的电机调速和功率控制也常使用可控硅。

Ø 直流输电系统

在直流输电系统中，可控硅可用于高压直流输电的换流阀，实现电能的高效传输。