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晶閘管(SCR)
晶體閘流管簡稱晶閘管,也稱為可控硅整流元件(SCR),是由三個PN結構成的一種大功率半導體器件。在性能上,晶閘管不僅具有單向導電性,而且還具有比硅整流元件更為可貴的可控性,它只有導通和關斷兩種狀態。
晶閘管的優點很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍數高達幾十萬倍;反應極快,在微秒級內開通、關斷;無觸點運行,無火花、無噪聲;效率高,成本低等。因此,特別是在大功率UPS供電系統中,晶閘管在整流電路、靜態旁路開關、無觸點輸出開關等電路中得到廣泛的應用。
晶閘管的弱點:靜態及動態的過載能力較差,容易受干擾而誤導通。
晶閘管從外形類主要有:螺栓形、平板形和平底形。

晶閘管的發展歷史及制約因素
半導體的出現成為20世紀現代物理學其中一項重大的突破，標志著電子技術的誕生。而由于不同領域的實際需要，促使半導體器件自此分別向兩個分支快速發展，其中一個分支即是以集成電路為代表的微電子器件，特點為小功率、集成化，作為信息的檢出、傳送和處理的工具；而另一類就是電力電子器件，特點為大功率、快速化。1955年，美國通用電氣公司研發了世界上個以硅單晶為半導體整流材料的硅整流器（SR），1957年又開發了全球用于功率轉換和控制的可控硅整流器（SCR）。由于它們具有體積小、重量輕、效率高、壽命長的優勢，尤其是SCR能以微小的電流控制較大的功率，令半導體電力電子器件成功從弱電控制領域進入了強電控制領域、大功率控制領域。在整流器的應用上，晶閘管迅速取代了整流器（引燃管），實現整流器的固體化、靜止化和無觸點化，并獲得巨大的節能效果。從1960年始，由普通晶閘管相繼出了快速晶閘管、光控晶閘管、不對稱晶閘管及雙向晶閘管等各種特性的晶閘管，形成一個龐大的晶閘管家族。
但晶閘管本身存在兩個制約其繼續發展的重要因素。一是控制功能上的欠缺，普通的晶閘管屬于半控型器件，通過門極（控制極）只能控制其開通而不能控制其關斷，導通后控制極即不再起作用，要關斷必須切斷電源，即令流過晶閘管的正向電流小于維持電流。由于晶閘管的關斷不可控的特性，必須另外配以由電感、電容及輔助開關器件等組成的強迫換流電路，從而使裝置體積增大，成本增加，而且系統更為復雜、可靠性降低。二是因為此類器件立足于分立元件結構，開通損耗大，工作頻率難以提高，限制了其應用范圍。1970年代末，隨著可關斷晶閘管（GTO）日趨成熟，成功克服了普通晶閘管的缺陷，標志著電力電子器件已經從半控型器件發展到全控型器件

晶閘管的工作過程
晶閘管是四層三端器件,它有J1、J2、J3三個PN結,可以把它中間的NP分成兩部分,構成一個PNP型三極管和一個NPN型三極管的復合管。
當晶閘管承受正向陽極電壓時,為使晶閘管導通,必須使承受反向電壓的PN結J2失去阻擋作用。每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。因此是兩個互相復合的晶體管電路,當有足夠的門極電流Ig流入時,就會形成強烈的正反饋,造成兩晶體管飽和導通。
設PNP管和NPN管的集電極電流分別為IC1和IC2,發射極電流相應為Ia和Ik,電流放大系數相應為α1=IC1/Ia和α2=IC2/Ik,設流過J2結的反相漏電流為ICO,晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和:
Ia=IC1+IC2+ICO
=α1Ia+α2Ik+ICO (1)
若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為:Ik=Ia+Ig。
硅PNP管和硅NPN管相應的電流放大系數α1和α2隨其發射極電流的改變而急劇變化。當晶閘管承受正向陽極電壓,而門極未接受電壓的情況下,式(1)中Ig=0,(α1+α2)很小,故晶閘管的陽極電流Ia≈ICO,晶閘管處于正向阻斷狀態;當晶閘管在正向門極電壓下,從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經NPN管的發射結,從而提高放大系數α2,產生足夠大的集電極電流IC2流過PNP管的發射結,并提高了PNP管的電流放大系數α1,產生更大的集電極電流IC1流經NPN管的發射結,這樣強烈的正反饋過程迅速進行。
當α1和α2隨發射極電流增加而使得(α1+α2)≈1時,式(1)中的分母1-(α1+α2)≈0,因此提高了晶閘管的陽極電流Ia。這時,流過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定,晶閘管已處于正向導通狀態。晶閘管導通后,式(1)中1-(α1+α2)≈0,即使此時門極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續導通,門極已失去作用。在晶閘管導通后,如果不斷地減小電源電壓或增大回路電阻,使陽極電流Ia減小到維持電流IH以下時,由于α1和α2迅速下降,晶閘管恢復到阻斷狀態。