1.介紹

　　晶閘管也叫可控硅。自20世紀50年代問世以來，它已經發展成為一個大家族，主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、反向晶閘管、關斷晶閘管、快速晶閘管等等。晶閘管是一種大功率半導體器件，具有容量大、電壓高、損耗低、易于控制等特點。是大功率變頻技術的理想器件。

　　2.晶閘管的結構和工作原理

　　2.1晶閘管的結構它有三個電極，螺旋端為陽極A的引出端，與散熱器固定；另一根較粗的引線是陰極K，較細的引線是控制極g，一般容量較大的晶閘管是扁平的，可以配風冷或水冷散熱器。容量較小的晶閘管類似于大功率二極管，只是它多了一個控制電極。晶閘管內部結構由四層PNPN半導體組成，中間形成三個PN結:J1、J2和JBOY3樂隊。陽極從下P1層引出，陰極從上層引出，控制電極從中間P2層引出。

　　晶閘管和二極管一樣，具有單向導電性，電流只能從陽極流向陰極。當元件被施加反向電壓時，只有非常小的反向漏電流從陰極流向陽極，晶閘管處于反向阻斷狀態。

　　與二極管不同，晶閘管還具有正向導通的可控特性。當元件加直流電壓時，元件還不能導通，處于正向阻斷狀態，這是二極管所沒有的。

　　2.2晶閘管的工作原理

　　晶閘管工作過程中，陽極A和陰極K接電源和負載構成晶閘管主電路，門板G和陰極K接控制裝置構成晶閘管控制電路(或觸發電路)。當陽極和陰極之間加直流電壓VAK(EA)，控制柵和陰極之間加直流電壓VGK(EG)時，產生控制極電流IG(即IB2)，該電流被T2放大，形成集電極電流IC2=β2*IB2，即T1的基極電流，即IB1=IC2也被T1放大，得到集電極電流IC1 = β 1 *。這個電流又被放大為T2的基極電流，如此循環往復，形成正反饋過程，使晶閘管完全導通(電流的大小由施加的電源電壓和負載電阻決定)。這個開啟過程在非常短的時間內完成， 通常小于幾微秒，并且被稱為觸發開啟過程。即使EG在導通后被切除，晶閘管仍能通過自身的正反饋維持導通。變得無法控制。所以EG只是起到觸發傳導的作用。一旦觸發，不管EG是否存在，晶閘管仍將導通。

　　導通時，晶閘管的正向壓降一般在0.6~1.2V左右值得注意的是，如果由于外電路負載電阻的增大或電源電壓EA的減小，使陽極電流減小到某一值IH以下，T1和T2晶體管就會不飽和，即T1和T2晶體管的集電極-發射極壓降會增大，從而使陽極電流進一步減小，形成正反饋。最后，T1和T2晶體管被關斷，即晶閘管被阻斷。因此，IH被稱為保持電流。如果導通的晶閘管施加的電壓下降到零或切斷電源，陽極電流下降到零，晶閘管自動阻斷。

　　3.晶閘管在大功率變頻技術中的應用

　　晶閘管在大功率變頻技術中的應用主要是用于功率變換和控制。根據其功能，有以下幾種類型:

　　(1)可控整流

　　利用晶閘管單向導通的可控性，將交流電整流成電壓可調的直流電。這種可調DC電源廣泛應用于電解、電鍍、充電、勵磁、開關操作電源等領域。這個的另一個主要用途是制造DC驅動的調速裝置。在過去，電動發電機轉換器單元通常用于為需要速度調節或高制動性能以實現控制要求的牽引設備獲得可控的DC電壓。晶閘管問世后，靜態可控整流器以一系列優點取代了機組，可以獲得更好的靜態和動態指標。目前，在海洋石油鉆井平臺上，中小型輔機的電機到DC電機都采用晶閘管供電或勵磁調速裝置。

　　(2)變頻器和變頻效益

　　根據晶閘管的特性，將合適的電流轉換成交流電的過程稱為逆變，將某一頻率的交流電轉換成其他各種引線的交流電的過程稱為變頻。整流、逆變、變頻經常組合或一起使用。電流和電壓經過這些轉換。常制成中頻(400-8000Hz)加熱電源，用于熔化、透熱、淬火和焊接。目前比較經濟的遠距離高壓DC輸電是將交流電整流成DC輸電，再將DC逆變成交流電供人使用。另一個應用是交流電機的調速，如海洋石油鉆井平臺電網串級調速和變頻調速中使用的各種形式的變頻裝置。這是目前的技術發展方向， 國外交流調節和驅動裝置發展很快。