一、可控硅的概念和結(jié)構(gòu)？
晶閘管又叫可控硅。自從20世紀(jì)50年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管，等等。今天大家使用的是單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘管，它是由四層半導(dǎo)體材料組成的，有三個pn結(jié)，對外有三個電極〔圖2(a)〕：第一層p型半導(dǎo)體引出的電極叫陽極a，第三層p型半導(dǎo)體引出的電極叫控制極g，第四層n型半導(dǎo)體引出的電極叫陰極k。從晶閘管的電路符號〔圖2(b)〕可以看到，它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷?，關(guān)鍵是多了一個控制極g，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。
二、晶閘管的主要工作特性
為了能夠直觀地認(rèn)識晶閘管的工作特性，大家先看這塊示教板(圖3)。晶閘管vs與小燈泡el串聯(lián)起來，通過開關(guān)s接在直流電源上。注意陽極a是接電源的正極，陰極k接電源的負(fù)極，控制極g通過按鈕開關(guān)sb接在3v直流電源的正極(這里使用的是kp5型晶閘管，若采用kp1型，應(yīng)接在1.5v直流電源的正極)。晶閘管與電源的這種連接方式叫做正向連接，也就是說，給晶閘管陽極和控制極所加的都是正向電壓?，F(xiàn)在我們合上電源開關(guān)s，小燈泡不亮，說明晶閘管沒有導(dǎo)通；再按一下按鈕開關(guān)sb，給控制極輸入一個觸發(fā)電壓，小燈泡亮了，說明晶閘管導(dǎo)通了。這個演示實(shí)驗(yàn)給了我們什么啟發(fā)呢?
這個實(shí)驗(yàn)告訴我們，要使晶閘管導(dǎo)通，一是在它的陽極a與陰極k之間外加正向電壓，二是在它的控制極g與陰極k之間輸入一個正向觸發(fā)電壓。晶閘管導(dǎo)通后，松開按鈕開關(guān)，去掉觸發(fā)電壓，仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。
晶閘管的特點(diǎn)： 是“一觸即發(fā)”。但是，如果陽極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導(dǎo)通?？刂茦O的作用是通過外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導(dǎo)通，卻不能使它關(guān)斷。那么，用什么方法才能使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷呢?使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，可以斷開陽極電源(圖3中的開關(guān)s)或使陽極電流小于維持導(dǎo)通的最小值(稱為維持電流)。如果晶閘管陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電壓，那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關(guān)斷。
三、用萬用表可以區(qū)分晶閘管的三個電極嗎?怎樣測試晶閘管的好壞呢?
普通晶閘管的三個電極可以用萬用表歐姆擋r×100擋位來測。大家知道，晶閘管g、k之間是一個pn結(jié)〔圖2(a)〕，相當(dāng)于一個二極管，g為正極、k為負(fù)極，所以，按照測試二極管的方法，找出三個極中的兩個極，測它的正、反向電阻，電阻小時，萬用表黑表筆接的是控制極g，紅表筆接的是陰極k，剩下的一個就是陽極a了。測試晶閘管的好壞，可以用剛才演示用的示教板電路(圖3)。接通電源開關(guān)s，按一下按鈕開關(guān)sb，燈泡發(fā)光就是好的，不發(fā)光就是壞的
四、晶閘管控制極所需的觸發(fā)脈沖是怎么產(chǎn)生的呢?
晶閘管觸發(fā)電路的形式很多，常用的有阻容移相橋觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體三極管觸發(fā)電路、利用小晶閘管觸發(fā)大晶閘管的觸發(fā)電路，等等。今天大家制作的調(diào)壓器，采用的是單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。
五、在可控整流電路的波形圖中，發(fā)現(xiàn)晶閘管承受正向電壓的每半個周期內(nèi)，發(fā)出第一個觸發(fā)脈沖的時刻都相同，也就是控制角α和導(dǎo)通角θ都相等，那么，單結(jié)晶體管張弛振蕩器怎樣才能與交流電源準(zhǔn)確地配合以實(shí)現(xiàn)有效的控制呢?
為了實(shí)現(xiàn)整流電路輸出電壓“可控”，必須使晶閘管承受正向電壓的每半個周期內(nèi)，觸發(fā)電路發(fā)出第一個觸發(fā)脈沖的時刻都相同，這種相互配合的工作方式，稱為觸發(fā)脈沖與電源同步。
怎樣才能做到同步呢?大家再看調(diào)壓器的電路圖(圖1)。請注意，在這里單結(jié)晶體管張弛振蕩器的電源是取自橋式整流電路輸出的全波脈沖直流電壓。在晶閘管沒有導(dǎo)通時，張弛振蕩器的電容器c被電源充電，uc按指數(shù)規(guī)律上升到峰點(diǎn)電壓up時，單結(jié)晶體管vt導(dǎo)通，在vs導(dǎo)通期間，負(fù)載rl上有交流電壓和電流，與此同時，導(dǎo)通的vs兩端電壓降很小，迫使張弛振蕩器停止工作。當(dāng)交流電壓過零瞬間，晶閘管vs被迫關(guān)斷，張弛振蕩器得電，又開始給電容器c充電，重復(fù)以上過程。這樣，每次交流電壓過零后，張弛振蕩器發(fā)出第一個觸發(fā)脈沖的時刻都相同，這個時刻取決于rp的阻值和c的電容量。調(diào)節(jié)rp的阻值，就可以改變電容器c的充電時間，也就改變了第一個ug發(fā)出的時刻，相應(yīng)地改變了晶閘管的控制角，使負(fù)載rl上輸出電壓的平均值發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)壓的目的。
雙向晶閘管的t1和t2不能互換。否則會損壞管子和相關(guān)的控制電路。