可控硅整流器及其測試技術

（廣西廣播電視技術中心桂林分中心）

1 閂鎖電路

可控硅整流器是在閂鎖電路的基礎上發(fā)展起來的，如果理解了閂鎖電路，可控硅整流器就沒有那么神秘了。閂鎖電路的核心思想是正反饋。閂鎖電路如圖1所示。上方的晶體管Q1是PNP管，下方的晶體管是NPN管，Q1的集電極作為Q2基極的驅動，同時，Q2的集電極作為Q1基極的驅動。圖1所示電路的特殊連接方式構成了正反饋，Q2基極電流的任何變化都將被放大并且通過Q1的反饋得到增強。這種正反饋將持續(xù)改變Q2的基極電流直至兩個晶體管都進入飽和或者截止狀態(tài)。一方面，如果Q2的基極電流增加，則其集電極電流也增加，從而使Q1的基極和集電極電流增加，Q1集電極電流的增加將會進一步增大Q2的基極電流。這種放大反饋作用會一直持續(xù)到兩個晶體管均達到飽和，此時，電路的功能類似于閉合的開關。另一方面，當Q2的基極電流由于某種原因減小，則其集電極電流也減小，從而使Q1的基極和集電極電流減小，Q1集電極電流的減小將會使Q2的基極電流進一步減小。這種作用會一直持續(xù)到兩個晶體管均進入截止區(qū)。此時，電路的功能類似于斷開的開關。

圖1 閂鎖電路

圖1所示電路在斷開或閉合狀態(tài)下都是穩(wěn)定的。該電路可以一直保持在任意一個狀態(tài)，直至有外力作用于它。如果電路是開路狀態(tài)，它將一直處于開路狀態(tài)直至某個原因導致Q2的基極電流增加。如果電路是閉合狀態(tài)，它將一直處于閉合狀態(tài)直至某個原因導致Q2的基極電流減小。由于該電路能夠一直保持在任意一個狀態(tài)，因此稱為閂鎖電路。

2 可控硅整流器

可控硅整流器(SCR，Silicon Controlled Rectifier)的結構如圖2-a所示，輸入端稱為柵極，頂端為陽極，底端為陰極。將四個摻雜的區(qū)域拆分為兩個晶體管。如圖2-b所示，更進一步，可控硅整流器可以等效為一個帶有觸發(fā)輸入端的閂鎖電路，如圖2-c所示。可控硅整流器的電路符號如圖2-d所示，這個符號的含義是帶有觸發(fā)輸入端的閂鎖電路。

為了閉合可控硅整流器，加入一個觸發(fā)信號到柵極，觸發(fā)信號使Q2的基極電流瞬間增加，啟動正反饋機制，驅使兩個晶體管進入飽和狀態(tài)，此時，陽極和陰極近似于短路。當可控硅整流器閉合后，即使將柵極輸入電壓減小到零，它仍然保持原狀態(tài)。為了使整流器斷開，必須將陽極到陰極的電流減小，可以通過減小陽極電壓來實現(xiàn)電流的減小。

3 可控硅整流器的測試

可控硅整流器處理的是大電流，并且要耐受高壓，在這些條件下，器件有可能會失效，常見的失效有A-K開路、A-K短路以及柵極失控。圖3是可控硅整流器的測試電路。在S1閉合前，I應該為0，V應該近似等于VA。在S1閉合后瞬間，I應該上升到接近VA/R1的水平，VA應該下降到1V左右。在選擇VA和R1的值時，要求必須能提供所需的電流和功率。當S1斷開時，可控硅整流器應該保持導通狀態(tài)。隨后，使陽極電源電壓減小直至可控硅整流器脫離導通狀態(tài)，進入斷開狀態(tài)。

圖2 可控硅整流器

另一種簡單的測試可控硅整流器的方法是使用指針式萬用表的歐姆檔。萬用表必須能夠提供使整流器導通所需的柵極電壓和電流，同時能夠提供維持其處于導通狀態(tài)所需的保持電流。許多指針式萬用表在R×1檔上能夠輸出約1.5V電壓和100mA電流。萬用表跨接在陽極-陰極引腳上，無論連接的極性如何，輸出結果都應該是很大的電阻。將黑表筆連接到陽極，紅表筆連接到陰極，并且在陽極和柵極之間連接一根導線，這時可控硅整流器應該閉合導通，顯示一個很低的電阻值。當柵極的引線斷開后，它應該維持閉合狀態(tài)不變。將陽極的黑表筆暫時拿開，則可以使其截止。

4 結束語

可控硅整流器雖然只是一個小小的器件，但想要徹底理解了它的工作原理并不容易。也只有徹底理解了其工作原理，才能在實際工作中應付自如。以上內容是本文作者在經過長期的摸索實踐以及查閱資料后得出的一些膚淺見解，僅供拋磚引玉之用。

[1]李冬梅.電子電路原理（第一版）[M].北京：機械工業(yè)出版社；2017:371-381.

[2]周玲玲.電路分析基礎(第一版）[M]北京：機械工業(yè)出版社；2016:492-560.

圖3 可控硅整流器的測試電路