四、晶闸管
晶闸管是晶体闸流管(Thyristor)的简称,是一种大功率开关型半导体器件,在电路中用文字符号“V”、“VT”表示(旧标准中用字母“SCR”表示),常用在洗衣机电路中。它有阳极、阴极和门极三极,其内有四层PNPN半导体,三个PN结。门极不加电压时,阳极、阴极间加正向电压不导通,阴极、阳极间加反向电压也不导通,分别称为正向阻断和反向阻断。阳极、阴极间加正向电压,门极、阴极间加一电压触发,晶闸管导通,此时门极去除触发电压,晶闸管仍导通,称为触发导通。要想关断(不导通),只要电流小于维持电流就行了,去除正向电压也能关断。晶闸管既可以在低电压(几伏或几十伏)、小电流(几百毫安以下)的条件下工作,也可以在高电压(几千伏)、大电流(几千安)的条件下工作。它的出现,使半导体器件成功地从弱电控制领域进入到强电控制领域。目前晶闸管在洗衣机的自动控制电路中得到了广泛的应用。图4-32所示为晶闸管外形。

图4-32 晶闸管外形
晶闸管的分类有多种形式:
(1)按封装形式分类
按封装形式可分为塑料封装、金属封装和陶瓷封装三种。
(2)按性能分类
按使用性能可分直流晶闸管和交流晶闸管。单向晶闸管为直流晶闸管,双向晶闸管为交流晶闸管。
(3)按技术特征分类
按技术特征可分为普通型晶闸管和特殊型晶闸管两种。无特殊标志的晶闸管,均为普通型晶闸管。
(4)按关断、导通及控制方式分类
晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、门极关断(GTO)晶闸管、BTG晶闸管[也称程控单结晶体管(PUT)]、温控晶闸管和光控晶闸管等多种。(https://www.daowen.com)
1.单向晶闸管的结构
单向晶闸管的结构如图4-33所示。它是由P-N-P-N四层半导体材料构成,它有三个PN结(J1、J2、J3),三个PN结分别对外引出三个极,其中,从P1层引出阳极(A),从N2层引出阴极(K),从P2层引出门极(G)。从结构图可以看出,它是一种四层三端的半导体器件。
2.双向晶闸管的结构
双向晶闸管由N-P-N-P-N五层半导体材料构成。其基本结构及图形符号如图4-34所示,对外引出三个电极(T1、T2、G),T1、T2为主电极,G为门极,它可以等效为两只单向晶闸管组合而成。
双向晶闸管的两个主电极T1、T2没有阳极和阴极之分,即无论在两个主电极间加何种极性电压(如交流),只要在门极加上一个触发脉冲,均能使其导通。因此,它是一种理想的交流开关器件。在洗衣机的交流开关、继电器驱动以及固态继电器和固态接触器等电路中得到了广泛的应用。
3.程控单结晶体管的结构
程控单结晶体管(PUT)实际上是一个N极门控晶闸管,属于PNPN四层三端结构,具有负阻特性。其结构和图形符号如图4-35所示。它等效于由PNP硅管T1和NPN硅管T2构成的互补晶体管。它可作为小功率单向晶闸管使用,也可作为单结晶体管使用。

图4-33 单向晶闸管结构和图形符号

图4-34 双向晶闸管结构、图形符号

图4-35 程控单结晶体管结构与图形符号