[科普中国]-单向可控硅

可控硅(SCR是可控硅整流器的简称。可控硅有单向、双向、可关断和光控几种类型。它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、控制方便等优点，被广泛用于可控整流、调压、逆变以及无触点开关等各种自动控制和大功率的电能转换的场合。

单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。

可控硅导通条件：一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压，二是控制极也要加正向电压。以上两个条件必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。 可控硅关断条件：降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。

结构控制单向可控硅为具有三个 PN 结的四层结构，由最外层的 P 层、N 层引出两个电极――阳 极 A 和阴极 K，由中间的 P 层引出控制极 G。电路符号好像为一只二极管，但好多一个引 出电极――控制极或触发极 G。SCR 或 MCR 为英文缩写名称。
从控制原理上可等效为一只 PNP 三极管和一只 NPN 三极管的连接电路， 两管的基极电 流和集电极电流互为通路，具有强烈的正反反馈作用。一旦从 G、K 回路输入 NPN 管子的 基极电流，由于正反馈作用，两管将迅即进入饱合导通状态。可控硅导通之后，它的导通状 态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持，即使控制电流（电压）消失，可控硅仍处于导通 状态。控制信号 UGK 的作用仅仅是触发可控硅使其导通，导通之后，控制信号便失去控制 作用。

单向可控硅的导通需要两个条件：
1） A、K 之间加正向电压；
2） G、K 之间输入一个正向触发电流信号，无论是直流或脉冲信号。
若欲使可控硅关断，也有两个关断条件：
1） 使正向导通电流值小于其工作维持电流值；
2） 使 A、K 之间电压反向。
可见，可控硅器件若用于直流电路，一旦为触发信号开通，并保持一定幅度的流通电流 的话，则可控硅会一直保持开通状态。除非将电源开断一次，才能使其关断。若用于交流电 路，则在其承受正向电压期间，若接受一个触发信号，则一直保持导通，直到电压过零点到 来，因无流通电流而自行关断。在承受反向电压期间，即使送入触发信号，可控硅也因 A、 K 间电压反向，而保持于截止状态。 可控硅器件因工艺上的离散性，其触发电压、触发电流值和导通压降，很难有统一的标准。可控硅器件控制本质上如同三极管一样，为电流控制器件。功率越大，所需触发电流也 越大。触发电压范围一般为 1.5V-3V 左右，触发电流为 10mA-几百 mA 左右。峰值触发 电压不宜超过10V，峰值触发电流也不宜超过 2A。A、K 间导通压降为 1-2V1。

对比双向可控硅

双向可控硅具有两个方向轮流导通、关断的特性。双向可控硅实质上是两个反并联的单向可控硅，是由NPNPN五层半导体形成四个PN结构成、有三个电极的半导体器件。由于主电极的构造是对称的（都从N层引出），所以它的电极不像单向可控硅那样分别叫阳极和阴极，而是把与控制极相近的叫做第一电极T1，另一个叫做第二电极T2。双向可控硅的主要缺点是承受电压上升率的能力较低。这是因为双向可控硅在一个方向导通结束时，硅片在各层中的载流子还没有回到截止状态的位置，必须采取相应的保护措施。双向可控硅元件主要用于交流控制电路，如温度控制、灯光控制、防爆交流开关以及直流电机调速和换向等电路。

二者比较

单向可控硅和双向可控硅，都是三个电极。单向可控硅有阴极（K）、阳极（A）、控制极（G）。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成。即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相关连，其引出端称T1极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称T2极，剩下则为控制极（G）。

单、双向可控硅的判别

先任测两个极，若正、反测指针均不动（R×1挡），可能是A、K或G、A极（对单向可控硅）也可能是T2、T1或T2、G极（对双向可控硅）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向可控硅。且红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向可控硅。再将旋钮拨至R×1或R×10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为G极，黑笔所接为T1极，余下是T2极。

性能的差别

将旋钮拨至R×1挡，对于1~6A单向可控硅，红笔接K极，黑笔同时接通G、A极，在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低（或触发电流小）。然后瞬时断开A极再接通，指针应退回∞位置，则表明可控硅良好。

对于1~6A双向可控硅，红笔接T1极，黑笔同时接G、T2极，在保证黑笔不脱离T2极的前提下断开G极，指针应指示为几十至一百多欧（视可控硅电流大小、厂家不同而异）。然后将两笔对调，重复上述步骤测一次，指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧，则表明可控硅良好，且触发电压（或电流）小。

若保持接通A极或T2极时断开G极，指针立即退回∞位置，则说明可控硅触发电流太大或损坏。可按图2方法进一步测量，对于单向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K灯仍不息灭，否则说明可控硅损坏。

对于双向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K，灯应不息灭。然后将电池反接，重复上述步骤，均应是同一结果，才说明是好的。否则说明该器件已损坏2。

引脚区分对可控硅的引脚区分，有的可从外形封装加以判别，如外壳就为阳极，阴极引线比控制极引线长。从外形无法判断的可控硅，可用万用表R×100或R×1K挡，测量可控硅任意两管脚间的正反向电阻，当万用表指示低阻值（几百欧至几千欧的范围）时，黑表笔所接的是控制极G，红表笔所接的是阴极K，余下的一只管脚为阳极A。

性能检测可控硅质量好坏的判别可以从四个方面进行。第一是三个PN结应完好；第二是当阴极和阳极间电压反向连接时能够阻断，不导通；第三是当控制极开路时，阳极和阴极间的电压正向连接时也不导通；第四是给控制极加上正向电流，给阴极和阳极加正向电压时，可控硅应当导通，把控制极电流去掉，仍处于导通状态。
用万用表的欧姆挡测量可控硅的极间电阻，就可对前三个方面的好坏进行判断。具体方法是：用R×1k或R×10k挡测阴极和阳极之间的正反向电阻（控制极不接电压），此两个阻值均应很大。电阻值越大，表明正反向漏电电流愈小。如果测得的阻值很低，或近于无穷大，说明可控硅已经击穿短路或已经开路，此可控硅不能使用了。
用R×1k或R×10k挡测阳极和控制极之间的电阻，正反向测量阻值均应几百千欧以上。
用R×1k或R×100挡，测控制极和阴极之间的PN结的正反向电阻在几千欧左右，如出现正向阻值接近于零值或为无穷大，表明控制极和阴极之间的PN结已经损坏。反向阻值应很大，但不能为无穷大。正常情况是反向阻值明显大于正向阻值。
万用表选电阻R×1挡，将黑表笔接阳极，红表笔仍接阴极，此时万用表指针应不动。红表笔接阴极不动，黑表笔在不脱开阳极的同时用表笔尖去瞬间短接控制极，此时万用表电阻挡指针应向右偏转，阻值读数为10欧姆左右。如阳极接黑表笔，阴极接红表笔时，万用表指针发生偏转，说明该单向可控硅已击穿损坏。

单向和双向可控硅的区分单向可控硅和双向可控硅，都是三个电极。单向可控硅有阴极（K）、阳极（A）、控制极（G）。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成。即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连，其引出端称T2极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称T2极，剩下则为控制极（G）。

1、单、双向可控硅的判别：先任测两个极，若正、反测指针均不动（R×1挡），可能是A、K或G、A极（对单向可控硅）也可能是T2、T1或T2、G极（对双向可控硅）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向可控硅。且红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向可控硅。再将旋钮拨至R×1或R×10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为G极，黑笔所接为T1极，余下是T2极。

2、性能的差别：将旋钮拨至R×1挡，对于1~6A单向可控硅，红笔接K极，黑笔同时接通G、A极，在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低（或触发电流小）。然后瞬时断开A极再接通，指针应退回∞位置，则表明可控硅良好。

对于1~6A双向可控硅，红笔接T1极，黑笔同时接G、T2极，在保证黑笔不脱离T2极的前提下断开G极，指针应指示为几十至一百多欧（视可控硅电流大小、厂家不同而异）。然后将两笔对调，重复上述步骤测一次，指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧，则表明可控硅良好，且触发电压（或电流）小。

若保持接通A极或T2极时断开G极，指针立即退回∞位置，则说明可控硅触发电流太大或损坏。可按图2方法进一步测量，对于单向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K灯仍不息灭，否则说明可控硅损坏。

对于双向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K，灯应不息灭。然后将电池反接，重复上述步骤，均应是同一结果，才说明是好的。否则说明该器件已损坏3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学