外形和種類
晶體閘流管有多種分類方法：按其關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式可分為普通單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、門極可關(guān)斷晶閘管(gto)、逆導(dǎo)晶閘管、溫控晶閘管和btg晶閘管(既可作晶閘管使用，又可作單結(jié)晶體管使用)等多種；按其引腳和極性可分為二極晶閘管、三極晶閘管和四極晶閘管；按其封裝形式可分為金屬封裝晶閘管、塑封晶閘管和陶瓷封裝晶閘管3種類型(金屬封裝晶閘管又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種，塑封晶閘管又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種);按電流容量可分為大功率晶閘管、中功率晶閘管和小功率晶閘管(大功率晶閘管多采用金屬殼封裝，中、小功率晶閘管則多采用塑封或陶瓷封裝);按其關(guān)斷速度可分為普通晶閘管和高頻(快速)晶閘管。
目前，電子愛好者最常用的晶體閘流管是中、小功率的單向晶閘管和雙向晶閘管，其實(shí)物外形如圖所示。由圖可見，它們的外形與普通三極管別無兩樣，封裝形式主要有金屬殼封裝和塑料封裝兩大類，引腳線均為3根。
結(jié)構(gòu)及特性
單向晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖和等效電路圖如圖所示。它是一種由pnpn四層半導(dǎo)體材料、3個pn結(jié)、3個電極所構(gòu)成的三端半導(dǎo)體器件，3個引出電極的名稱分別為陽極a、陰極k和控制極g(又稱門極)。單向晶閘管的陽極a與陰極k之間不僅具有一般晶體二極管單向?qū)щ姷恼髯饔茫移鋵?dǎo)通電流還直接受控于控制極g。單向晶閘管的內(nèi)部電路可以等效為由一只pnp三極管和一只npn三極管組成的復(fù)合管。
圖單向晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
單向晶閘管的基本工作原理和特性可通過圖所示的實(shí)驗(yàn)電路來說明：閉合電源開關(guān)sa,單向晶閘管的陽極a通過小電珠h等接通電源正端，陰極k接通電源負(fù)端，此時管子并不導(dǎo)通。當(dāng)按下按鈕開關(guān)sb給控制極g加上合適的正向觸發(fā)電壓信號時，單向晶閘管內(nèi)部的等效三極管vt1、vt2相繼迅速導(dǎo)通，并形成強(qiáng)烈的正反饋而很快達(dá)到飽和導(dǎo)通狀態(tài)，使得陽極a與陰極k之間由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為完全導(dǎo)通狀態(tài)，小電珠h發(fā)光。如果控制極g所加觸發(fā)電壓為負(fù)，則單向晶閘管不能導(dǎo)通。若單向晶閘管的陽極a接電源負(fù)端、陰極k接電源正端時，無論控制極g加上什么極性的電壓，單向晶閘管也不能導(dǎo)通。
圖單向晶閘管工作示意圖
一旦單向晶閘管受觸發(fā)導(dǎo)通之后，即使取消其控制極g的觸發(fā)電壓(即手松開按鈕開關(guān)sb使其復(fù)位),只要在陽極a與陰極k之間仍保持正向電壓，單向晶閘管就會維持導(dǎo)通狀態(tài)，小電珠h會一直發(fā)光。只有斷開電源開關(guān)sa、或?qū)㈥枠Oa的電壓降低到某一臨界值、或改變陽極a與陰極k之間的電壓極性(如交流電過零),單向晶閘管的陽極a與陰極k之間才會由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為斷開狀態(tài)，小電珠h才會熄滅。單向晶閘管一旦恢復(fù)為斷開狀態(tài)，即使在其陽極a與陰極k之間又重新加上正向電壓，也不會再次導(dǎo)通，只有在控制極g與陰極k之間重新加上正向觸發(fā)電壓后，方可再次受觸發(fā)而導(dǎo)通。利用這些特性，可實(shí)現(xiàn)直流無觸點(diǎn)開關(guān)控制、可控整流等。
雙向晶閘管是在單向晶閘管基礎(chǔ)上研制出的一種由npnpn五層半導(dǎo)體材料所構(gòu)成的三端半導(dǎo)體器件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。雙向晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以等效為兩只普通單向晶閘管反向并聯(lián)的組合體(即由兩組pnpn四層半導(dǎo)體材料“反向”組合而成),并且只用一個觸發(fā)控制極g,便可實(shí)現(xiàn)對交流電的“雙向”控制。正因?yàn)槿绱�，雙向晶閘管的兩個主電極不再有陰、陽之分，而是稱作主電極t1(或第一陽極)和主電極t2(或第二陽極)。
圖雙向晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
雙向晶閘管的最大特點(diǎn)是具有“雙向”可控導(dǎo)電性能，即無論主電極t1與主電極t2之間所加電壓極性是正向還是反向，也不管控制極g所加觸發(fā)電壓極性如何，只要滿足其必須的觸發(fā)電流，管子即可被觸發(fā)導(dǎo)通而呈低阻狀態(tài)。這一特點(diǎn)也說明，雙向晶閘管可直接工作于交流電源。
雙向晶閘管一旦導(dǎo)通，即使失去觸發(fā)電壓，也能繼續(xù)維持導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)通過主電極t1、,
t2的電流減小至維持電流以下、或t1、t2之間電壓改變極性時，雙向晶閘管才會自動關(guān)斷。待主電極t1、t2之間恢復(fù)正常供電后，只有重新施加觸發(fā)電壓，才能再次觸發(fā)管子導(dǎo)通。如果主電極t1、t2之間所加電壓是交流電，則只要改變加在控制極g上的觸發(fā)脈沖的大小或時間，就可控制其導(dǎo)通電流相應(yīng)改變。利用上述特性，可實(shí)現(xiàn)交流無觸點(diǎn)開關(guān)控制、交流調(diào)壓等功能。
主要參數(shù)
晶體閘流管的參數(shù)較多，尤其是雙向晶閘管的有關(guān)參數(shù)是參照單向晶閘管定義或當(dāng)作單向晶閘管接入電路測試出來的，兩者的有關(guān)參數(shù)含義并不完全相同，實(shí)際應(yīng)用時不可混為一談。晶體閘流管的主要參數(shù)如下。
①額定通態(tài)電流（i-）。這是指在規(guī)定的環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，晶體閘流管導(dǎo)通時所允許通過的最大電流值。值得注意的是，對于單向晶閘管而言，該參數(shù)定義為通態(tài)電流在一整個周期內(nèi)的平均值，所以也稱“額定通態(tài)平均電流”或“額定正向平均電流”；而對于雙向晶閘管，該參數(shù)定義為通態(tài)電流在一整個周期內(nèi)的有效值。
②通態(tài)平均電壓（u-）。也稱通態(tài)平均壓降，是指在規(guī)定的環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，當(dāng)通過晶體閘流管的電流為其額定電流時，在管子產(chǎn)生電壓降的平均值。該參數(shù)的大小
能夠反映出晶體閘流管的管耗大小，顯然此值越小越好。
③維持電流（in）。這是指在規(guī)定的環(huán)境溫度和控制極開路的條件下，維持晶體閘流管
繼續(xù)導(dǎo)通所必須的最小電流。當(dāng)通過晶體閘流管的電流小于此值時，晶體閘流管將自動退出導(dǎo)通狀態(tài)而阻斷。一般維持電流/小的晶體閘流管，其工作比較穩(wěn)定。
④控制極觸發(fā)電壓（ugr）。也稱門極觸發(fā)電壓，是指在規(guī)定的環(huán)境溫度和晶體閘流管正向電壓為一定值的條件下，使管子從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)所需要的最小控制極（門極）
電壓。常用普通單向晶閘管的ug值一般為0.8~3v，雙向晶閘管的uar值一般為1.5~3v。
'⑤控制極觸發(fā)電流（igt）。也稱門極觸發(fā)電流，是指在規(guī)定的環(huán)境溫度和晶體閘流管正向電壓為一定值的條件下，使管子從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)所需要的最小控制極（門極）電流。常用普通單向晶閘管的/gr值一般為10μa~30ma，雙向晶閘管的/gr值一般為1～50ma。
⑥擎住電流（i）。這是指在觸發(fā)電流的作用下，晶體閘流管從斷態(tài)到通態(tài)的臨界電流值。也就是說，只要通過晶體閘流管的電流達(dá)到該臨界值，撤除它的觸發(fā)電流，管子仍然會自動維持通態(tài)。擎住電流i和維持電流/在概念上是不同的，通常擎住電流/要比維持電流/p大2～4倍。
⑦斷態(tài)重復(fù)峰值電流（ing）。這是指晶體閘流管在阻斷狀態(tài)下的正向最大平均漏電電流值，一般小于100μa。
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⑧反向重復(fù)峰值電流（imm）。這是指晶體閘流管在阻斷狀態(tài)下的反向最大漏電電流值，一般小于100μa。
⑨不重復(fù)浪涌電流（i-s）。這是指在一定的時間內(nèi)，在保證管子不會因?yàn)閜n結(jié)的溫度升高太快而導(dǎo)致?lián)p壞的前提下，所允許流過管子的最大故障電流值。
⑩斷態(tài)重復(fù)峰值電壓（ubew）。也稱正向阻斷峰值電壓，是指晶體閘流管在控制極開路和額定結(jié)溫的條件下，管子處于正向阻斷狀態(tài)時，可以重復(fù)加在管子上的正向最大電壓。此電壓規(guī)定為管子從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)的正向轉(zhuǎn)折電壓uno減去100v，即upp=ugo-100v。
⑪反向重復(fù)峰值電壓（unew）。這是指晶體閘流管在控制極開路和額定結(jié)溫的條件下，可以重復(fù)加在管子上的反向最大電壓。此電壓規(guī)定為管子的反向漏電流開始急劇增加時所對應(yīng)的峰值電壓（反向擊穿電壓ugp）減去100v，即ueew=uen-100v。
斷態(tài)重復(fù)峰值電壓unpw和反向重復(fù)峰值電壓upew在數(shù)值上一般相近，統(tǒng)稱為峰值電壓。通常把其中較小的那個數(shù)值作為該型號器件的額定電壓。晶體閘流管在實(shí)際使用中，施加在管子上的電壓必須小于極限參數(shù)ubew和unew，并留有一定余量，以免造成擊穿損壞。 |
