第七章可控硅及其应用
第一节可控硅的结构和工作原理
教学目的：1、了解单向可控硅与双向可控硅的结构与符号。

2、掌握单向可控硅及双向可控硅的工作原理.
教学重点：单向可控硅及双向可控硅的工作原理。

教学难点:单向可控硅及双向可控硅的工作原理。

教学方法与手段：1、教师讲授与多媒体课件相结合；实习实训相结合。

课时计划:２课时
一、单向可控硅
一)、单向可控硅的结构与符号
可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件,共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成,其等效图解如图1所示.
图1可控硅等效图解图二）、单向可控硅的工作原理
当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。

此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号,BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2.因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2.此时，电流ic2再经BG1放大,于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2.这个电流又流回到BG2的基极,表成正反馈，使ib2不断增大,如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。

由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即
使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的. 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件如下：
三）、单向可控硅的主要参数
可控硅的主要参数有：
1、额定正向平均电流在规定环境温度和散热条件下，允许通过阳极———阴极间电流的平均值。

2、正向阻断峰值电压在控制极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超过导能电压时,可以重复加在可控硅两端的正向峰值电压。

可控硅承受的正向电压峰值，不能超过手册给出的这个参数值。

3、反向阴断峰值电压当可控硅加反向电压,处于反向关断状态时，可以重复加在可控硅两端的反向峰值电压。

使用时，不能超过手册给出的这个参数值.
4、控制极触发电流Ig1 触发电压VGT在规定的环境温度下，阳极——-阴极间加有一定电压时，可控硅从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压.
5、维持电流在规定温度下，控制极断路，维持可控硅导通所必需的最小阳极正向电流。

二、双向可控硅
一）、双向可控硅的结构与符号
双向晶闸管是由N—P-N-P-N五层半导体材料制成的，对外也引出三个电极，其结构如图所示。

双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联，但只有一个控制极。

二)、双向可控硅的工作特点
双向晶闸管与单向晶闸管一样,也具有触发控制特性.不过，它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同,这就是无论在阳极和阴极间接人何种极性的电压，只要在它的控制极上加上一个触发脉冲，也不管这个脉冲是什么极性的,都可以便双向晶闸管导通。

由于双向晶闸管在阳、阴极间接任何极性的工作电压都可以实现触发控制，因此双向晶闸管的主电极也就没有阳极、阴极之分，通常把这两个主电极称为T1电极和T2电极，将接在P型半导体材料上的主电极称为T1电极,将接在N型半导体材料上的电极称为T2电极。

由于双向晶闸管的两个主电极没有正负之分，所以它的参数中也就没有正向峰值电压与反同峰值电压之分，而只用一个最大峰值电压，双向晶闸管的其他参数则和单向晶闸管相同。

本课小结：１、单向可控硅导通的条件：阳极与阴极之间加正向电压，控制极与阴极之间加正向电压.
２、单向可控硅一旦导通，控制极失去了控制作用。

３、双向可控硅的主电极T1与T2之间无论加正向电压，还是加反向电压，都导通，因此双向可控硅可以应用在交流电路中作无触点的开关电路。

作业：《电子技术基础》教材P1407-1、7—2、7—3。

第二节可控硅触发电路
教学目的：１、了解单结晶体管的结构与符号。

２、掌握单向可控硅触发电路的工作原理。

３、掌握双向可控硅触发电路的工作原理
教学重点:单向可控硅及双向可控硅触发电路的工作原理.
教学难点:单向可控硅及双向可控硅触发电路的工作原理。

教学方法与手段：1、教师讲授与多媒体课件相结合;实习实训相结合。

课时计划：２课时
一、单向可控硅触发电路
一）、单结晶体管的结构和型号
二）、单结晶体管的基本特性
上图为单结晶体管的等效电路，r b1表示e与b1间的电阻，它随发射极电流而变，,即I E上升，r b1下降，r b2表示e与b2间的电阻，数值与I E无关.
单结晶体管导通的条件是：
G2>ηG1+V D(其中G2是加在E上的正向电压。

η是R B1与R B2的分压比，G2是加在B2上的正向电压)。

二、三）、单结晶体管触发电路
三、双
向可控硅触发电路
一）、双向可控硅触发电路
本课小结：１、学习了单结晶体管的结构及工作原理。

２、了解了单向可控硅触发电路的工作情况。

３、学习了双向可控硅触发电路的工作原理。

作业:《电子技术基础》教材P140 ７-４、７—５、７-９、７—１０、７—１１
第三节可控硅应用电路
教学目的：１、掌握可控硅整流电路的工作原理.
２、了解音乐彩灯控制器的工作原理。

３、了解安全感应开关电路的工作原理。

教学重点：可控硅整流电路的工作原理。

教学难点:安全感应开关电路的工作原理。

教学方法与手段：1、教师讲授与多媒体课件相结合；实习实训相结合。

课时计划：２课时
一、可控硅整流电路
一)、单相半波可控整流电路
二)、工作原理
1、工作原理
电路和波形如图所示，设u2=U2sinω。

正半周：0＜t＜t1,u g=0，T正向阻断，i d=0，u T=u2，u d=0
t=t时，加入u g脉冲，T导通，忽略其正向压降,u T=0，u d=u2，i d=u d/R d。

负半周：π≤t＜2π当u2自然过零时，T自行关断而处于反向阻断状态,u t=0,u d=0，i d=0。

四、从0到t1的电度角为α,叫控制角。

从t1到π的电度角为θ，
叫导通角，显然α+θ=π.当α=0,θ=180度时，可控硅全导通，与不控整流一样，当α=180度，θ=0度时，可控硅全关断，
输出电压为零.
五、
音乐彩灯控制器
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从收录机等音响设备的扬声器两端，引出音频信号，经升压变压器T 升压后，作为单向可控硅的触发信号。

由于音频信号的幅度会随着音乐的节奏而不断变化，因此，当幅度大时，使可控硅导通,而幅度小时,可控硅仍处于阻断状态。

这样可控硅就工作在导通、阻断或非全导通状态，使彩灯随音乐的旋律而不断闪烁。

本课小结：可控硅整流电路输出电压是可调的,通过控制触发器电压到来的时间，触发电压来得越早，输出电压就越高,触发电压来得越迟，输出电压就越低。

作业：《电子技术基础》教材 P1417—11、7—12
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