原创： Jackie Long
 
转自:https://www.cnblogs.com/sunshine-jackie/p/8137469.html
 
可控硅全称“可控硅整流元件”（Silicon Controlled Rectifier），简写为SCR，别名晶体闸流管（Thyristor），是一种具有三个PN结、四层结构的大功率半导体器件。可控硅体积小、结构简单、功能强，可起到变频、整流、逆变、无触点开关等多种作用，因此现已被广泛应用于各种电子产品中，如调光灯、摄像机、无线电遥控、组合音响等。
 
其原理图符号如下图所示：
 
 
从可控硅的电路符号可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，只是多了一个控制极G，正是它使得可控硅具有与二极管完全不同的工作特性。可控硅是可以处理耐高压、大电流的大功率器件，随着设计技术和制造技术的进步，越来越大容量化 
 
可控硅的基本结构如下图所示：
 
 
三个PN结（J1、J2、J3）组成4层P1-N1-P2-N2结构的半导体器件对外有三个电极，由最外层P型半导体材料引出的电极作为阳极A，由中间的P型半导体材料引出的电极称为控制极G，由最外层的N型半导体材料引出的电极称为阴极K，它可以等效成如图所示的两只三极管电路。
 
下面我们来看看可控硅的工作原理：
 
如下图所示，初始状态下，电压VAK施加到可控硅的A、K两个端，此时三极管Q1与Q2都处于截止状态，两者地盘互不侵犯。
 
 
此时VAK电压全部施加到A、K两极之间，这个允许施加的最大电压VAK即断态重复峰值电压VDRM（Peak Repetitive  Off-State Voltage），相应的有断态重复峰值电流IDRM（Peak Repetitive Off-State Current）
 
如下图所示，电压VGK施加到G、K两极后，Q2的发射结因正向偏置而使其导通，从而产生了基极电流IB2，此时Q2尚处于截止状态，可控硅阳极电流IA为0，Q1的基极电流IB1也为0，电阻R2上也没有压降，因此Q2的集电极-发射电压VCE2为VAK，这个电压值通常远大于VBE2，即使是在测试数据手册中的参数时，VAK也至少有6V，实际应用时VAK会有几百伏，因此，三极管Q2的发射结正偏、集电结反偏，开始处于放大状态。
 
 
 只有在G、K加上正向电压后，才可以触发可控硅的导通，这个触发电压的最小值称为门极触发电压VGT（Gate Trigger Voltage），这个值就是一个PN结的结电压（不是电池电压VGK），此时流过控制极的电流称为门极触发电流IGT（Gate Trigger Voltage）
 
 
刚刚进入放大状态（微导通）的三极管Q2将基极电流IB2进行放大，相应集电极的电流为IC2，其值为（IB2×β2），尽管放大了β2倍，但此时的IC2还比较小，因此IA与IB1也比较小（但是已经不为0了），电阻R2中也有微小电流，可以看成一个完整的电流回路，但此时的Q2的集电极-发射极压降仍然很大。
 
 
与此同时，三极管Q1的发射极一直是VAK（最高电压），集电极一直是较低的电压（VBE2），只要基极设置合适的电压，就可以进入放大状态，所以一直卧薪尝胆、蛰伏待机。Q2集电极电流IC2的出现，使得三极管Q1有机可乘。
 
处于微导通状态的三极管Q2形成的回路使三极管Q1基极所欠缺的电压一步到位，时机终于成熟了，三极管Q1也因此刚刚进入放大状态（微导通）！由于IB1与IC2是相同的，IB1经Q1放大后，其集电极电流IC1=（IB2×β2×β1），这个电流值又比IC2增大了β1倍。
 
 
三极管Q1放大后的集电极电流IC1无处可逃，只好往Q2的基极去钻（不会跑到电阻R1这边来，因为电压VGK肯定比VBE2要高，水往低处走），IC1就变成了IB2，三极管Q2的基极电流IB2被替换成了（IB2×β2×β1），比原来增加了（β2×β1）倍。
 
所谓人多好办事，这个更大的基极电流IB2第二次被三极管Q2放大，此时的IC2就是（IB2×β2×β1×β2），然后又重复被两个三极管交互进行正反馈放大，周而复始。
 
在这个过程中，三极管Q2的集电极-发射极压降越来越小，阳极电流IA的电流也越来越大，最终Q2饱和了（Q1也不甘示弱，节奏妥妥地跟上），最后就成为下图所示的：
 
 
当Q1与Q2充分导通后（可控硅导通），A、K两极之间的压降很小，其实就是Q1发射结电压VBE1 + Q2集电极-发射极饱和电压VCE2，这个电压称为正向通态电压VTM（Forward On-State Voltage）
 
可以看到，VAK的电压值最终全部加到电阻R2上面，整个过程就是由电压VGK引发的“血案”，原来R2电阻上没有任何压降，VGK电压触发可控硅后，VAK电压就全部加在电阻R2上面了。
 
可控硅完全导通后，流过A、K两极的电流即为通态电流IT（On-State Current），实际应用时，VAK通常是交流电压（如220VAC），因此常将此参数标记为通态平均电流IT（RMS），指可控硅元件可以连续通过的工频正弦半波电流（在一个周期内）的平均值，而此时流过G、K两极的电流即为门极电流IG（Gate Current），这个门极控制电流不应超过门极最大峰值电流IGM（Forward Peak Gate Voltage）
 
当VAK是交流电源的负半周时，可控硅因为A、K两极加反向电压而阻断，此时允许施加的最大电压称为反向重复峰值电压VRRM（Peak Repetitive Reverse Blocking Voltage），由于可控硅阻断时的电阻不是无穷大，此时的电流称之为反向重复峰值电流IRRM（Peak Repetitive Reverse Blocking Current）。
 
这两个值与之前介绍的IDRM、VDRM是一样的，只不过IDRM、VDRM是在控制G极断开、可控硅阻断状态下测量的，而IRRM、VRRM是在可控硅A、K极接反向电压下测量的。
 
如果在可控硅阳极A与阴极K间加上反向电压时，开始可控硅处于反向阻断状态，只有很小的反向漏电流流过。当反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，这时，所对应的电压称为反向不重复峰值电压VRSM（Peak Non-Repetitive Surge Voltage）。
 
上面我们只是把R2（与R1）作为象征性的限流电阻，其实R2完全可以是负载，如电灯泡，如下图所示：
 
 
当G、K两极没有加正向电压时，A、K之间相当于是断开的，灯泡不亮
 
 
当G、K加上正向电压后，A、K之间相当于短路，所以VAK电压全部加在电灯泡上使其发光。
 
由地盘之争引发的“血案”就此完结！
 
但是还有下文哦！
 
如果在A、K之间充分导通后，我们拿掉电压VGK企图让灯泡熄灭，如下所示：
 
 
很遗憾，没有成功，灯泡还是一往无前地发射出嘲笑我们的刺眼光芒，因为这个时候VGK已经没有利用价值了，尽管没有VGK，可控硅内部还是会有三极管电流正反馈维持可控硅的继续导通。
 
在门极G开路时，要保持可控硅能处于导通状态所必须的最小正向电流，称为维持电流IH（Holding current）。还有一个擎住电流IL（Latch current），是可控硅刚从断态转入通态并移除G极触发信号后，能维持导通所需的最小电流。对于同一可控硅，通常IL约为IH的数倍。
 
导演，我没看懂这两者有什么区别！其实这与数字电路中的电平是相似的，如下图所示：
 
 
如果一个低电平要让另一方认为是高电平，那必须要超过VOH（上图的4.5V），一旦这个低电平变成了高电平，继续让另一方认为是高电平，只需要不低于VIH（上图的3.5V）即可，维持这个高电平的代价显示更低一些。
 
那么有什么办法让电灯泡灭呢？
 
有一种办法很明显，就是使电流IA下降到不足以维持内部正反馈过程，可控硅自然就阻断了，灯泡也会随之熄灭，也就是把VAK电压降下来。这个地球人都知道，你VAK虽然是大BOSS，但让我为你开路总得留下点买路钱吧！只要降低电压VAK让IA小于IH，那么可控硅就断开了（或在A、K两极加反向电压，其实这与降低电压VAK是一个道理）。
 
但问题是，大多数时候VAK的电压不会那么容易（主动）下降，我帮主当得好好的，凭什么让我下台？老子有的是钱！
 
狡兔死，走狗烹，电压VGK深谙其中道理，也早早从“门极关断可控硅”手中重金买下简单的办法让灯泡熄灭。你丫的，我给你立下汗马功劳不让我当帮主，只有拆你的台了。如下图所示：
 
 
将电压VGK反向接入G、K两极后，想让三极管Q2截止继而让可控硅进入阻断状态，但还是无法成功，因为可控硅导通后处于深度饱和状态，就算加反向电压也是无效的。
 
如果反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，此时所对应的电压称为反向门极峰值电压IGM（Reverse Peak Gate Voltage），使用时不应超过此值。
 
上面我们讨论的是常用的P型门极、阴极端受控的可控硅，还有一种不常用的N型门极、阳极端受控的可控硅，其原理图符号如下图所示，两者的原理是完全一样的，读者可自行分析一下。
 
 
下图的典型可控硅应用电路，可以用来调节灯泡的亮度。电路输入的220V交流电压经桥式整流后得到脉冲直流电压VP，此时可控硅VT为阻断状态，电路是不导通的；
 
 
随着脉冲直流电压VP通过可调电阻RP1、R1对电容C1进行充电，当电容C1上的电压足以触发可控硅VT时，可控硅导通后负载回路畅通，从而使电灯泡点亮，如下图所示：
 
 
调节可调电位器RP1即可控制电容C1的充电速度（充电常数越大充电速度越慢），这样施加在灯泡上的交流电压的平均值就可以随之调整，从而调节电灯泡的高度。
 
 
 
 
 原文在这

 
【图】可控硅BT136(IC邮购网单价：1元/PCS)中文资料(参数,引脚及应用电路) 
 
BT136型双向可控硅主要用于变频电路、电动工具开关、调温电路、洗衣机、空调等。其特点如下：
 
BT136-特点：
 
击穿电压高、输出电流大。
 
主要用途：家用电器控制电路、变频电路、调光、调温、调速电路
 
封装形式：TO-220
 
断态重复峰值电压VDRM：600V
 
反向重复峰值电压VRRM：600V
 
BT136参数特性
 
参数名称
 
符号
 
额定值
 
单位
 
断态重复峰值电压
 
VDRM
 
600
 
V
 
反向重复峰值电压
 
VRRM
 
600
 
V
 
通态平均电流
 
IT(AV)
 
4
 
A
 
通态不重复浪涌电流
 
ITSM
 
25
 
A
 
结温
 
Tj
 
125
 
℃
 
贮存温度
 
Tstg
 
-40～125
 
℃
 
电参数(Ta= 25℃)：
 
参数名称
 
符号
 
测试条件
 
规范值
 
单位
 
最小
 
典型
 
最大
 
通态峰值电压
 
VTM
 
IT=5A
 
1.7
 
V
 
断态重复峰值
 
电流
 
IDRM
 
VDRM=600V；RGK=1KΩ
 
20
 
μA
 
维持电流
 
IH
 
VD=12V；IGT=0.1A
 
30
 
mA
 
关闭电流
 
IL
 
VD=12V；IGT=0.1A
 
10
 
mA
 
电流上升速率
 
dIT/dt
 
IT=6A,IG=0.2A,dIG/dt=0.2A/
 
uS
 
50
 
A/μs
 
电压上升速率
 
dVD/dt
 
VDM=67%VDRM,RGK=1K
 
Ω,Tj=125℃
 
50
 
250
 
V/μs
 
控制极最大电流
 
IGM
 
2
 
A
 
控制极最高电压
 
VGM
 
5
 
V
 
控制极触 发电流※
 
T2+ G+
 
T2+ G-
 
T2- G- T2- G+
 
IGT
 
VD=12V IT=0.1A
 
10
 
25
 
25
 
50
 
mA
 
控制极 触发电压
 
T2+ G+ T2+ G- T2- G-
 
T2- G+
 
VGT
 
VD=12V RL=100Ω
 
0.75
 
0.75
 
0.75
 
1.5
 
1.5
 
1.5
 
V
 
漏电流
 
ID
 
VD=VDRM
 
0.1
 
0.5
 
mA
 
极限值(Ta= 25℃)：
 
BT136的封装尺寸图
 

 

 
BT136- 500 600 800 4A 500V/600V/800V
 
BT136- 500B 600B 4A 500V/600V
 
BT136- 500D 600D 4A 500V/600V
 
BT136- 500E 600E 800E 4A 500V/600V/800V
 
BT136- 500F 600F 800F 4A 500V/600V/800V
 
BT136- 500G 600G 800G 4A 500V/600V/800V
 
BT136-600D4A 600V
 
BT136-600E4A 600V
 
BT136-800E4A 800V
 
BT136X-600D4A 600V
 
BT136X-600E4A 600V
 
BT136X-600F4A 600V
 
BT136X-6004A 600V
 
BT136X-800E4A 800V
 
BT136X-8004A 800V
 
BT136应用电路图
 
图一BT136组成的电子开关电路图
 
注：
 
1．双向可控硅SCR可根据负载功率大小选择97A6(约1A)、TLC336A(约3A)、BT136-500D(约6A)中的一个，选择原则是触发电流要小于25mA。
 
2．C4取值在0.1 ~ 0.47uF之间，C2取值在2200 ~ 4700pF之间。
 
(组件和负载串联接法，可直接取代原机械式的电灯或调速开关。)
 

 
图二(组件和负载并联接法，IC电源取自市电较稳定，适合灯具生产厂家采用)
 

 
bt136电路图二
 

 
根据电学原理可知，电容器接入正弦交流电路中，电压与电流的最大值在相位上相差90°。根据这一原理，把C1和C2串联联接，并从中间取出该差为我所用，这比电阻与电容串联更稳定。电路中，D1和D2分别对电源的正半波及负半波进行整流，并加到A触发和C1或C2充电。进一步用W来改变触发时间进行移相，只要调整W的阻值，就可达到改变输出电压的目的。D1和D2还起限制触发极的反相电压保护双向可控硅的作用。

 
可控硅，英文全称 Silicon Controlled Rectifier，为一种大功率器件。具有体积小、效率高、寿命长的优点。通常分为单向可控硅（SCR）和双向可控硅（TRIAC）。双向可控硅相当于两个单向可控硅的反向并联，具有双向导通功能，通断由控制极G决定：在控制极G上加上正脉冲（负脉冲）可使其正向（反向）导通，常用于交流无触点开关的应用。
 
我们以单向可控硅为例来进行介绍。
 


 
单向可控硅等效结构：
 
单向可控硅的等效结构如下图所示：
 
 
可控硅内部分为四层 P-N-P-N，组成三个PN结，对外引出三个电极：
 
阳极A：最外层P型半导体材料引出；
门极G：中间层P型半导体材料引出；
阴极K：最外层N型半导体材料引出。
 
等效为上图最右侧的两个三极管电路。
 


 
单向可控硅工作原理：
 

 
 
在AK之间添加电压VAK，此时Q1、Q2未导通，A、K之间无电流流过。
 
 
在GK之间添加电压VGK，Q2导通，基极产生电流 IB2，Q2对基极电流IB2进行放大，得到相应的集电极电流 IC2（IB2*β2）
 
 
此时，IC2仍然比较小，即IB1比较小，IA处已经有微弱的电流，流经电阻R2，一个初步的完整回路已经建立
 
 
Q1借助微小的IB1和IA1，也进入放大状态（微导通）。又IB1=IC2，IB1经过Q1放大之后，IC1=IB2β2β1
 
 
IC1的电流又流入Q2基极，成为彼时IB2的一部分，这个更大的电流逐次又被放大，周而复始
 
 
 
最终Q1、Q2饱和，AK之间的压降很小，即为 VBE1+VCE2
 
 
此时，VAK的电压基本全部加在了R2上。
 
 
 
实际设计中，R2通常为某一负载，比如为电灯泡。在可控硅导通之后，灯泡便被点亮。
 
如果此时我们拿掉VGK，灯泡会熄灭么？很遗憾，并不会，灯泡依然被点亮。
 


 
单向可控硅参数：
 
常用的 MCR12DG V/I 特性曲线如下：
 
 
 
 
VDRM： Peak Repetitive Off State Forward Voltage，可控硅关断状态下的最大正向电压
IDRM： Peak Forward Blocking Current，可控硅关断状态下的最大正向电流
VRRM ： Peak Repetitive Off State Reverse Voltage，可控硅关断状态下的最大反向电压
IRRM ： Peak Reverse Blocking Current，可控硅关断下的最大反向电流
VTM ： Peak On State Voltage，可控硅导通状态下VAK的最大正向电压
IH ： Holding Current ， 保持可控硅处于导通状态所需的最小电流，又称为维持电流
IL ： Latch Current，可控硅从关断转入导通状态，并移除G极触发信号后，能维持导通所需的最小电流
VGT ： Minimum Gate Trigger Voltage，施加在GK上，可触发可控硅导通的最小电压值
IGT ： Gate Trigger Voltage@VGT，GK上施加VGT时对应的G极电流值
IT ： On State RMS Current(RMS when ac power applied)，可控硅导通后，流过AK之间的电流。若VAK为交流电时，此参数以RMS计算
IGM ： Forward Peak Gate Current，G极正向最大电流值
 
 


 
单向可控硅导通、关闭总结：
 

 
1. 从关断到导通
 
 
 
阳极电位高于阴极电位，即VAK>0
控制极有足够的正向电压和电流
 
 
两者缺一不可。
 

 
2. 维持导通
 
 
 
阳极电位高于阴极电位
阳极电流大于维持电流
 
 
两者缺一不可。
 

 
3. 从导通到关断
 
 
 
阳极电位低于阴极电位
阳极电流小于维持电流
 
 
任一条件即可。
 


 
单向可控硅简单仿真电路：
 
使用 LTspice 简单定性测试可控硅的导通性能。
 
电路图如下：
 
 仿真结果如下：
 
 
绿色为V2：正弦波，50Hz，幅度20V
蓝色为V1：G极控制脉冲信号，脉冲幅值10V，脉冲宽度2ms，周期10ms，delay为0.5ms
红色为U1：可控硅阳极处的波形。
 正弦波正半周：G极为高电平时，可控硅导通，U1电压很低；G极为低电平时，可控硅不导通；
 正弦波负半周：无论G极为高还是为低，由于VAK<0，可控硅均不导通。
 


 
参考资料：
 
可控硅工作原理及参数详解
单向可控硅的使用方法和介绍

双向可控硅触发电路
 
具体触发电路如图所示。通过控制3061LED的导通，控制光耦导通，然后控制双向可控硅的导通。
 
触发电路元器件参数
 
MOC3061
 

 3061极限参数如上图所示，输入端最大正向电压6V，正向电流60mA，输出端最大额定电压600V，最大峰值重复涌浪电流1A。隔离冲击电压7500V。
 
 其典型参数如上图所示，3061LED导通电流15mA。
 
输入限流电阻的计算；如电路图中的R7，3061的LED导通电流为15mA,因此输入电阻为5/0.015=333.3R，取值300R。
输出限流电阻的计算；如图中的R8，3061的输出最大电流为1A，由于水泵为电感性负载因此输出限流电阻为220*1.414/1 =311R。若负载为电阻性负载，则R取值稍大于20R即可。
功率晶闸管的门极电阻；如图中的R11，此电阻用于提高门极的抗干扰能力，一般取值300-500R。