可控硅整流器是一種常用的電力半導體電子器件，具有控制開關數千瓦乃至兆瓦級電功率的能力。從結構上說，它是 一種反向截止三極管型的閘流晶體管，由三個PN結（PN-PN四層）構成。器件的外引線有陰極、陽極、控制極三個電極，典型大電流可控硅整流器的示意剖面見圖。器件的反向特性（陽極接負）和PN結二極管的反向特性相似;其正向特性，在 一定范圍內器件處于阻抗很高的關閉狀態（正向阻斷態，即伏安特性一象限中虛線下的實線部分）。當正向瞬間電壓大于轉折電壓時，器件迅速轉變到低電壓大電流的通導狀態。

　　處于正向阻斷態的器件，如果給予控制極一低功率的觸發信號（使控制極-陰極PN結導通），則器件可迅速被激發到導通狀態，之后毋須繼續保持觸發電流即可維持在通導狀態，此時若將電流降至維持電流（伏安特性虛線處）以下，器件可恢復到阻斷狀態。

　　可控硅整流器：主電路采用三相橋或雙反星形帶平衡電抗器電路。可控硅元件采用大功率元件，節能顯著。主控制系統采用大板高檻抗干擾、大規模集成控制板；模塊及集成元件全部采用進口，可靠性高。具有自動穩壓、穩流，穩定精度優于1%。具有0~60S軟起動，電鍍氧化著色時間可任意設定，自動定時。采用多相整流，減小輸出電壓紋波系數ru，特別適應于鍍硬鉻工藝，表面光潔度好，鍍層厚度均勻。冷卻方式：水冷、風冷、自冷。

　　可控硅是一種極為重要的功率電子器件，可以以極小的控制功率控制兆瓦級的電力，常用于整流、開關、變頻、逆變等電路中。 高功率可控硅采用甚大面積的硅片，需封裝在帶散熱器的管殼中。

　　可控硅整流器的工作原理

　　可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件，共有三個PN結，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成，其等效圖解如圖所示

　　當陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發信號，BG2便有基流ib2流過，經BG2放大，其集電極電流ic2=β2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時，電流ic2再經BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環的結果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導通。

　　由于BG1和BG2所構成的正反饋作用，所以一旦可控硅導通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導通狀態，由于觸發信號只起觸發作用，沒有關斷功能，所以這種可控硅是不可關斷的。

　　可控硅整流器的結構

　　◆從外形上來看，可控硅整流器也主要有螺栓型和平板型兩種封裝結構 。

　　◆引出陽極A、陰極K和門極（控制端）G三個聯接端。

　　◆內部是PNPN四層半導體結構。

　　可控硅整流器的外形、結構和電氣圖形符號

　　a） 外形 b） 結構 c） 電氣圖形符號

　　可控硅整流器VS與小燈泡EL串聯起來，通過開關S接在直流電源上。注意陽極A是接電源的正極，陰極K接電源的負極，控制極G通過按鈕開關SB接在3V直流電源的正極（這里使用的是KP5型晶閘管，若采用KP1型，應接在1.5V直流電源的正極）。晶閘管與電源的這種連接方式叫做正向連接，也就是說，給晶閘管陽極和控制極所加的都是正向電壓。現在我們合上電源開關S，小燈泡不亮，說明晶閘管沒有導通;再按一下按鈕開關SB，給控制極輸入一個觸發電壓，小燈泡亮了，說明晶閘管導通了。這個演示實驗給了我們什么啟發呢？

　　這個實驗告訴我們，要使可控硅整流器導通，一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個正向觸發電壓。晶閘管導通后，松開按鈕開關，去掉觸發電壓，仍然維持導通狀態。

　　可控硅整流器的特點：是“一觸即發”。但是，如果陽極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導通。控制極的作用是通過外加正向觸發脈沖使晶閘管導通，卻不能使它關斷。那么，用什么方法才能使導通的晶閘管關斷呢？使導通的晶閘管關斷，可以斷開陽極電源（圖3中的開關S）或使陽極電流小于維持導通的最小值（稱為維持電流）。如果晶閘管陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電壓，那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關斷。

　　可控硅整流器在電路中的主要用途是什么？

　　普通可控硅整流器最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管，就可以構成可控整流電路。現在我畫一個最簡單的單相半波可控整流電路。在正弦交流電壓U2的正半周期間，如果VS的控制極沒有輸入觸發脈沖Ug，VS仍然不能導通，只有在U2處于正半周，在控制極外加觸發脈沖Ug時，晶閘管被觸發導通。現在，畫出它的波形圖。可以看到，只有在觸發脈沖Ug到來時，負載RL上才有電壓UL輸出（波形圖上陰影部分）。Ug到來得早，晶閘管導通的時間就早;Ug到來得晚，晶閘管導通的時間就晚。通過改變控制極上觸發脈沖Ug到來的時間，就可以調節負載上輸出電壓的平均值UL（陰影部分的面積大小）。在電工技術中，常把交流電的半個周期定為180°，稱為電角度。這樣，在U2的每個正半周，從零值開始到觸發脈沖到來瞬間所經歷的電角度稱為控制角α;在每個正半周內晶閘管導通的電角度叫導通角θ。很明顯，α和θ都是用來表示晶閘管在承受正向電壓的半個周期的導通或阻斷范圍的。通過改變控制角α或導通角θ，改變負載上脈沖直流電壓的平均值UL，實現了可控整流。

　　在橋式整流電路中，把二極管都換成可控硅整流器是不是就成了可控整流電路了呢？在橋式整流電路中，只需要把兩個二極管換成可控硅整流器就能構成全波可控整流電路了。

　　可控硅整流器控制極所需的觸發脈沖是怎么產生的呢？可控硅整流器觸發電路的形式很多，常用的有阻容移相橋觸發電路、單結晶體管觸發電路、晶體三極管觸發電路、利用小晶閘管觸發大晶閘管的觸發電路，等等。今天大家制作的調壓器，采用的是單結晶體管觸發電路。

　　在可控整流電路的波形圖中，發現可控硅整流器承受正向電壓的每半個周期內，發出第一個觸發脈沖的時刻都相同，也就是控制角α和導通角θ都相等，那么，單結晶體管張弛振蕩器怎樣才能與交流電源準確地配合以實現有效的控制呢？

　　為了實現整流電路輸出電壓“可控”，必須使晶閘管承受正向電壓的每半個周期內，觸發電路發出第一個觸發脈沖的時刻都相同，這種相互配合的工作方式，稱為觸發脈沖與電源同步。

　　怎樣才能做到同步呢？大家再看調壓器的電路圖（圖1）。請注意，在這里單結晶體管張弛振蕩器的電源是取自橋式整流電路輸出的全波脈沖直流電壓。在可控硅整流器沒有導通時，張弛振蕩器的電容器C被電源充電，UC按指數規律上升到峰點電壓UP時，單結晶體管VT導通，在VS導通期間，負載RL上有交流電壓和電流，與此同時，導通的VS兩端電壓降很小，迫使張弛振蕩器停止工作。當交流電壓過零瞬間，可控硅整流器VS被迫關斷，張弛振蕩器得電，又開始給電容器C充電，重復以上過程。這樣，每次交流電壓過零后，張弛振蕩器發出第一個觸發脈沖的時刻都相同，這個時刻取決于RP的阻值和C的電容量。調節RP的阻值，就可以改變電容器C的充電時間，也就改變了第一個Ug發出的時刻，相應地改變了可控硅整流器的控制角，使負載RL上輸出電壓的平均值發生變化，達到調壓的目的。

　　可控硅整流器系列產品的優點

　　1、整流結構先進

　　采用先進出口變壓器結構設計大大提高了整流效率節約了能源并使整機體積、重量大為減小，可靠性大為提高。

　　2、控制特性良好

　　采用的控制電路與國際主流可控硅控制電路可完全互換，該控制電路它具有自動穩壓/穩流、自動電流密度、0-180秒任意調節軟啟動等良好控制功能，并可通過接口實現計算機控制，是目前最先進的可控硅控制系統。

　　3、保護功能完善

　　具有缺相、輸出短路/過載、超溫的完善自動保護。

　　4、選用優質材料及采用嚴謹的制造工藝

　　變壓器鐵芯采用進口優質硅鋼片晶粒取向裁片并嚴格控制接縫。

　　變壓器線圈采用優質無氧銅線材繞制并采用兩次浸漬工藝

　　一次側控制型整流器原邊采用進口高壓可控硅元件，付邊采用國產優質整流元件

　　二次側控制采用進口可控硅元件。

　　5、具備妥善的防護措施

　　整流器的控制部分采用三重防腐處理。優良的防腐蝕設計使整機具有極好的環境耐受力，工作的可靠性大大提高，設備的環境適應能力遠高于整流器國家標準。

　　6、操作方便

　　配備簡單實用的遙控操作箱，即方便使用者在工位就近操作又可方便整流器安裝選位。