SCR是双向可控硅(Silicon Controlled Rectifier)的简称,是一种半导体元件,具有开关功能。当触发电压达到一定值时,SCR会进入导通状态,并一直保持导通,直到外部电源关闭或者其它条件满足时才能恢复。SCR广泛应用于电力调节、电机起动、光控电路、触发电路等方面。在大功率电路中,SCR还可用作电路保护器。
SCR由四个层组成,两个外层为P型半导体,两个内层为N型半导体,这种结构被称为PNPN结构,类似于三极管的结构。SCR的控制端是栅极,由于PNPN结构的存在,SCR是单向传导性,只能从正极向负极导电。在一定条件下,栅极的信号可以控制SCR的导通和截止,从而控制电路的输出。
SCR内部结构的构成方式主要分为两种,分别是晶闸管(GTO)和反平行晶闸管,其最大的区别在于GTO能实现单极导通,而反平行晶闸管则能实现双极导通。除了PNPN结构外,SCR的正常工作还需要两个电压源的支持,在电路设计时需要考虑到这些因素。
SCR的工作原理可以通过PNPN结构的特性来解释,当正极电压VAK大于阈值电压VBO时,PNP晶体二极管开始导通,此时NPN晶体二极管处于截止状态。但是,当栅极加上信号之后,P型区域与N型区域之间的势垒被破坏,形成一条通路,NPN晶体二极管开始导通,SCR也开始导通。此时,SCR的电源电流就能够通过SCR,流入负载,实现电路的控制。
SCR具有很多应用领域,例如:
(1) SCR在直流电机启动电路中作为控制元件;
(2) SCR在照明调光中作为相位调节器;
(3) SCR在数控机床、变频器等领域中作为开关管或者控制元件,用于控制电源输出;
(4) SCR在发电厂、变电站中作为电力控制元件,可以实现电网的综合控制管理。
综上所述,SCR作为一种半导体元件,广泛应用于电力电子、家电、交通、通讯、安全等领域,是现代电子技术的重要组成部分。