可控硅的工作過(guò)程及原理    

         可控硅是可控硅整流元件的簡(jiǎn)稱(chēng),是一種具有三個(gè)PN 結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件,一般由兩晶閘管反向連接而成.它的功用不僅是整流，還可以用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)以快速接通或切斷電路，實(shí)現(xiàn)將直流電變成交流電的逆變，將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電等等。可控硅和其它半導(dǎo)體器件一樣，具有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。它的出現(xiàn)，使半導(dǎo)體技術(shù)從弱電領(lǐng)域進(jìn)入了強(qiáng)電領(lǐng)域，成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭(zhēng)相采用的元件。

         晶閘管T在工作過(guò)程中，它的陽(yáng)極A和陰極K與電源和負(fù)載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門(mén)極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。

雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)。它屬于NPNP四層器件，三個(gè)電極分別是T1、T2、G。因該器件可以雙向?qū)?，故除門(mén)極G以外的兩個(gè)電極統(tǒng)稱(chēng)為主端子，用T1、T2。表示，不再劃分成陽(yáng)極或陰極。其特點(diǎn)是，當(dāng)G極和T2極相對(duì)于T1，的電壓均為正時(shí)，T2是陽(yáng)極，T1是陰極。反之，當(dāng)G極和T2極相對(duì)于T1的電壓均為負(fù)時(shí)，T1變成陽(yáng)極，T2為陰極。雙向晶閘管的伏安特性，由于正、反向特性曲線具有對(duì)稱(chēng)性，所以它可在任何一個(gè)方向?qū)ā?/span>

從晶閘管的內(nèi)部分析工作過(guò)程：

晶閘管是四層三端器件，它有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié)，可以把它中間的NP分成兩部分，構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)合管。

當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，為使晶閘管導(dǎo)通，必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。中每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此，兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路，當(dāng)有足夠的門(mén)極電流Ig流入時(shí)，就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。

設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2；發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik；電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，設(shè)流過(guò)J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,

晶閘管的陽(yáng)極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和：

Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0

若門(mén)極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik=Ia+Ig

從而可以得出晶閘管陽(yáng)極電流為：I=(Ic0+Iga2)/（1-（a1+a2）） （1—1）

硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化。

當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓，而門(mén)極未受電壓的情況下，式（1—1）中，Ig=0,(a1+a2)很小，故晶閘管的陽(yáng)極電流Ia≈Ic0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)晶閘管在正向陽(yáng)極電壓下，從門(mén)極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)，從而提高起點(diǎn)流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過(guò)PNP管的發(fā)射結(jié)，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)。這樣強(qiáng)烈的正反饋過(guò)程迅速進(jìn)行。當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而（a1+a2）≈1時(shí)，式（1—1）中的分母1-（a1+a2）≈0,因此提高了晶閘管的陽(yáng)極電流Ia.這時(shí)，流過(guò)晶閘管的電流*由主回路的電壓和回路電阻決定。晶閘管已處于正向?qū)顟B(tài)。

式（1—1）中，在晶閘管導(dǎo)通后，1-（a1+a2）≈0,即使此時(shí)門(mén)極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來(lái)的陽(yáng)極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后，門(mén)極已失去作用。

在晶閘管導(dǎo)通后，如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻，使陽(yáng)極電流Ia減小到維持電流IH以下時(shí)，由于a1和a1迅速下降，當(dāng)1-（a1+a2）≈0時(shí)，晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)。