单向可控硅

 

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什么是可控硅?

　　可控硅又称为晶体闸流管，简称晶闸管，常用字母SCR表示。可控硅是—种大功率半导体控制器件，它具有很大的功率放大倍数，比如用几伏电压、几百毫安电流，就可以控制几百安、上千安和数干伏的工作电流电压，其功率放大倍数可达效十万倍以上；它还具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、使用灵活方便等突出的优点，被广泛用于可控整流、交流调压、逆变、保护和开关电路中。在彩色色电视机中可控硅的使用也比较多．常用在电流调整、电源启动、过压保护和行输出电路中。

　　可控硅的内部结构示意图如图1所示，由图可知，它是具有PNPN四层结构的三端半导体器件，内部有三个PN结J₁、J₂、J₃，外部有三个电极，从P₁区引出的—个电极叫阳极A，从N₂区引出的—个电极叫阴极K，从P₂区引出的—个的叫控制极G。

图1　可控硅内部结构示意图

　　可控硅的等效电路和电路符号如图2所示，由图可知，可控硅可以看成是由PNP和NPN两个晶体管互联构成的。

图2　可控硅等效电路和电路符号

单向可控硅的工作原理

　　当控制极G不加电压，而在阳极A到阴极K之间加正向电压时，可控硅并不导通(称正向阻断)，这是因为PN结J2处于反偏状态，若在阳极到阴及之间加反向电压时，因PN结J1、J3处于反偏状态，可控硅也并不导通(称反向阻断)；如果在阳极到阴极之间加正向电压的同时，在控制极上加一个反向电压，因PN结J3处于反偏状态，可控硅仍不导通，但若在控制极上加一个正向电压时，可控硅便立即导通。因此可控硅的工作条件是：阳极与控制极相对于阴极之间都必须加正向电压，才能使可控硅处于导通状态。

　　可控硅导通时相当于—个开关在闭合状态，阻断时相当于—个开关在断开状态。可控硅导通后，可以通过几安、几百安乃至上千安的电流。而且一旦导通后，控制极就不再起作用，不论控制极有无控制电压，它将继续保持导通状态(这也是与晶体管所不同的)。只有当阳极通过的电流减小到某一较小的数值(称维持电流)或在阳极上加反向电压时，才恢复到阻断状态。

　　可控硅的导通原理是：如图2(a)所示，当在控制极加上一定的正向电压时，就结晶体管BG2提供了基极电流I_G，使BG₂导通，其集电极电流I_C2为β₂I_G，这个电流同时又是晶体管BG₁的基极电流，从而使BG₁也导通，其集电极电流I_C1为β₁β₂I_G，I_C1又使I_G进一步增大，I_G↑→I_C2↑→I_C1↑。由此可见，因两个晶体管中每一个管子的集电极电流同时就是另一个管子的基极电流，只要提供足够大的控制极电流I_G，就会产生强烈的正反馈而使两个晶体管迅速成为饱和导通状态。导通以后，控制极就不再起作用了，这是什么原因呢？这是由于晶体管导通后，BG₂的基极始终有BG₁的集电极电流提供触发电流，因此控制极只在刚接上触发信号(电压)的那—瞬间才“触发”作用。