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      可控硅的工作過程及原理

      更新時間:2022-07-08點擊次數:1113

                                                                      可控硅的工作過程及原理    

               可控硅是可控硅整流元件的簡稱,是一種具有三個PN 結的四層結構的大功率半導體器件,一般由兩晶閘管反向連接而成.它的功用不僅是整流,還可以用作無觸點開關以快速接通或切斷電路,實現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??煽毓韬推渌雽w器件一樣,具有體積小、效率高、穩定性好、工作可靠等優點。它的出現,使半導體技術從弱電領域進入了強電領域,成為工業、農業、交通運輸科研以至商業、民用電器等方面爭相采用的元件。

               晶閘管T在工作過程中,它的陽極A和陰極K與電源和負載連接,組成晶閘管的主電路,晶閘管的門極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。

      雙向晶閘管的結構與符號。它屬于NPNP四層器件,三個電極分別是T1、T2、G。因該器件可以雙向導通,故除門極G以外的兩個電極統稱為主端子,用T1、T2。表示,不再劃分成陽極或陰極。其特點是,當G極和T2極相對于T1,的電壓均為正時,T2是陽極,T1是陰極。反之,當G極和T2極相對于T1的電壓均為負時,T1變成陽極,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稱性,所以它可在任何一個方向導通。

      從晶閘管的內部分析工作過程:

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

      當晶閘管承受正向陽極電壓時,為使晶閘管導通,必須使承受反向電壓的PN結J2失去阻擋作用。中每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。因此,兩個互相復合的晶體管電路,當有足夠的門極電流Ig流入時,就會形成強烈的正反饋,造成兩晶體管飽和導通,晶體管飽和導通。

      設PNP管和NPN管的集電極電流相應為Ic1和Ic2;發射極電流相應為Ia和Ik;電流放大系數相應為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,設流過J2結的反相漏電電流為Ic0,

      晶閘管的陽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極電流為:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2)) (1—1)

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

      當晶閘管承受正向陽極電壓,而門極未受電壓的情況下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,故晶閘管的陽極電流Ia≈Ic0 晶閘關處于正向阻斷狀態。當晶閘管在正向陽極電壓下,從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經NPN管的發射結,從而提高起點流放大系數a2,產生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的發射結,并提高了PNP管的電流放大系數a1,產生更大的極電極電流Ic1流經NPN管的發射結。這樣強烈的正反饋過程迅速進行。當a1和a2隨發射極電流增加而(a1+a2)≈1時,式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了晶閘管的陽極電流Ia.這時,流過晶閘管的電流*由主回路的電壓和回路電阻決定。晶閘管已處于正向導通狀態。

      式(1—1)中,在晶閘管導通后,1-(a1+a2)≈0,即使此時門極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續導通。晶閘管在導通后,門極已失去作用。

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


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