可控硅器件是一種非常重要的功率器件，可用來(lái)作高電壓和高電流的控制．可控硅器件主要用在開(kāi)關(guān)方面，使器件從關(guān)閉或是阻斷的狀態(tài)轉換為開(kāi)啟或是導通的狀態(tài)，反之亦然．我們已經(jīng)討論過(guò)雙極型晶體管的開(kāi)關(guān)特性，利用基極電流驅動(dòng)晶體管和MOS管，從截止模式轉變?yōu)轱柡湍Ｊ降拈_(kāi)啟狀態(tài)，或是從飽和模式轉變?yōu)榻刂鼓Ｊ降年P(guān)閉狀態(tài)，可控硅器件的工作與雙極型晶體管有密切的關(guān)系，二者的傳導過(guò)程皆牽涉到電子和空穴，但可控硅器件的開(kāi)關(guān)機制和雙極型晶體管是不同的，且因為器件結構不同，可控硅器件有較寬廣范圍的電流、電壓控制能力，現今的可控硅器件的額定電流可由幾毫安(mA)到超過(guò)5 000A;而額定電壓更超過(guò)10000V.我們先討論基本可控硅器件的工作原理，然后討論一些高功率和高頻率的可控硅器件.

基本特性

圖5. 22(a)是一可控硅器件的橫截面示意圖，是一個(gè)四層p-n-p-n器件，其中有三個(gè)串接的p-n結：J1、J2、J3與接觸電極相連的最外一層p層稱(chēng)為陽(yáng)極，另一邊的n層稱(chēng)為陰極.這個(gè)沒(méi)有額外電極的結構是個(gè)兩端點(diǎn)的器件，被稱(chēng)為p-n-p-n二極管．若另一稱(chēng)為柵極的電極被連到內層的p層(p2)，所構成的三端點(diǎn)器件‘被稱(chēng)為半導體控制整流器或可控硅器件

圖5. 22(b)是一典型的可控硅器件摻雜濃度分布圖，首先選一高阻值的n型硅片起始材料（n層），再以一擴散步驟同時(shí)形成p1和p2層，最后用合金或擴散，在的一邊形成n2層，圖5.22(c)是可控硅器件在熱平衡狀態(tài)下的能帶圖，其中每一個(gè)結都盡層，其內建電勢由摻雜濃度決定，

圖5. 23表示基本的p-n-p-n二極管電流—電壓特性，其展現出五個(gè)不同的區域：

(o)—(1)：器件處于正向阻斷或是關(guān)閉狀態(tài)，具有很高的阻抗；正轉折（或開(kāi)關(guān)）發(fā)牛于dV/dl=o；在點(diǎn)l定義正向轉折電壓VBF和開(kāi)關(guān)電流Is．

(1)—(2)：器件處于負電阻區域，也就是電流隨電壓急驟降低而增加．

(2)—(3)：器件處于正向導通或開(kāi)啟狀態(tài)，具有低阻抗，在點(diǎn)2處dV/dI=O，定義保持電流Ih和保持電壓(holding voltage) Vh.

(o)—(4)：器件處于反向附斷狀態(tài)。

(4)—(5)：器件處于反向擊穿狀態(tài)，

因此，p-n-p-n二極管在正向區域是個(gè)雙穩態(tài)器件，以由高阻抗低電流的關(guān)閉狀態(tài)轉換到低阻抗高電流的開(kāi)啟狀態(tài)，反之亦然，

要想了解正向阻斷特性，我們應先將此器件視為以特殊方式連接在一起的一個(gè)p- n-p晶體管和n-p-n晶體管，如圖5.24所示，它們的基區各自連接到對方的集電區，由式(3)和式(10)所表示射、集、基極的電流關(guān)系和直流共基電流增益，p-n-p晶體管（晶體管I，電流增益a1）的摹極電流為

其中I1是晶體管1的漏電流ICBO，此基極電流是由n-p-n晶體管（晶體管2，電流增益a2）的集電極所供應．n-p-n晶體管的集電極電流可寫(xiě)為

其中I2是晶體管2的漏電流ICBO，由于IB1等于Ic2，可得出

聯(lián)系方式：鄒先生

聯(lián)系電話(huà)：0755-83888366-8022

手機：18123972950

QQ：2880195519

聯(lián)系地址：深圳市福田區車(chē)公廟天安數碼城天吉大廈CD座5C1

關(guān)注KIA半導體工程專(zhuān)輯請搜微信號:“KIA半導體”或點(diǎn)擊本文下方圖片掃一掃進(jìn)入官方微信“關(guān)注”

長(cháng)按二維碼識別關(guān)注