晶閘管詳解,晶閘管的工作原理,晶閘管結(jié)構(gòu)-KIA MOS管

可控硅（SCR）又稱晶閘管，是一種大功率電器元件。由電源、晶閘管的陽(yáng)極和陰極、白熾燈組成晶閘管主電路;由電源、開(kāi)關(guān)S、晶閘管的門極和陰極組成控制電路(觸發(fā)電路)。晶閘管一旦導(dǎo)通，門極即失去控制作用，故晶閘管為半控型器件。

它具有體積小、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，可作為大功率驅(qū)動(dòng)器件，實(shí)現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。它在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)及隨動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

晶閘管的工作原理在不同場(chǎng)合不同，比如當(dāng)在晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間加反向電壓時(shí)，這時(shí)不管控制極的信號(hào)情況如何，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。

當(dāng)在晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間加正向電壓時(shí)，若在控制極與陰極之間沒(méi)有電壓或加反向電壓，晶閘管還是不會(huì)導(dǎo)通。

只有當(dāng)在晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間加正向電壓時(shí)，在控制極與陰極之間加正向電壓，晶閘管才會(huì)導(dǎo)通。但晶閘管一旦導(dǎo)通，不管控制極有沒(méi)有電壓，只要陽(yáng)極與陰極之間維持正向電壓，則晶閘管就維持導(dǎo)通。

晶閘管是可以處理耐高壓、大電流的大功率器件，隨著設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越大容量化。到現(xiàn)在為止，已經(jīng)衍生出了單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管，等等主要幾個(gè)類型。

晶閘管的結(jié)構(gòu)

單向晶閘管，也就是人們常說(shuō)的普通晶閘管，它是由四層半導(dǎo)體材料組成的，有三個(gè)PN結(jié)，對(duì)外有三個(gè)電極：第一層P型半導(dǎo)體引出的電極叫陽(yáng)極A，第三層P型半導(dǎo)體引出的電極叫控制極G，第四層N型半導(dǎo)體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號(hào)可以看到，它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷P(guān)鍵是多了一個(gè)控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。

以硅單晶為基本材料的P1N1P2N2四層三端器件,起始于1957年，因?yàn)樗奶匦灶愃朴谡婵臻l流管，所以國(guó)際上通稱為硅晶體閘流管，簡(jiǎn)稱晶閘管T，又因?yàn)榫чl管最初的在靜止整流方面，所以又被稱之為硅可控整流元件，簡(jiǎn)稱為可控硅SCR。

不管可控硅的外形如何，它們的管芯都是由P型硅和N型硅組成的四層P1N1P2N2結(jié)構(gòu)。如圖，有三個(gè)PN結(jié)（J1、J2、J3），從J1結(jié)構(gòu)的P1層引出陽(yáng)極A，從N2層引出陰級(jí)K，從P2層引出控制極G，所以它是一種四層三端的半導(dǎo)體器件。

晶閘管的工作原理

晶閘管在工作過(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。

單向晶閘管工作原理

單向晶閘管是PNPN閃層結(jié)構(gòu)，形成三個(gè)PN結(jié)，具有陽(yáng)極人、陰極K和控制極G三個(gè)外電極。單向品閘管可等效為PNP， NPN兩個(gè)晶體管組成的復(fù)合管，如圖所示。

在陽(yáng)極A之間加上正電壓后，晶閘管并不導(dǎo)通。只有在控制極G加上觸發(fā)電壓時(shí)，VT1、VT2相繼迅速導(dǎo)通，并且互相提供基極電流維持晶閘管導(dǎo)通。此時(shí)即使去掉控制極上的觸發(fā)電壓，晶閘管仍維持導(dǎo)通狀態(tài)，直至所通過(guò)的電流小于晶閘管的維持電流時(shí)，晶閘管才關(guān)斷。

雙向晶閘管工作原理

雙向晶閘管可以等效為兩個(gè)單向晶閘管反向并聯(lián)，如圖所示。雙向晶閘管可以控制雙向?qū)ǎ虼顺刂茦OG外的另兩個(gè)電極不再分陽(yáng)極、陰極，而稱之為主電極T1、T2。

當(dāng)有觸發(fā)電壓加至控制極G時(shí)，雙向晶閘管導(dǎo)通，井在觸發(fā)電壓消失后仍維持導(dǎo)通狀態(tài)，電流既可從T1經(jīng)過(guò)VS2流向T2，又可從T2經(jīng)過(guò)VS1流向T1。當(dāng)電流小于晶閘管的維持電流時(shí)晶閘管關(guān)斷。

晶閘管的特點(diǎn)

“一觸即發(fā)”。但是，如果陽(yáng)極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導(dǎo)通。控制極的作用是通過(guò)外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導(dǎo)通，卻不能使它關(guān)斷。用什么方法才能使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷呢?使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，可以斷開(kāi)陽(yáng)極電源或使陽(yáng)極電流小于維持導(dǎo)通的最小值（稱為維持電流）。如果晶閘管陽(yáng)極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動(dòng)直流電壓，那么，在電壓過(guò)零時(shí)，晶閘管會(huì)自行關(guān)斷。

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