可控硅内部原理,怎样看懂可控硅工作原理

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-31 11:10:18

可控硅全称“可控硅整流元件”(Silicon Controlled Rectifier),简写为SCR,别名晶体闸流管(Thyristor),是一种具有三个PN结、四层结构的大功率半导体器件。可控硅体积小、结构简单、功能强,可起到变频、整流、逆变、无触点开关等多种作用,因此现已被广泛应用于各种电子产品中,如调光灯、摄像机、无线电遥控、组合音响等。

其原理图符号如下图所示:

可控硅内部原理,怎样看懂可控硅工作原理(1)

从可控硅的电路符号可以看到,它和二极管一样是一种单方向导电的器件,只是多了一个控制极G,正是它使得可控硅具有与二极管完全不同的工作特性。可控硅是可以处理耐高压、大电流的大功率器件,随着设计技术和制造技术的进步,越来越大容量化 。

可控硅的基本结构如下图所示:

可控硅内部原理,怎样看懂可控硅工作原理(2)

三个PN结(J1、J2、J3)组成4层P1-N1-P2-N2结构的半导体器件对外有三个电极,由最外层P型半导体材料引出的电极作为阳极A,由中间的P型半导体材料引出的电极称为控制极G,由最外层的N型半导体材料引出的电极称为阴极K,它可以等效成如图所示的两只三极管电路。

下面我们来看看可控硅的工作原理:

如下图所示,初始状态下,电压VAK施加到可控硅的A、K两个端,此时三极管Q1与Q2都处于截止状态,两者地盘互不侵犯。

可控硅内部原理,怎样看懂可控硅工作原理(3)

此时VAK电压全部施加到A、K两极之间,这个允许施加的最大电压VAK断态重复峰值电压VDRM(Peak Repetitive Off-State Voltage),相应的有断态重复峰值电流IDRM(Peak Repetitive Off-State Current)

如下图所示,电压VGK施加到G、K两极后,Q2的发射结因正向偏置而使其导通,从而产生了基极电流IB2,此时Q2尚处于截止状态,可控硅阳极电流IA为0,Q1的基极电流IB1也为0,电阻R2上也没有压降,因此Q2的集电极-发射电压VCE2为VAK,这个电压值通常远大于VBE2,即使是在测试数据手册中的参数时,VAK也至少有6V,实际应用时VAK会有几百伏,因此,三极管Q2的发射结正偏、集电结反偏,开始处于放大状态。

可控硅内部原理,怎样看懂可控硅工作原理(4)

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