可控硅的工作原理

一、可控硅的工作原理

可控硅是可控硅整流器的简称。它是由三个PN结四层结构硅芯片和三个电极组成的半导体器件。图3-29是它的结构、外形和图形符号。

可控硅的工作原理

可控硅的三个电极分别叫阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。当器件的阳极接负电位(相对阴极而言)时,从符号图上可以看出PN结处于反向,具有类似二极管的反向特性。当器件的阳极上加正电位时(若控制极不接任何电压),在一定的电压范围内,器件仍处于阻抗很高的关闭状态。但当正电压大于某个电压(称为转折电压)时,器件迅速转变到低阻通导状态。加在可控硅阳极和阴极间的电压低于转折电压时,器件处于关闭状态。此时如果在控制极上加有适当大小的正电压(对阴极),则可控硅可迅速被激发而变为导通状态。可控硅一旦导通,控制极便失去其控制作用。就是说,导通后撤去栅极电压可控硅仍导通,只有使器件中的电流减到低于某个数值或阴极与阳极之间电压减小到零或负值时,器件才可恢复到关闭状态。 图3-30是可控硅的伏安特性曲线。

可控硅的工作原理

图中曲线I为正向阻断特性。无控制极信号时,可控硅正向导通电压为正向转折电压(UB0);当有控制极信号时,正向转折电压会下降(即可以在较低正向电压下导通),转折电压随控制极电流的增大而减小。当控制极电流大到一定程度时,就不再出现正向阻断状态了。

曲线Ⅱ为导通工作特性。可控硅导通后内阻很小,管子本身压降很低,外加电压几乎全部降在外电路负载上,并流过比较大的负载电流,特性曲线与二极管正向导通特性相似。若阳极电压减小(或负载电阻增加),致使阳极电流小于维持电流IH时,可控硅从导通状态立即转为正向阻断状态,回到曲线I状态。

曲线Ⅲ为反向阻断特性。当器件的阳极加以反向电压时,尽管电压较高,但可控硅不会导通(只有很小的漏电流)。只有反向电压达到击穿电压时,电流才突然增大,若不加限制器件就会烧毁。正常工作时,外加电压要小于反向击穿电压才能保证器件安全可靠地工作。

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