可控硅原理
可控硅分爲單向可控硅、雙向可控硅,兩者原理分別是:
1、單向可控硅(晶閘管)結構原理:
單向可控硅是一種可控整流電子元件,能在外部控制信號作用下由關斷變爲導通,但一旦導通,外部信號就無法使其關斷,只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關斷。單向可控硅是由三個PN結PNPN組成的四層三端半導體器件與具有一個PN結的二極管相比,單向可控硅正向導通受控制極電流控制;與具有兩個PN結的三極管相比,差別在於可控硅對控制極電流沒有放大作用。
2、雙向可控硅(晶閘管)結構原理:
雙向可控硅具有兩個方向輪流導通、關斷的特性。雙向可控硅實質上是兩個反並聯的單向可控硅,是由NPNPN五層半導體形成四個PN結構成、有三個電極的半導體器件。由於主電極的構造是對稱的(都從N層引出),所以它的電極不像單向可控硅那樣分別叫陽極和陰極,而是把與控制極相近的叫做第一電極A1,另一個叫做第二電極A2。雙向可控硅的主要缺點是承受電壓上升率的能力較低。這是因爲雙向可控硅在一個方向導通結束時,硅片在各層中的載流子還沒有回到截止狀態的位置,必須採取相應的保護措施。雙向可控硅元件主要用於交流控制電路,如溫度控制、燈光控制、防爆交流開關以及直流電機調速和換向等電路。
以硅單晶爲基本材料的P1N1P2N2四層三端器件,起始於1957年,因爲它的特性類似於真空閘流管,所以國際上通稱爲硅晶體閘流管,簡稱晶閘管T,又因爲晶閘管最初的在靜止整流方面,所以又被稱之爲硅可控整流元件,簡稱爲可控硅SCR。
在性能上,可控硅不僅具有單向導電性,而且還具有比硅整流元件(俗稱"死硅")更爲可貴的可控性。它只有導通和關斷兩種狀態。
可控硅能以毫安級電流控制大功率的機電設備,如果超過此功率,因元件開關損耗顯著增加,允許通過的平均電流相降低,此時,標稱電流應降級使用。
可控硅的優點很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍數高達幾十萬倍;反應極快,在微秒級內開通、關斷;無觸點運行,無火花、無噪音;效率高,成本低等等。
可控硅的弱點:靜態及動態的過載能力較差;容易受干擾而誤導通。
可控硅從外形上分類主要有:螺栓形、平板形和平底形。
可控硅元件的結構
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結構。它有三個PN結(J1、J2、J3),從J1結構的P1層引出陽極A,從N2層引出陰級K,從P2層引出控制極G,所以它是一種四層三端的半導體器件。
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