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晶閘管 可控硅原理圖及可控硅工作原理分析

知識百科

從可控硅的內部分析工作過程：可控硅是四層三端器件 ， 它有J1、J2、J3三個PN結圖
1 ， 可以把它中間的NP分成兩部分 ， 構成一個PNP型三極管和一個NPN型三極管的復合管圖2
 

晶閘管 可控硅原理圖及可控硅工作原理分析

文章插圖
 
當可控硅承受正向陽極電壓時 ， 為使可控硅導銅 ， 必須使承受反向電壓的PN結J2失去阻擋作用 。 圖2中每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流 。 因此 ， 兩個互相復合的晶體管電路 ， 當有足夠的門機電流Ig流入時 ， 就會形成強烈的正反饋 ， 造成兩晶體管飽和導通 ， 晶體管飽和導通 。
設PNP管和NPN管的集電極電流相應為Ic1和Ic2;發射極電流相應為Ia和Ik;電流放大系數相應為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik ， 設流過J2結的反相漏電電流為Ic0,
可控硅的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和：Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0若門極電流為Ig,則可控硅陰極電流為Ik=Ia+Ig從而可以得出可控硅陽極電流為：I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式硅PNP管和硅NPN管相應的電流放大系數a1和a2隨其發射極電流的改變而急劇變化如圖3所示 。
當可控硅承受正向陽極電壓 ， 而門極未受電壓的情況下 ， 式(1—1)中 ， Ig=0,(a1+a2)很小 ， 故可控硅的陽極電流Ia≈Ic0 晶閘關處于正向阻斷狀態 。 當可控硅在正向陽極電壓下 ， 從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經NPN管的發射結 ， 從而提高起點流放大系數a2,產生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的發射結 ， 并提高了PNP管的電流放大系數a1,產生更大的極電極電流Ic1流經NPN管的發射結 。 這樣強烈的正反饋過程迅速進行 。 從圖3 ， 當a1和a2隨發射極電流增加而(a1+a2)≈1時 ， 式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了可控硅的陽極電流Ia.這時 ， 流過可控硅的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定 。 可控硅已處于正向導通狀態 。
 
式(1—1)中 ， 在可控硅導通后 ， 1-(a1+a2)≈0,即使此時門極電流Ig=0,可控硅仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續導通 。 可控硅在導通后 ， 門極已失去作用 。
在可控硅導通后 ， 如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻 ， 使陽極電流Ia減小到維持電流IH以下時 ， 由于a1和a1迅速下降 ， 當1-(a1+a2)≈0時 ， 可控硅恢復阻斷狀態 。
【晶閘管 可控硅原理圖及可控硅工作原理分析】