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單向可控硅的基本工作原理

知識百科

單向可控硅的工作原理
一、單向可控硅工作原理
首先讓我們來認識一下單向可控硅 。
它的內部結構示意如圖1 (a〉所示 。 由圖1 (a）可見 ， 單向可控硅由四層半導體P,N,P,N,組成 ， 中間有3個PN結;J,J,和J結 ， 由P,區引出陽極A ， N,區引出陰極K ， 中間的P 。 區引出控制極（或稱為門極)G 。 單向可控硅的電路符號如圖1 (b）所示 。

單向可控硅的基本工作原理

文章插圖
 
為了理解單向可控硅的工資原理 ， 可以把單向可控硅等效地看成一個PNP型晶體管T,與一個NPN型晶體管T,組合而成 ， 中間的P,層和N,層半導體為兩個晶體管共用 ， 陽極A相當于T,的發射極 ， 陰極K相當于T,的發射極 ， 如圖2所示 。 理解單向可控硅工作原理的關鍵是了解控制極的作用 。


(1)控制極不加電壓或加反向電壓
當控制極懸空或者控制極與陰極之間加反向電壓,即 Ugx<0時,必有Ⅰ 。 =0.如果在陽極與陰極之間加反向電壓 ， 即Uax<0,由于T1,T2的發射結J,J2均處于反向偏置 ， T1,T2處于截止狀態 ， 此時流過單向可控硅中的電流只是J1,J3結的反向飽和電流 ， Ia～0,單向可控硅處以阻斷狀態;如果在陽極與陰極之間加正向電壓 ， 即Uak>0,J2結處于反偏狀態 ， 由于Ⅰg=0,T2必處于截止狀態 ， 此時單向可控硅中的電流只是J,結的反向飽和電流 ， Ia≈0,單向可控硅仍處于阻斷狀態 。 所以 ， 當控制極不加電壓或加反向電壓時 ， Ig=0,單向可控硅處于阻斷狀態 ， 具有正、反阻斷能力 。
 
(2）控制極加正向電壓
當控制極與陰極之間加正向電壓 ， 即Ugx >0時 ， T2的發射結J3處于正向偏置 ， Ig≠0 。 如果在陽極與陰極之間加反向電壓 ， 即 Uak <0,由于T1的發射結J1處于反向偏置 ， T1處于截止狀態 ， 所以單向可控硅處于阻斷狀態 ， Ia≈0;如果陽極與陰極之間加正向電壓 ， 即Uak >0,由于T1,T2的發射結J1J3處于正向偏置 ， 集電結J2處于反向偏置 ， T1T2將處于放大狀態 。 Ig經T2放大后 ， T2的集電極電流Ic2=β2 Ig ， T2的集電極電流又是T1的基極電流 ， 經T1放大 ， T1集電極電流Ⅰc1=β1β2 Ig,此電流又流入T1的基極進行放大 ， 如此循環 ， 就形成了很強的正反饋 ， 使T1T2很快進入飽和狀態 ， 單向可控硅處于導通狀態 。 單向可控硅導通后 ， 陽極與陰極之間電壓Uax的數值很小 ， 外加電源電壓幾乎全部降在負載上 。
(3）單向可控硅的關斷
【單向可控硅的基本工作原理】由以上分析可見 ， 當單向可控硅導通后 ， T,的基極始終有T ， 的集電極電流I c,流過 ， 而且I c,的數值要比開始外加的Ⅰ 。 大得多,所以即使控制極電壓消失 ， I 。 =0 ， 仍可依靠管子本身的正反饋作用維持導通 。 所以 ， 一旦單向可控硅導通后 ， 控制極將失去控制作用 。 單向可控硅導通后 ， 如果想使它重新關斷 ， 必須把陽極電流I ,減小到使其不能維持正反饋 ， 為此 ， 可將陽極斷開或在陽極與陰極之間加反向電壓 。
(3）單向可控硅的關斷
由以上分析可見 ， 當單向可控硅導通后 ， T2的基極始終有T1的集電極電流Ⅰc1流過 ， 而且Ⅰc1的數值要比開始外加的Ⅰg大得多 ， 所以即使控制極電壓消失 ， Ⅰg=0 ， 仍可依靠管子本身的正反饋作用維持導通 。 所以 ， 一旦單向可控硅導通后 ， 控制極將失去控制作用 。 單向可控硅導通后 ， 如果想使它重新關斷 ， 必須把陽極電流Ⅰ ,減小到使其不能維持正反饋 ， 為此 ， 可將陽極斷開或在陽極與陰極之間加反向電壓 。
綜上所述:在單向可控硅陽極與陰極間加正向電壓的條件下 ， 如果某時刻在控制極與陰極之間加入正向電壓 ， 單向可控硅將由阻斷狀態轉為導通狀態 ， 稱之為觸發導通 。 單向可控硅導通后 ， 控制極將失去控制作用 ， 如果要重新關斷單向可控硅 ， 必須使其陽極電流小于一定的值Ⅰh ,(稱為維持電流)或使陽極與陰極之間電壓Uak減小到零 。