新聞中心

EEPW首頁 > 模擬技術 > 設計應用 > 可控硅的工作原理及基本特性

可控硅的工作原理及基本特性

作者: 時間:2011-07-22 來源:網絡 收藏

1、可控硅元件的工作原理

可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件,共有三個PN結,分析原理時,可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成,其等效圖解如圖1所示

圖1 可控硅等效圖解圖

當陽極A加上正向電壓時,BG1和BG2管均處于放大狀態(tài)。此時,如果從控制極G輸入一個正向觸發(fā)信號,BG2便有基流ib2流過,經BG2放大,其集電極電流ic2=β2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連,所以ib1=ic2。此時,電流ic2再經BG1放大,于是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到BG2的基極,表成正反饋,使ib2不斷增大,如此正向饋循環(huán)的結果,兩個管子的電流劇增,可控硅使飽和導通。

由于BG1和BG2所構成的正反饋作用,所以一旦可控硅導通后,即使控制極G的電流消失了,可控硅仍然能夠維持導通狀態(tài),由于觸發(fā)信號只起觸發(fā)作用,沒有關斷功能,所以這種可控硅是不可關斷的。

由于可控硅只有導通和關斷兩種工作狀態(tài),所以它具有開關特性,這種特性需要一定的條件才能轉化,此條件見表1

表1 可控硅導通和關斷條件

狀態(tài)條件說明
從關斷到導通

1、陽極電位高于是陰極電位
2、控制極有足夠的正向電壓和電流

兩者缺一不可
維持導通

1、陽極電位高于陰極電位
2、陽極電流大于維持電流

兩者缺一不可
從導通到關斷

1、陽極電位低于陰極電位
2、陽極電流小于維持電流

任一條件即可

2、基本伏安特性

可控硅的基本伏安特性見圖2

圖2 可控硅基本伏安特性

(1)反向特性

當控制極開路,陽極加上反向電壓時(見圖3),J2結正偏,但J1、J2結反偏。此時只能流過很小的反向飽和電流,當電壓進一步提高到J1結的雪崩擊穿電壓后,接差J3結也擊穿,電流迅速增加,圖3的特性開始彎曲,如特性OR段所示,彎曲處的電壓URO叫“反向轉折電壓”。此時,可控硅會發(fā)生永久性反向擊穿。

圖3 陽極加反向電壓

(2)正向特性

當控制極開路,陽極上加上正向電壓時(見圖4),J1、J3結正偏,但J2結反偏,這與普通PN結的反向特性相似,也只能流過很小電流,這叫正向阻斷狀態(tài),當電壓增加,圖3的特性發(fā)生了彎曲,如特性OA段所示,彎曲處的是UBO叫:正向轉折電壓

圖4 陽極加正向電壓

由于電壓升高到J2結的雪崩擊穿電壓后,J2結發(fā)生雪崩倍增效應,在結區(qū)產生大量的電子和空穴,電子時入N1區(qū),空穴時入P2區(qū)。進入N1區(qū)的電子與由P1區(qū)通過J1結注入N1區(qū)的空穴復合,同樣,進入P2區(qū)的空穴與由N2區(qū)通過J3結注入P2區(qū)的電子復合,雪崩擊穿,進入N1區(qū)的電子與進入P2區(qū)的空穴各自不能全部復合掉,這樣,在N1區(qū)就有電子積累,在P2區(qū)就有空穴積累,結果使P2區(qū)的電位升高,N1區(qū)的電位下降,J2結變成正偏,只要電流稍增加,電壓便迅速下降,出現(xiàn)所謂負阻特性,見圖3的虛線AB段。

這時J1、J2、J3三個結均處于正偏,可控硅便進入正向導電狀態(tài)---通態(tài),此時,它的特性與普通的PN結正向特性相似,見圖2中的BC段

3、觸發(fā)導通

在控制極G上加入正向電壓時(見圖5)因J3正偏,P2區(qū)的空穴時入N2區(qū),N2區(qū)的電子進入P2區(qū),形成觸發(fā)電流IGT。在可控硅的內部正反饋作用(見圖2)的基礎上,加上IGT的作用,使可控硅提前導通,導致圖3的伏安特性OA段左移,IGT越大,特性左移越快。

圖5 陽極和控制極均加正向電壓



評論


相關推薦

技術專區(qū)

關閉