信息摘要：
晶閘管是一種由四層p型和n型材料組成的固態(tài)半導(dǎo)體器件。它只作為雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)，當(dāng)門接收到電流觸發(fā)信號(hào)時(shí)進(jìn)行導(dǎo)電，并一直這樣做，直到跨器件的電壓反向偏置，或直到電壓(通過(guò)其...
晶閘管是一種由四層p型和n型材料組成的固態(tài)半導(dǎo)體器件。它只作為雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)，當(dāng)門接收到電流觸發(fā)信號(hào)時(shí)進(jìn)行導(dǎo)電，并一直這樣做，直到跨器件的電壓反向偏置，或直到電壓(通過(guò)其他方法)消除。有兩種設(shè)計(jì)，不同之處在于觸發(fā)導(dǎo)電狀態(tài)的方式。在三線晶閘管中，柵極引線上的小電流控制著從陽(yáng)極到陰極的大電流。在雙線晶閘管中，當(dāng)陽(yáng)極和陰極之間的電位差足夠大(擊穿電壓)時(shí)，晶閘管開(kāi)始通電。
一批晶閘管器件在1956年上市。由于晶閘管可以利用小器件來(lái)控制較大的功率和電壓，因此它們廣泛應(yīng)用于功率控制，從調(diào)光器、電機(jī)轉(zhuǎn)速控制到高壓。直流輸電。晶閘管可用于電源開(kāi)關(guān)電路、繼電器更換電路、逆變電路、振蕩器電路、電平檢測(cè)電路、斬波電路、調(diào)光電路、低成本定時(shí)器電路、邏輯電路、速度控制電路等。晶閘管起初僅依靠反向電流來(lái)關(guān)閉，這使得施加直流電很困難。較新的設(shè)備類型可以通過(guò)控制門信號(hào)來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉。后者稱為閘極截止晶閘管或GTO晶閘管。晶閘管不像晶體管那樣是比例器件。換句話說(shuō)，晶閘管只能完全開(kāi)或完全關(guān)，而晶體管只能介于兩者之間。這使得晶閘管不適合用于模擬放大器，但可以用作開(kāi)關(guān)。
晶閘管是一種四層三端半導(dǎo)體器件，每一層由n型或p型交替材料組成(例如，p-n-p-n)。用陽(yáng)極和陰極標(biāo)記的主端子橫跨所有四層。控制終端(稱為柵極)連接到陰極附近的p型材料上。(一種稱為SCS(硅控制開(kāi)關(guān))的變體將所有四層連接到終端。)晶閘管的工作可以通過(guò)一對(duì)緊耦合的雙極晶管來(lái)理解，雙極晶管被配置成自鎖動(dòng)作:
當(dāng)陽(yáng)極相對(duì)于陰極處于正電位VAK時(shí)，柵極上沒(méi)有施加電壓，接點(diǎn)J1和J3是正向偏壓，而接點(diǎn)J2是反向偏壓。當(dāng)J2反向偏置時(shí)，不導(dǎo)電(截止?fàn)顟B(tài))?，F(xiàn)在，如果VAK增加到晶閘管的擊穿電壓VBO, J2就會(huì)發(fā)生雪崩擊穿，晶閘管開(kāi)始通電(on狀態(tài))。
相對(duì)于陰極施加正電位VG時(shí)，VAK值較低時(shí)節(jié)點(diǎn)J2發(fā)生擊穿。通過(guò)選擇合適的VG值，晶閘管可以快速切換到on狀態(tài)。
在雪崩擊穿的情況下，不管門電壓如何，晶閘管都將繼續(xù)打開(kāi)，直到:(a)潛在的VAK被移除，或者(b)流經(jīng)設(shè)備(陽(yáng)極陰極)的電流小于制造商規(guī)定的保持電流。因此，VG可以是電壓脈沖，如UJT弛豫振蕩器輸出的電壓。
柵極電壓(IGT)和柵極電流用來(lái)觸發(fā)柵極電流。柵極觸發(fā)電流與柵極脈沖寬度成反比。這樣，很明顯，觸發(fā)晶閘管需要小的門電荷。
在傳統(tǒng)的晶閘管中，一旦通過(guò)柵打開(kāi)，只要陽(yáng)極電流超過(guò)，器件就會(huì)保持鎖存(也就是說(shuō)，它可以在沒(méi)有柵極電流持續(xù)供應(yīng)的情況下保持鎖存)。門閂電流(IL)。只要陽(yáng)極保持正，除非電流降到保持電流(IH)以下，否則就不能關(guān)閉陽(yáng)極。在正常工作條件下，閂鎖電流總是大于保持電流。
如果外部電路使陽(yáng)極變成負(fù)偏置，晶閘管可以關(guān)閉(一種稱為自然換相或線路換相的方法)。在某些應(yīng)用中，這是通過(guò)切換晶閘管使電容器放電到晶閘管的陽(yáng)極來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種方法稱為強(qiáng)制換相。
