晶閘管
編輯晶閘管 (/θa??r?st?r/) 是一種固態半導體器件,具有四層交替的 P 型和 N 型材料,用于高功率應用。:‰12‰ 它專門用作雙穩態開關(或鎖存器),:‰12 當柵極接收到電流觸發時導通,并繼續導通,直到器件兩端的電壓反向偏置,或直到電壓被移除(通過某種其他方式)。: 12 有兩種設計,觸發導通狀態的不同之處在于 . 在三引線晶閘管中,其柵極引線上的小電流控制陽極到陰極路徑的較大電流。 在雙引線晶閘管中,當陽極和陰極本身之間的電位差足夠大(擊穿電壓)時開始導通。
一些來源將可控硅整流器 (SCR) 和晶閘管定義為同義詞。 其他來源將晶閘管定義為更復雜的器件,其中包含至少四層交替的 N 型和 P 型基板。
xxx個晶閘管器件于 1956 年投入商用。由于晶閘管可以用較小的器件控制相對較大的功率和電壓,因此它們在電力控制方面得到廣泛應用,從調光器和電動機速度控制到高壓 直流輸電。 晶閘管可用于電源開關電路、繼電器替代電路、逆變器電路、振蕩器電路、電平檢測器電路、斬波器電路、調光電路、低成本定時器電路、邏輯電路、速度控制電路、相位 - 控制電路等。原來,晶閘管僅靠電流反轉來關斷,難以應用直流電; 較新的設備類型可以通過控制門信號打開和關閉。 后者被稱為門極可關斷晶閘管,或 GTO 晶閘管。 與晶體管不同,晶閘管具有雙值開關特性,這意味著晶閘管只能完全導通或完全關閉,而晶體管可以介于導通和截止狀態之間。 這使得晶閘管不適合用作模擬放大器,但可用作開關。
介紹
編輯晶閘管是一種四層三端半導體器件,每層由交替的N型或P型材料組成,例如P-N-P-N。 標記為陽極和陰極的主要端子橫跨所有四層。 稱為柵極的控制端子連接到陰極附近的 p 型材料。 (一種稱為 SCS(硅控開關)的變體將所有四個層都引出到端子。)晶閘管的操作可以理解為一對緊密耦合的雙極結型晶體管,它們被安排成自鎖動作:
晶閘管有三種狀態:
- 反向阻斷模式——在二極管會阻斷的方向上施加電壓
- 正向阻斷模式 – 電壓施加的方向會導致二極管導通,但晶閘管未被觸發導通
- 正向導通模式 – 晶閘管已被觸發導通并將保持導通狀態,直到正向電流降至低于稱為保持電流的閾值
門端子的作用
晶閘管具有三個p-n結(從陽極開始依次命名為J1、J2、J3)。
當陽極相對于陰極處于正電位 VAK 且柵極未施加電壓時,結 J1 和 J3 正向偏置,而結 J2 反向偏置。 由于 J2 反向偏置,因此不會發生導通(關閉狀態)。 現在,如果 VAK 增加到超過晶閘管的擊穿電壓 VBO,J2 就會發生雪崩擊穿,晶閘管開始導通(導通狀態)。
如果在相對于陰極的柵極端子處施加正電位 VG,則結 J2 的擊穿發生在較低的 VAK 值處。 通過選擇合適的VG值,可使晶閘管快速切換到導通狀態。
一旦發生雪崩擊穿,無論柵極電壓如何,晶閘管都會繼續導通,直到:(a) 消除電位 VAK 或 (b) 通過器件(陽極-陰極)的電流變得小于由下式指定的保持電流 生產廠家。 因此,VG 可以是電壓脈沖,例如 UJT 張弛振蕩器的電壓輸出。
柵極脈沖的特征在于柵極觸發電壓 (VGT) 和柵極觸發電流 (IGT)。 門極觸發電流與門極脈沖寬度成反比,很明顯觸發晶閘管需要最小門極電荷。
開關特性
在傳統的晶閘管中,一旦它被柵極端子導通,器件就會保持在導通狀態(即不需要持續提供柵極電流來保持導通狀態),前提是陽極電流超過 閉鎖電流(IL)。
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