可控硅（晶閘管）原理圖及可控硅工作原理分析

可控硅(晶閘管)原理圖

可控硅T在工作過程中，它的陽(yáng)極A和陰極K與電源和負(fù)載連接，組成可控硅的主電路，可控硅的門極G和陰極K與控制可控硅的裝置連接，組成可控硅的控制電路。

從可控硅的內(nèi)部分析工作過程：可控硅是四層三端器件，它有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié)圖1，可以把它中間的NP分成兩部分，構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)合管圖2

當(dāng)可控硅承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，為使可控硅導(dǎo)銅，必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。圖2中每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此，兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路，當(dāng)有足夠的門機(jī)電流Ig流入時(shí)，就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。

設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2;發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik;電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，設(shè)流過J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,

可控硅的陽(yáng)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(yáng)極電流為：I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖3所示。

當(dāng)可控硅承受正向陽(yáng)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(yáng)極電流Ia≈Ic0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)可控硅在正向陽(yáng)極電壓下，從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)，從而提高起點(diǎn)流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的發(fā)射結(jié)，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)。這樣強(qiáng)烈的正反饋過程迅速進(jìn)行。從圖3，當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而(a1+a2)≈1時(shí)，式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了可控硅的陽(yáng)極電流Ia.這時(shí)，流過可控硅的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定?？煽毓枰烟幱谡?qū)顟B(tài)。

式(1—1)中，在可控硅導(dǎo)通后，1-(a1+a2)≈0,即使此時(shí)門極電流Ig=0,可控硅仍能保持原來的陽(yáng)極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通。可控硅在導(dǎo)通后，門極已失去作用。

在可控硅導(dǎo)通后，如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻，使陽(yáng)極電流Ia減小到維持電流IH以下時(shí)，由于a1和a1迅速下降，當(dāng)1-(a1+a2)≈0時(shí)，可控硅恢復(fù)阻斷狀態(tài)。