可控硅的应用.docVIP

浅析可控硅原理及其典型应用 摘 要 从目前电子工业的发展来看，尽管有各种新型的半导体材料不断出现，半导体材料中98％是硅硅是集成电路产业的基础Abstract From the current perspective of the development of the electronics industry, in spite of a variety of new semiconductor materials continue to appear, but the semiconductor material is still 98% of the silicon material, silicon material is still the basis of the integrated circuit industry, in which SCR has a small size, weight light, high power, long life and other advantages have been widely used. This paper discusses a one-way through the SCR (general SCR), the basic principles of bi-directional thyristor and application in the commonly used so as to give the reader a brief SCR. Key words: semiconductor silicon integrated circuits 一、可控硅元件简介 可控硅又叫晶闸管，是半导体晶体闸流管的简称，它是一种用小电流控制大电流开关型半导体器件, 常用的有普通可控硅（又称单向可控硅）耐振、无噪声、因此在很短的时间内引起了国内、外,工、农业生产各部门极大的重视,按其工作原理大致可以分为四类。1.整流:把交流电变为大、小可调的直流电。2.逆变:把直流电变为一定频率的交流电。3.直流开关:作直流回路开关或直流调压。4.交流开关:作交流回路开关或交流调压。按其服务对象来分,可用于工业、农业、国防、交通、运输、矿山、冶金、轻工、化工等部门。在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件（俗称“死硅”）更为可贵的可控性。它只有导通和关断两种状态。?????可控硅的优点很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍；反应极快，在微秒级内开通、关断；无触点运行，无火花、无噪音；效率高，成本低等等。????可控硅的弱点：静态及动态的过载能力较差；容易受干扰而误导通。 下面就单向可控硅和三端双向可控硅这两类可控硅分别做个简单介绍。 二、单向可控硅工作原理它的内部结构示意如图1（a）所示。由图1（a）可见，单向可控硅由四层半导体PNPN组成，中间有3个PN结；J,J和J结，由P区引出阳极A，N区引出阴极K，中间的P区引出控制极（或称为门极）为了理解单向可控硅的工作原理，可以把单向可控硅等效地看成一个PNP型晶体管T与一个NPN型晶体管T组合而成，中间的P层和N层半导体为两个晶体管共用，阳极A相当于T的发射极，阴极K相当于T的发射极，如图2所示。 图2 单向可控硅的工作原理 （a）等效结构；（b）等效电路 理解单向可控硅工作原理的关键是了解控制极的作用。 控制极不加电压或加反向电压 当控制极悬空或者控制极与阴极之间加反向电压，即U＜0时，必有I=0.如果在阳极与阴极之间加反向电压，即U＜0,由于T,T的发射结J,J均处于反向偏置，T,T处于截止状态，此时流过单向可控硅中的电流只是J,J结的反向饱和电流，I≈0,单向可控硅处以阻断状态；如果在阳极与阴极之间加正向电压，即U＞0,J结处于反偏状态，由于I=0,T必处于截止状态，此时单向可控硅中的电流只是J结的反向饱和电流，I≈0,单向可控硅仍处于阻断状态。所以，当控制极不加电压或加反向电压时，I=0,单向可控硅处于阻断状态，具有正、反阻断能力。 （2）控制极加正向电压 当控制极与阴极之间加正向电压，即U＞0时，T的发射结J处于正向偏置， I≠0。如果在阳极与阴极之间加反向电压，即U＜0,由于T的发射结J处于反向偏置，T处于截止状态，所以单向可控硅处于阻断状态，I≈0；如果阳极与阴极之间加正向电压，即U＞0,由于T,T的发射结J,J处于正向偏置，集电结J处于反向偏置，T,T将处于放大状态。I经T放大后，T的集电极电流I=βI, T的集电极电流又是T的基极电流，经T 放大，T集电极电流I=ββI,此电流又流入T 的基极进行放大，如此循环，就形成了很强的正反馈，使T,T 很快进入饱和状态，