可控硅工作原理及参数详解.pdf

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1、Author: Jackie Long 可控硅参数详解可控硅全称“可控硅整流元件”（Siilicon Controlled Rectifier），简写为SCR，别名晶体闸流管（Thyristor），是一种具有三个PN结、四层结构的大功率半导体器件。可控硅体积小、结构简单、功能强，可起到变频、整流、逆变、无触点开关等多种作用，因此现已被广泛应用于各种电子产品中，如调光灯、摄像机机、无线电遥控、组合音响等。其原理图符号如下图所示：从可控硅的电路符号可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，只是多了一个控制极G，正是它使得可控硅具有与二极管完全不同的工作特性。可

2、控硅是可以处理耐高压、大电流的大功率器件，随着设计技术和制造技术的进步，越来越大容量化。可控硅的基本结构如下图所示：三个PN结（J1、J2、J3）组成4层P1‐N1‐P2‐N2结构的半导体器件对外有三个电极，由最外层P型半导体材料引出的电极作为阳极A，由中间的P型半导体材料引出的电极称为控制极G，由最外层的N型半导体材料引引出的电极称为阴极K，它可以等效成如图所示的两只三极管电路。下面我们来看看可控硅的工作原理：如下图所示，初始状态下，电压VAK施加到可控硅的A、K两个端，此时时三极管Q1与Q2都处于截止状态，两者地盘互不侵犯。1Allrightsreserve

3、d,NOSpreadingwithoutAuthorizationAuthor: Jackie Long 此时VAK电压全部施加到A、K两极极之间，这个允许施加的最大电压VAK即断态重复峰值电压VDRM（Peak Repetitive  Off‐State Voltage），相应的有断态重复峰值电流IDRM（Peak Repetitive Off‐State Current）如下图所示，电压VGK施加到G、K两极后，Q2的发射结因正向偏置而使其导通，从而产生了基极电流IB2，此时Q2尚处于截止状态，可控硅阳极电流IA为0，Q1的基极电流IB1也为0，电阻R2上也

4、没有压降，因此Q2的集电极‐发射电压VCE2为VAK，这个电压值通常远大于VBE2，即使是在测试数据手册中的参数时，VAK也至少有6V，实际应用时VAK会有几百伏，因此，三极管Q2的发射结正偏、集电结反偏，开始处于放大状态。2Allrightsreserved,NOSpreadingwithoutAuthorizationAuthor: Jackie Long 只有在G、K加上正向电压后，才可以触发可控硅的导通，这个触发电压的最小值称为门极触发电压VGT（Gate Trigger Voltage），这个值就是一个PN结的结电压（不是电池电压VGK），此时流过控制

5、极的电流称为门极触发电流IGT（Gate Trigger Voltage）刚刚进入放大状态（微导通）的三极管Q2将基极电流IB2进行放大，相应集电极的电流为IC2，其值为（IB2×β2），尽管放大了β2倍，但此时的IC2还比较小，因此IA与IB1也比较小（但是已经不为0了），电阻R2中也有微小电流，可以看成一个完整的电流回路，但此时的Q2的集电极‐发射极压降仍然很大。3Allrightsreserved,NOSpreadingwithoutAuthorizationAuthor: Jackie Long 与此同时，三极管Q1的发射极一直是VAK（最高电压），集电

6、极一直是较低的电压（VBE2），只要基极设置合适的电压，就可以进入放放大状态，所以一直卧薪尝胆、蛰伏待机。Q2集电极电流IC2的出现，使得三极管Q1有机可乘。处于微导通状态的三极管Q2形成的回路使三极管Q1基极所欠缺的电压压一步到位，时机终于成熟了，三极管Q1也因此刚刚进入放大状态（微导通）！由于IB1与IC2是相同的，IB1经Q1放大后，其集电极电流IC1=（IB2×β2×β1），这个电流值又比IC2增大了β1倍。4Allrightsreserved,NOSpreadingwithoutAuthorizationAuthor: Jackie Long 三极管Q

7、1放大后的集电极电流IC1无处可逃，只好往Q2的基极去钻（不会跑到电阻R1这边来，因为电压VGK肯定比VBE2要高，，水往低处走），IC1就变成了IB2，三极管Q2的基极电流IB2被替换成了（IB2×β2×β1），比原来增加了（β2×β1）倍。所谓人多好办事，这个更大的基极电流IB2第二次被三极管Q2放大，此时的IC2就是（IB2×β2×β1×β2），然后又重复被两个三极管交互进行正反馈放大，周而复始。在这个过程中，三极管Q2的集电极‐发射极压降越来越小，阳极电流IA的电流也越来越大，最终Q2饱和了（Q1也不甘示弱，节奏妥妥地跟上），最后就成为下图所示的：当Q1

8、与Q2充分导通后（可控硅