可控硅的基本原理
可控硅是p1n1p2n2四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個(gè)pn結(jié)，分析原理時(shí)，可以把它看作由一個(gè)pnp管和一個(gè)npn管所組成，其等效圖解如圖1所示
圖1 可控硅等效圖解圖
當(dāng)陽(yáng)極a加上正向電壓時(shí)，bg1和bg2管均處于放大狀態(tài)。此時(shí)，如果從控制極g輸入一個(gè)正向觸發(fā)信號(hào)，bg2便有基流ib2流過(guò)，經(jīng)bg2放大，其集電極電流ic2=β2ib2。因?yàn)閎g2的集電極直接與bg1的基極相連，所以ib1=ic2。此時(shí)，電流ic2再經(jīng)bg1放大，于是bg1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個(gè)電流又流回到bg2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結(jié)果，兩個(gè)管子的電流劇增，可控硅使飽和導(dǎo)通。
由于bg1和bg2所構(gòu)成的正反饋?zhàn)饔�，所以一旦可控硅�?dǎo)通后，即使控制極g的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號(hào)只起觸發(fā)作用，沒(méi)有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。
由于可控硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化，此條件見(jiàn)表1
表1 可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷條件
狀態(tài)條件說(shuō)明從關(guān)斷到導(dǎo)通1、陽(yáng)極電位高于是陰極電位
2、控制極有足夠的正向電壓和電流
1、陽(yáng)極電位高于陰極電位
2、陽(yáng)極電流大于維持電流
1、陽(yáng)極電位低于陰極電位
2、陽(yáng)極電流小于維持電流
2、基本伏安特性
可控硅的基本伏安特性見(jiàn)圖2
圖2 可控硅基本伏安特性
（1）反向特性
當(dāng)控制極開路，陽(yáng)極加上反向電壓時(shí)（見(jiàn)圖3），j2結(jié)正偏，但j1、j2結(jié)反偏。此時(shí)只能流過(guò)很小的反向飽和電流，當(dāng)電壓進(jìn)一步提高到j(luò)1結(jié)的雪崩擊穿電壓后，接差j3結(jié)也擊穿，電流迅速增加，圖3的特性開始彎曲，如特性or段所示，彎曲處的電壓uro叫“反向轉(zhuǎn)折電壓”。此時(shí)，可控硅會(huì)發(fā)生永久性反向擊穿。
圖3 陽(yáng)極加反向電壓
（2）正向特性
當(dāng)控制極開路，陽(yáng)極上加上正向電壓時(shí)（見(jiàn)圖4），j1、j3結(jié)正偏，但j2結(jié)反偏，這與普通pn結(jié)的反向特性相似，也只能流過(guò)很小電流，這叫正向阻斷狀態(tài)，當(dāng)電壓增加，圖3的特性發(fā)生了彎曲，如特性oa段所示，彎曲處的是ubo叫：正向轉(zhuǎn)折電壓
圖4 陽(yáng)極加正向電壓
由于電壓升高到j(luò)2結(jié)的雪崩擊穿電壓后，j2結(jié)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng)，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生大量的電子和空穴，電子時(shí)入n1區(qū)，空穴時(shí)入p2區(qū)。進(jìn)入n1區(qū)的電子與由p1區(qū)通過(guò)j1結(jié)注入n1區(qū)的空穴復(fù)合，同樣，進(jìn)入p2區(qū)的空穴與由n2區(qū)通過(guò)j3結(jié)注入p2區(qū)的電子復(fù)合，雪崩擊穿，進(jìn)入n1區(qū)的電子與進(jìn)入p2區(qū)的空穴各自不能全部復(fù)合掉，這樣，在n1區(qū)就有電子積累，在p2區(qū)就有空穴積累，結(jié)果使p2區(qū)的電位升高，n1區(qū)的電位下降，j2結(jié)變成正偏，只要電流稍增加，電壓便迅速下降，出現(xiàn)所謂負(fù)阻特性，見(jiàn)圖3的虛線ab段。
這時(shí)j1、j2、j3三個(gè)結(jié)均處于正偏，可控硅便進(jìn)入正向?qū)щ姞顟B(tài)---通態(tài)，此時(shí)，它的特性與普通的pn結(jié)正向特性相似，見(jiàn)圖2中的bc段
3、觸發(fā)導(dǎo)通
在控制極g上加入正向電壓時(shí)（見(jiàn)圖5）因j3正偏，p2區(qū)的空穴時(shí)入n2區(qū)，n2區(qū)的電子進(jìn)入p2區(qū)，形成觸發(fā)電流igt。在可控硅的內(nèi)部正反饋?zhàn)饔茫ㄒ?jiàn)圖2）的基礎(chǔ)上，加上igt的作用，使可控硅提前導(dǎo)通，導(dǎo)致圖3的伏安特性oa段左移，igt越大，特性左移越快。
圖5 陽(yáng)極和控制極均加正向電壓
文章來(lái)源：