可控硅晶闸管的工作原理

众所周知，电阻在生活中可以说是无处不在，我们可以用电阻来打开和关闭微小的电流，并且将小电流转换为更大的电流。但是在处理更大的电流的时候，就不怎么管用了，并且还有一个缺点，就是一旦移除开关电流，它们就无法工作，这意味着它们在诸如警报器之类的设备中并没有那么有用。对于这些情况，晶闸管就派上用场了。晶闸管又叫可控硅。晶闸管是可以处理耐高压、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。到现在为止，，已经衍生出了单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等主要几个类型。

晶闸管分为螺栓形和平板形两种，螺栓形这种结构更换元件很方便，用于100A以下的元件。平板形，这种结构散热效果比较好，用于200A以上的元件。晶闸管是由四层半导体构成的。图右所示为螺栓形晶闸管的内部结构，它由单晶硅薄片P1、N1、P2、N2四层半导体材料叠成，形成三个PN结。图 (b)和(c)所示分别为其示意图和表示符号。

晶闸管为半控型电力电子器件，它的工作条件如下：

  1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态。

  2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性。

  3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起触发作用。

  4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。

晶闸管的工作原理：

  晶闸管在工作过程中，它的阳极（A）和阴极（K）与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。

  （1）单向晶闸管工作原理

  单向晶闸管是PNPN闪层结构，形成三个PN结，具有阳极人、阴极K和控制极G三个外电极。单向品闸管可等效为PNP， NPN两个晶体管组成的复合管

  在阳极A之间加上正电压后，晶闸管并不导通。只有在控制极G加上触发电压时，VT1、VT2相继迅速导通，并且互相提供基极电流维持晶闸管导通。此时即使去掉控制极上的触发电压，晶闸管仍维持导通状态，直至所通过的电流小于晶闸管的维持电流时，晶闸管才关断。

  （2）双向晶闸管工作原理

  双向晶闸管可以等效为两个单向晶闸管反向并联，如图4-47所示。双向晶闸管可以控制双向导通，因此除控制极G外的另两个电极不再分阳极、阴极，而称之为主电极T1、T2。

  当有触发电压加至控制极G时，双向晶闸管导通，井在触发电压消失后仍维持导通状态，电流既可从T1经过VS2流向T2，又可从T2经过VS1流向T1。当电流小于晶闸管的维持电流时晶闸管关断。

  （3）可关断晶闸管工作原理

  普通单向或双向晶闸管导通后控制极即不起作用，要关断晶闸管必须切断电源，使流过晶闸管的正向电流小于维持电流I可关断品闸管的特点是可以通过控制极关断，克服了上述缺陷。当可关断晶闸管控制极G加上正脉冲电压时晶闸管导通，当控制极G加上负脉冲电压时晶闸管关断