可控閘流管

可控閘流管

以矽單晶為基本材料的、具有三個PN結的四層結構矽晶片和三個電極組成的半導體可控整流器(圖1),簡稱可控矽。

正文

可控閘流管可控閘流管
三個電極分別稱為陽極A、陰極 K和控制極G。器件的陽極和陰極間的基本電流-電壓特性如圖2。加反向(陽極接負)偏壓時,可控閘流管特性和PN結二極體的反向特性相似。當加正向(陽極接正)偏壓時,在一定電壓範圍內,可控閘流管處於阻抗很高的關閉狀態(正向阻斷)。當正向電壓大於轉折電壓(轉折點1處的電壓)時,器件迅速轉變到低電壓大電流的通導狀態。
可控閘流管可控閘流管
當器件處於關閉狀態時,如果使控制極有適當大小的電流,則器件可迅速被觸發而轉變到通導狀態,此後控制極失去作用。當器件的電流減小到低於維持電流(圖中點2處的電流),或使陰極-陽極電壓減小到零或負值,器件又恢復到關閉狀態。
可控閘流管可控閘流管
通導過程用 P1N1P2和N1P2N2兩個電晶體的等效結構來表示(圖3)。當加上正向電壓時,外面兩個PN結J1、J3處於正偏置,中間J2結處於反偏置。這兩個電晶體的每個電晶體的基區與另一電晶體的集電區相聯,若α1、α2為兩個電晶體的電流放大係數,它們隨電流大小而變化,當α1+α2<1時,可控矽處於關斷狀態;當α1+α2>1時,可控矽處於通導狀態;當控制極通入適當電流,兩個電晶體的基極及集電極電流都增大,當α1及α2增加到α1+α2>1時,器件由關斷狀態迅速轉變到通導狀態。
當電晶體處於通導狀態時,即使把控制極電流切斷,晶體閘流管仍維持通導。只有將矽晶體閘流管的電流減小到比α1+α2=1相對應的維持電流還小時,它才重新回到關斷狀態。因此可控閘流管除具有整流特性外,還具有開關特性。
螺旋型可控閘流管電流小於100安;平板型可控閘流管一般在200安以上,工作電壓從幾十伏到幾千伏,多用於整流相位控制、低頻開關、逆變、變頻、斬波、調速以及脈衝調製等。

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