可控硅工作原理与参数详解

流管 结构 用于 个控 压、 由最 控制 只三 Q2 都 可控硅全称 管（Thyristor 构简单、功能 于各种电子产 其原理图符 从可控硅的 控制极 G，正是 大电流的大 可控硅的基 三个 PN 结 最外层 P 型半 制极 G，由最 三极管电路。 下面我们来 如下图所示 都处于截止状 1 称“可控硅整 ） ，是一种具 能强，可起到变 产品中，如调 符号如下图所 的电路符号可 是它使得可控 大功率器件， 基本结构如下 结（J1、J2、 半导体材料引 外层的 N 型 来看看可控硅 示，初始状态 状态，两者地 Au 可可控控 整流元件” （Si 具有三个 PN 结 变频、整流、 光灯、摄像机 所示： 可以看到， 它和 控硅具有与二 随着设计技 下图所示： J3）组成 4 出的电极作 半导体材料引 硅的工作原理 态下，电压 VA 地盘互不侵犯 uthor: Jackie Lo All 控控硅参数硅参数详详 ilicon Contro 结、四层结构 、逆变、无触 机、无线电遥 和二极管一样 二极管完全不 术和制造技术 层 P1N1P2 为阳极 A， 由 引出的电极称 ： AK施加到可控 犯。 ong rights reserved, 详详解解 lled Rectifier 构的大功率半 触点开关等多 遥控、组合音 样是一种单方 不同的工作特 术的进步，越 2N2 结构的半 由中间的 P 型 称为阴极 K， 控硅的 A、K NO Spreading ） ，简写为 S 半导体器件。 多种作用，因 音响等。 方向导电的器 特性。可控硅 越来越大容量 半导体器件对 型半导体材料 它可以等效 两个端，此时 without Author SCR，别名晶 可控硅体积 因此现已被广 器件， 只是多 硅是可以处理 量化 。 对外有三个电 料引出的电极 效成如图所示 时三极管 Q1 ization 体闸 积小、 泛应 了一 理耐高 电极， 极称为 示的两 1 与 电电压压 Repe 产生 也为 大于 伏， 此时 VAK电压 压压 VDRM（Pea etitive OffSt 如下图所示 生了基极电流 为 0，电阻 R2 于 VBE2，即使 因此，三极 2 压全部施加到 k Repetitive tate Current） 示，电压 VGK施 流 IB2，此时 Q 2 上也没有压 使是在测试数据 极管 Q2 的发射 Au 到 A、 K 两极 OffState V ） 施加到 G、K Q2 尚处于截止 压降，因此 Q 据手册中的参 射结正偏、集 uthor: Jackie Lo All 极之间， 这个允 Voltage） ，相 两极后，Q2 止状态，可控 Q2 的集电极 参数时，VAK 集电结反偏， ong rights reserved, 允许施加的最 相应的有断态断态 2 的发射结因 控硅阳极电流 发射电压 VC 也至少有 6V 开始处于放 NO Spreading 最大电压 VAK 重复峰值电重复峰值电流流 因正向偏置而 流 IA为 0，Q E2为 VAK，这 V，实际应用 放大状态。 without Author 即断态重断态重复复 流流 IDRM（Pea 而使其导通， Q1 的基极电流 这个电压值通 用时 VAK会有几 ization 峰值峰值 ak 从而 流 IB1 通常远 几百 门门极极 VGK） 为 IC 小（ 时的 只有在 G、 极极触发电压触发电压 V ） ，此时流过 刚刚进入放 C2，其值为（ （但是已经不 的 Q2 的集电极 3 K 加上正向电 VGT（Gate Trig 过控制极的电流 放大状态（微导 （IB2×2） ， 不为 0 了） ， 极发射极压 Au 电压后，才可 gger Voltage 流称为门极门极触触 导通）的三极 尽管放大了 电阻 R2 中也 压降仍然很大 uthor: Jackie Lo All 可以触发可控 ） ，这个值就 触触发电流发电流 IGT 极管 Q2 将基 2 倍，但此 也有微小电流 。 ong rights reserved, 控硅的导通， 就是一个 PN 结 （Gate Trigg 基极电流 IB2进 此时的 IC2还 流，可以看成 NO Spreading 这个触发电 结的结电压 er Voltage） 进行放大，相 比较小，因此 成一个完整的 without Author 电压的最小值 （不是电池电 相应集电极的 此 IA与 IB1也 的电流回路， ization 值称为 电压 电流 比较 但此 只要 极电 机终 经 Q 与此同时， 三 要基极设置合 电流 IC2的出现 处于微导通 终于成熟了， Q1 放大后，其 4 三极管Q1的 合适的电压， 现，使得三极 通状态的三极 三极管 Q1 也 其集电极电流 Au 发射极一直 就可以进入放 极管 Q1 有机 极管 Q2 形成的 也因此刚刚进 流 IC1=（IB2× uthor: Jackie Lo All 是VAK（最高电 放大状态，所 可乘。 的回路使三极 进入放大状态 ×2×1） ， ong rights reserved, 电压） ， 集电极 所以一直卧薪 极管 Q1 基极 态（微导通） ！ 这个电流值 NO Spreading 极一直是较低 薪尝胆、蛰伏 极所欠缺的电压 ！由于 IB1与 值又比 IC2增大 without Author 低的电压 （VBE 伏待机。Q2 集 压一步到位 IC2是相同的 大了1 倍。 ization E2） ， 集电 ，时 的，IB1 这边 电流 × 大， 结电 OnS 案” ， 面了 用时 可控 K 两 流流 IG 加的 可控 Reve 三极管 Q1 放 边来，因为电 流 IB2被替换成 所谓人多好 2×1× 在这个过程 最终 Q2 饱和 当 Q1 与 Q2 电压 VBE2 + Q2 State Voltage 可以看到， V ，原来 R2 电 了。 可控硅完全 时，VAK通常是 控硅元件可以 两极的电流即 GM（ （Forward 当 VAK是交流 的最大电压称 控硅阻断时的 erse Blocking 5 放大后的集电 电压 VGK肯定比 成了（IB2× 好办事， 这个更 2） ，然后又 程中， 三极管 和了（Q1 也 2 充分导通后 2 集电极发射 e） VAK的电压值 电阻上没有任 全导通后，流 是交流电压 以连续通过的 为门极电流 d Peak Gate V 流电源的负半 称为反向重反向重复复 的电阻不是无 g Current） 。 Au 电极电流 IC1 比 VBE2要高， 2×1） ，比 更大的基极电 又重复被两个 Q2 的集电极 也不甘示弱， 后（可控硅导 射极饱和电压 值最终全部加 任何压降，VG 过 A、K 两极 （如 220VAC） 的工频正弦半 IG（Gate Cur Voltage） 半周时，可控 复复峰值电压峰值电压 VR 无穷大， 此时的 uthor: Jackie Lo All 无处可逃， 只 ，水往低处走 比原来增加了 电流 IB2第二 三极管交互进 极发射极压降 节奏妥妥地 导通） ，A、K 两 压 VCE1，这个 到电阻 R2 上 K电压触发可 极的电流即为 ） ，因此常将 波电流（在一 rrent） ，这个 控硅因为 A、 RRM（ （Peak Re 的电流称之为 ong rights reserved, 只好往 Q2 的 走） ，IC1就变 了（2× 次被三极管 进行正反馈放 降越来越小， 跟上） ，最后 两极之间的压 个电压称为正正 上面， 整个过程 可控硅后，VA 为通态电流通态电流 IT 将此参数标记 一个周期内） 个门极控制电 K 两极加反 epetitive Rev 为反向重复反向重复峰峰 NO Spreading 的基极去钻 （不 变成了 IB2，三 1）倍。 Q2 放大， 此 放大，周而复 阳极电流 IA 后就成为下图 压降很小，其 正正向通态电压向通态电压 程就是由电压 AK电压就全部 （OnState C 记为通态平均通态平均 ）的平均值， 电流不应超过 向电压而阻断 erse Blocking 峰峰值电流值电流 IRRM without Author 不会跑到电阻 三极管 Q2 的基 此时的 IC2就是 复始。 A的电流也越 图所示的： 其实就是 Q1 压压 VTM（Forwa 压 VGK引发的 部加在电阻 R Current） ，实 电流电流 IT（RMS）， ，而此时流过 过门极最大峰门极最大峰 断，此时允许 g Voltage） ， M（ （Peak Repet ization 阻 R1 基极 是 （IB2 越来越 发射 ard 的 “血 R2 上 实际应 ，指 过 G、 值值电电 许施 由于 titive 控硅 有很 对应 灯泡 这两个值与 硅阻断状态下 如果在可控 很小的反向漏 应的电压称为 上面我们只 泡，如下图所 当 G、K 两极 6 与之前介绍的 下测量的，而 控硅阳极 A 与 漏电流流过。 为反向不重反向不重复复 只是把 R2（与 所示： 极没有加正向 Au IDRM、VDRM是 而 IRRM、VRRM是 与阴极 K 间加 当反向电压增 复复峰值电压峰值电压 VR 与 R1）作为象 向电压时，A uthor: Jackie Lo All 是一样的，只 是在可控硅 A 加上反向电压 增大到某一数 RSM（ （Peak No 象征性的限流 A、K 之间相当 ong rights reserved, 只不过 IDRM、 A、K 极接反 时，开始可控 数值时，反向 onRepetitive 流电阻，其实 当于是断开的 NO Spreading VDRM是在控 反向电压下测 控硅处于反向 向漏电流急剧 e Surge Volta 实 R2 完全可以 的，灯泡不亮 without Author 控制 G 极断开 量的。 向阻断状态， 剧增大，这时 age） 。 以是负载，如 亮 ization 开、可 只 时，所 如电 发光 当 G、K 加上 光。 由地盘之争 但是还有下 如果在 A、 7 上正向电压后 争引发的血案 下文哦！ K 之间充分导 Au 后，A、K 之间 案就此完结！ 导通后，我们 uthor: Jackie Lo All 间相当于短路 们拿掉电压 V ong rights reserved, 路，所以 VAK VGK企图让灯 NO Spreading K电压全部加 泡熄灭，如下 without Author 加在电灯泡上 下所示： ization 上使其 VGK 硅的 流流 IH 并移 数倍 很遗憾，没 已经没有利用 的继续导通。 在门极 G 开 H（ （Holding c 移除 G 极触发 倍。 导演， 我没看 8 没有成功，灯 用价值了，尽 开路时，要保 urrent） 。还有 发信号后，能 看懂这两者有 Au 灯泡还是一往 尽管没有 VG 保持可控硅能 有一个擎住擎住电电 能维持导通所 有什么区别！ uthor: Jackie Lo All 往无前地发射 GK，可控硅内 能处于导通状 电流电流 IL（Latc 所需的最小电 其实这与数字 ong rights reserved, 射出嘲笑我们 内部还是会有 状态所必须的 ch current） ， 电流。对于同 字电路中的电 NO Spreading 的刺眼光芒 有三极管电流 的最小正向电 是可控硅刚 一可控硅，通 电平是相似的 without Author 芒，因为这个 流正反馈维持 电流，称为维维 刚从断态转入 通常 IL约为 的， 如下图所 ization 时候 持可控 维维持电持电 入通态 IH的 所示： 个低 可， 阻断