单向可控硅的基本工作原理 _知识百科

单向可控硅的工作原理
一、单向可控硅工作原理
首先让我们来认识一下单向可控硅。
它的内部结构示意如图1 (a〉所示。由图1 (a）可见，单向可控硅由四层半导体P,N,P,N,组成，中间有3个PN结;J,J,和J结，由P,区引出阳极A ， N,区引出阴极K ，中间的P 。区引出控制极（或称为门极)G 。单向可控硅的电路符号如图1 (b）所示。

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为了理解单向可控硅的工资原理，可以把单向可控硅等效地看成一个PNP型晶体管T,与一个NPN型晶体管T,组合而成，中间的P,层和N,层半导体为两个晶体管共用，阳极A相当于T,的发射极，阴极K相当于T,的发射极，如图2所示。理解单向可控硅工作原理的关键是了解控制极的作用。

(1)控制极不加电压或加反向电压
当控制极悬空或者控制极与阴极之间加反向电压,即 Ugx<0时,必有Ⅰ 。 =0.如果在阳极与阴极之间加反向电压，即Uax<0,由于T1,T2的发射结J,J2均处于反向偏置， T1,T2处于截止状态，此时流过单向可控硅中的电流只是J1,J3结的反向饱和电流， Ia～0,单向可控硅处以阻断状态;如果在阳极与阴极之间加正向电压，即Uak>0,J2结处于反偏状态，由于Ⅰg=0,T2必处于截止状态，此时单向可控硅中的电流只是J,结的反向饱和电流， Ia≈0,单向可控硅仍处于阻断状态。所以，当控制极不加电压或加反向电压时， Ig=0,单向可控硅处于阻断状态，具有正、反阻断能力。

(2）控制极加正向电压
当控制极与阴极之间加正向电压，即Ugx >0时， T2的发射结J3处于正向偏置， Ig≠0 。如果在阳极与阴极之间加反向电压，即 Uak <0,由于T1的发射结J1处于反向偏置， T1处于截止状态，所以单向可控硅处于阻断状态， Ia≈0;如果阳极与阴极之间加正向电压，即Uak >0,由于T1,T2的发射结J1J3处于正向偏置，集电结J2处于反向偏置， T1T2将处于放大状态。 Ig经T2放大后， T2的集电极电流Ic2=β2 Ig ， T2的集电极电流又是T1的基极电流，经T1放大， T1集电极电流Ⅰc1=β1β2 Ig,此电流又流入T1的基极进行放大，如此循环，就形成了很强的正反馈，使T1T2很快进入饱和状态，单向可控硅处于导通状态。单向可控硅导通后，阳极与阴极之间电压Uax的数值很小，外加电源电压几乎全部降在负载上。
(3）单向可控硅的关断
【单向可控硅的基本工作原理】由以上分析可见，当单向可控硅导通后， T,的基极始终有T ，的集电极电流I c,流过，而且I c,的数值要比开始外加的Ⅰ 。大得多,所以即使控制极电压消失， I 。 =0 ，仍可依靠管子本身的正反馈作用维持导通。所以，一旦单向可控硅导通后，控制极将失去控制作用。单向可控硅导通后，如果想使它重新关断，必须把阳极电流I ,减小到使其不能维持正反馈，为此，可将阳极断开或在阳极与阴极之间加反向电压。
(3）单向可控硅的关断
由以上分析可见，当单向可控硅导通后， T2的基极始终有T1的集电极电流Ⅰc1流过，而且Ⅰc1的数值要比开始外加的Ⅰg大得多，所以即使控制极电压消失， Ⅰg=0 ，仍可依靠管子本身的正反馈作用维持导通。所以，一旦单向可控硅导通后，控制极将失去控制作用。单向可控硅导通后，如果想使它重新关断，必须把阳极电流Ⅰ ,减小到使其不能维持正反馈，为此，可将阳极断开或在阳极与阴极之间加反向电压。
综上所述:在单向可控硅阳极与阴极间加正向电压的条件下，如果某时刻在控制极与阴极之间加入正向电压，单向可控硅将由阻断状态转为导通状态，称之为触发导通。单向可控硅导通后，控制极将失去控制作用，如果要重新关断单向可控硅，必须使其阳极电流小于一定的值Ⅰh ,(称为维持电流)或使阳极与阴极之间电压Uak减小到零。