從可控硅的內(nèi)部分析工作過(guò)程:可控硅是四層三端器件,它有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié)圖
1,可以把它中間的NP分成兩部分,構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)合管圖2
當(dāng)可控硅承受正向陽(yáng)極電壓時(shí),為使可控硅導(dǎo)銅,必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。圖2中每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此,兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路,當(dāng)有足夠的門機(jī)電流Ig流入時(shí),就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋,造成兩晶體管飽和導(dǎo)通,晶體管飽和導(dǎo)通。
設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2;發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik;電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,設(shè)流過(guò)J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,
可控硅的陽(yáng)極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和:Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0若門極電流為Ig,則可控硅陰極電流為Ik=Ia+Ig從而可以得出可控硅陽(yáng)極電流為:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖3所示。
當(dāng)可控硅承受正向陽(yáng)極電壓,而門極未受電壓的情況下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,故可控硅的陽(yáng)極電流Ia≈Ic0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)可控硅在正向陽(yáng)極電壓下,從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié),從而提高起點(diǎn)流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過(guò)PNP管的發(fā)射結(jié),并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)。這樣強(qiáng)烈的正反饋過(guò)程迅速進(jìn)行。從圖3,當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而(a1+a2)≈1時(shí),式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了可控硅的陽(yáng)極電流Ia.這時(shí),流過(guò)可控硅的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定。可控硅已處于正向?qū)顟B(tài)。
式(1—1)中,在可控硅導(dǎo)通后,1-(a1+a2)≈0,即使此時(shí)門極電流Ig=0,可控硅仍能保持原來(lái)的陽(yáng)極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通??煽毓柙趯?dǎo)通后,門極已失去作用。
在可控硅導(dǎo)通后,如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻,使陽(yáng)極電流Ia減小到維持電流IH以下時(shí),由于a1和a1迅速下降,當(dāng)1-(a1+a2)≈0時(shí),可控硅恢復(fù)阻斷狀態(tài)。