單向可控硅的工作原理

一、單向可控硅工作原理

首先讓我們來認識一下單向可控硅。

它的內部結構示意如圖1 (a〉所示。由圖1 (a）可見，單向可控硅由四層半導體P,N,P,N,組成，中間有3個PN結;J,J,和J結，由P,區(qū)引出陽極A，N,區(qū)引出陰極K，中間的P。區(qū)引出控制極（或稱為門極)G。單向可控硅的電路符號如圖1 (b）所示。

為了理解單向可控硅的工資原理，可以把單向可控硅等效地看成一個PNP型晶體管T,與一個NPN型晶體管T,組合而成，中間的P,層和N,層半導體為兩個晶體管共用，陽極A相當于T,的發(fā)射極，陰極K相當于T,的發(fā)射極，如圖2所示。理解單向可控硅工作原理的關鍵是了解控制極的作用。

(1)控制極不加電壓或加反向電壓

當控制極懸空或者控制極與陰極之間加反向電壓,即 Ugx<0時,必有Ⅰ。=0.如果在陽極與陰極之間加反向電壓，即Uax<0,由于T1,T2的發(fā)射結J,J2均處于反向偏置，T1,T2處于截止狀態(tài)，此時流過單向可控硅中的電流只是J1,J3結的反向飽和電流，Ia～0,單向可控硅處以阻斷狀態(tài);如果在陽極與陰極之間加正向電壓，即Uak>0,J2結處于反偏狀態(tài)，由于Ⅰg=0,T2必處于截止狀態(tài)，此時單向可控硅中的電流只是J,結的反向飽和電流，Ia≈0,單向可控硅仍處于阻斷狀態(tài)。所以，當控制極不加電壓或加反向電壓時，Ig=0,單向可控硅處于阻斷狀態(tài)，具有正、反阻斷能力。

(2）控制極加正向電壓

當控制極與陰極之間加正向電壓，即Ugx >0時，T2的發(fā)射結J3處于正向偏置，Ig≠0。如果在陽極與陰極之間加反向電壓，即 Uak <0,由于T1的發(fā)射結J1處于反向偏置，T1處于截止狀態(tài)，所以單向可控硅處于阻斷狀態(tài)，Ia≈0;如果陽極與陰極之間加正向電壓，即Uak >0,由于T1,T2的發(fā)射結J1J3處于正向偏置，集電結J2處于反向偏置，T1T2將處于放大狀態(tài)。Ig經(jīng)T2放大后，T2的集電極電流Ic2=β2 Ig，T2的集電極電流又是T1的基極電流，經(jīng)T1放大，T1集電極電流Ⅰc1=β1β2 Ig,此電流又流入T1的基極進行放大，如此循環(huán)，就形成了很強的正反饋，使T1T2很快進入飽和狀態(tài)，單向可控硅處于導通狀態(tài)。單向可控硅導通后，陽極與陰極之間電壓Uax的數(shù)值很小，外加電源電壓幾乎全部降在負載上。

(3）單向可控硅的關斷

由以上分析可見，當單向可控硅導通后，T,的基極始終有T，的集電極電流I c,流過，而且I c,的數(shù)值要比開始外加的Ⅰ。大得多,所以即使控制極電壓消失，I。=0，仍可依靠管子本身的正反饋作用維持導通。所以，一旦單向可控硅導通后，控制極將失去控制作用。單向可控硅導通后，如果想使它重新關斷，必須把陽極電流I ,減小到使其不能維持正反饋，為此，可將陽極斷開或在陽極與陰極之間加反向電壓。

(3）單向可控硅的關斷

由以上分析可見，當單向可控硅導通后，T2的基極始終有T1的集電極電流Ⅰc1流過，而且Ⅰc1的數(shù)值要比開始外加的Ⅰg大得多，所以即使控制極電壓消失，Ⅰg=0，仍可依靠管子本身的正反饋作用維持導通。所以，一旦單向可控硅導通后，控制極將失去控制作用。單向可控硅導通后，如果想使它重新關斷，必須把陽極電流Ⅰ ,減小到使其不能維持正反饋，為此，可將陽極斷開或在陽極與陰極之間加反向電壓。

綜上所述:在單向可控硅陽極與陰極間加正向電壓的條件下，如果某時刻在控制極與陰極之間加入正向電壓，單向可控硅將由阻斷狀態(tài)轉為導通狀態(tài)，稱之為觸發(fā)導通。單向可控硅導通后，控制極將失去控制作用，如果要重新關斷單向可控硅，必須使其陽極電流小于一定的值Ⅰh ,(稱為維持電流)或使陽極與陰極之間電壓Uak減小到零。