晶闸管的结构和符号

发布时间:2024-02-12
晶闸管是在半导体二极管、三极管之后发现的一种新型的大功率半导体器件,它是一种可控制的硅整流元件,亦称可控硅。
晶闸管的外形如图所示,分为螺栓形和平板形两种,螺栓形带有螺栓的那一端是阳极a,它可与散热器固定,另一端的粗引线是阴极k,细线是控制极(又称门极)g,这种结构更换元件很方便,用于100a以下的元件。平板形,中间的金属环是控制极g,离控制极远的一面是阳极a,近的一面是阴极k,这种结构散热效果比较好,用于200a以上的元件。
晶闸管是由四层半导体构成的。图8.2(a)、(b)、(c)所示分别为螺栓形晶闸管的内部结构、晶闸管的结构示意和表示符号。
简单地说,晶闸管的结构是由四层半导体材料叠成三个pn结,并在对应的半导体材料上引出了三个电极。这三个电极分别称为:a-阳极,g-控制极,k-阴极。
从晶闸管的内部结构分析,可以将晶闸管等效为以如图所示方式相连接的npn和pnp两个三极管vt1、vt2。设三极管vt1和vt2的放大倍数分别为β1、β2。
当a-k间加正向电压时:vt1、vt2正向偏置。若在g-k间施加正向电压,则会在三极管vt1的基极产生初始触发电流。由于vt2和vt1之间各自的集电极和对方的基极相连, 经vt1放大后的电流回到vt2的基极,从而形成强烈的电流正反馈。晶闸管能在几微秒的时间内完成导通过程。
当a-k间加反向电压时: vt1、vt2反向偏置,无论g-k端为正或反向电压。晶闸管不能导通。
通过实验验证,可得以下结论:
(1)正常情况下,若控制极不加正向电压,则不论阳极加正向电压还是反向电压,晶闸管均不导通,这说明晶闸管具有正、反向阻断能力;
  (2)晶闸管的阳极和控制极同时加正向电压时才能使晶闸管导通,这是晶闸管导通必须同时具备的两个条件;
  (3)在晶闸管导通之后,其控制极就失去控制作用,欲使晶闸管恢复阻断状态,必须把阳极正向电压降低到一定值(或断开,或反向)。
(4)晶闸管导通后,两只三极管饱和导通,阳极与阴极间的管压降为1v左右,而电源电压几乎全部分配在负载电阻上。晶闸管的pn结可通过几十安~几千安的电流。晶闸管触发导通的时间为几微秒。
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