晶闸管

晶闸管 ，是一种固态半导体器件，具有四层交替的 P 型和 N 型材料，用于高功率应用。：‰12‰ 它专门用作双稳态开关（或锁存器），：‰12 当栅极接收到电流触发时导通，并继续导通，直到器件两端的电压反向偏置，或直到电压被移除（通过某种其他方式）。： 12 有两种设计，触发导通状态的不同之处在于 . 在三引线晶闸管中，其栅极引线上的小电流控制阳极到阴极路径的较大电流。 在双引线晶闸管中，当阳极和阴极本身之间的电位差足够大（击穿电压）时开始导通。

一些来源将可控硅整流器 (SCR) 和晶闸管定义为同义词。 其他来源将晶闸管定义为更复杂的器件，其中包含至少四层交替的 N 型和 P 型基板。

xxx个晶闸管器件于 1956 年投入商用。由于晶闸管可以用较小的器件控制相对较大的功率和电压，因此它们在电力控制方面得到广泛应用，从调光器和电动机速度控制到高压 直流输电。 晶闸管可用于电源开关电路、继电器替代电路、逆变器电路、振荡器电路、电平检测器电路、斩波器电路、调光电路、低成本定时器电路、逻辑电路、速度控制电路、相位 - 控制电路等。原来，晶闸管仅靠电流反转来关断，难以应用直流电； 较新的设备类型可以通过控制门信号打开和关闭。 后者被称为门极可关断晶闸管，或 GTO 晶闸管。 与晶体管不同，晶闸管具有双值开关特性，这意味着晶闸管只能完全导通或完全关闭，而晶体管可以介于导通和截止状态之间。 这使得晶闸管不适合用作模拟放大器，但可用作开关。

晶闸管是一种四层三端半导体器件，每层由交替的N型或P型材料组成，例如P-N-P-N。 标记为阳极和阴极的主要端子横跨所有四层。 称为栅极的控制端子连接到阴极附近的 p 型材料。 （一种称为 SCS（硅控开关）的变体将所有四个层都引出到端子。）晶闸管的操作可以理解为一对紧密耦合的双极结型晶体管，它们被安排成自锁动作：

晶闸管有三种状态：

• 反向阻断模式——在二极管会阻断的方向上施加电压
• 正向阻断模式 – 电压施加的方向会导致二极管导通，但晶闸管未被触发导通
• 正向导通模式 – 晶闸管已被触发导通并将保持导通状态，直到正向电流降至低于称为保持电流的阈值

晶闸管具有三个p-n结（从阳极开始依次命名为J1、J2、J3）。

当阳极相对于阴极处于正电位 VAK 且栅极未施加电压时，结 J1 和 J3 正向偏置，而结 J2 反向偏置。 由于 J2 反向偏置，因此不会发生导通（关闭状态）。 现在，如果 VAK 增加到超过晶闸管的击穿电压 VBO，J2 就会发生雪崩击穿，晶闸管开始导通（导通状态）。

如果在相对于阴极的栅极端子处施加正电位 VG，则结 J2 的击穿发生在较低的 VAK 值处。 通过选择合适的VG值，可使晶闸管快速切换到导通状态。

一旦发生雪崩击穿，无论栅极电压如何，晶闸管都会继续导通，直到：(a) 消除电位 VAK 或 (b) 通过器件（阳极-阴极）的电流变得小于由下式指定的保持电流 生产厂家。 因此，VG 可以是电压脉冲，例如 UJT 张弛振荡器的电压输出。

栅极脉冲的特征在于栅极触发电压 (VGT) 和栅极触发电流 (IGT)。 门极触发电流与门极脉冲宽度成反比，很明显触发晶闸管需要最小门极电荷。

在传统的晶闸管中，一旦它被栅极端子导通，器件就会保持在导通状态（即不需要持续提供栅极电流来保持导通状态），前提是阳极电流超过 闭锁电流（IL）。