向强电冲击的前锋—-可控硅

■可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器材。实践上，可控硅的功用不仅是整流，它还能够用作无触点开关以快速接通或堵截电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电，等等。可控硅和其它半导体器材相同，其有体积小、效率高、稳定性好、作业牢靠等长处。它的呈现，使半导体技能从弱电范畴进入了强电范畴，成为工业、农业、交通运输、军事科研以致商业、民用电器等方面争相选用的元件。

一、 可控硅的结构和特性

■可控硅从外形上分首要有螺旋式、平板式和平底式三种（见图表-25）。螺旋式的使用较多。

■可控硅有三个电极—-阳极（A）阴极（C）和操控极（G）。它有管芯是P 型导体和N 型导体交迭组成的四层结构，共有三个PN 结。其结构示意图和符号见图表-26。

■从图表-26中能够看到，可控硅和只要一个PN 结的硅整流二极度管在结构上截然不同。可控硅的四层结构和操控极的引证，为其发挥“以小控大”的优异操控特性奠定了根底。在使用可控硅时，只要在操控极加上很小的电流或电压，就能操控很大的阳极电流或电压。现在已能制造出电流容量达几百安培以致上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。

■可控硅为什么其有“以小控大”的可控性呢？下面咱们用图表-27来简略剖析可控硅的作业原理。

■首要，咱们能够把从阴极向上数的榜首、二、三层看面是一只NPN 类型晶体管，而二、三四层组成另一只PNP 型晶体管。其间第二、第三层为两管交迭共用。这样就可画出图表-27（C）的等效电路图来剖析。当在阳极和阴极之间加上一个正向电压Ea ，又在操控极G和阴极C之间（适当BG1 的基一射间）输入一个正的触发信号，BG1 将发生基极电流Ib1 ，经扩大，BG1 将有一个扩大了β1 倍的集电极电流IC1 。因为BG1 集电极与BG2 基极相连，IC1 又是BG2 的基极电流Ib2 。BG2 又把比Ib2 （Ib1 ）扩大了β2 的集电极电流IC2 送回BG1 的基极扩大。如此循环扩大，直到BG1 、BG2 彻底导通。实践这一进程是“剑拔弩张”的进程，对可控硅来说，触发信号参加操控极，可控硅当即导通。导通的时刻首要决定于可控硅的功能。

■可控硅一经触发导通后，因为循环反应的原因，流入BG1 基极的电流已不仅仅初始的Ib1 ，而是经过BG1 、BG2 扩大后的电流（β1 *β2 *Ib1 ）这一电流远大于Ib1 ，足以坚持BG1 的继续导通。此刻触发信号即便消失，可控硅仍坚持导通状况只要断开电源Ea 或下降Ea ，使BG1 、BG2 中的集电极电流小于保持导通的最小值时，可控硅方可关断。当然，假如Ea 极性反接，BG1 、BG2 因为遭到反向电压效果将处于截止状况。这时，即便输入触发信号，可控硅也不能作业。反过来，Ea 接成正向，而牵动发信号是负的，可控硅也不能导通。别的，假如不加触发信号，而正向阳极电压大到超越必定值时，可控硅也会导通，但已归于非正常作业情况了。

■可控硅这种经过触发信号（小的触发电流）来操控导通（可控硅中经过大电流）的可控特性，正是它差异于一般硅整流二极管的重要特征。

二、可控硅的首要参数

可控硅的首要参数有：

1、 额外通态均匀电流IT在必定条件下，阳极—阴极间能够接连经过的50赫兹正弦半波电流的均匀值。

2、 正向阻断峰值电压VPF 在操控极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超越导能电压时，能够重复加在可控硅两头的正向峰值电压。可控硅接受的正向电压峰值，不能超越手册给出的这个参数值。

3、 反向阴断峰值电压VPR当可控硅加反向电压，处于反向关断状况时，能够重复加在可控硅两头的反向峰值电压。使用时，不能超越手册给出的这个参数值。

4、 操控极触发电流Ig1 、触发电压VGT在规则的环境温度下，阳极—阴极间加有必定电压时，可控硅从关断状况转为导通状况所需求的最小操控极电流和电压。

5、 保持电流IH在规则温度下，操控极断路，保持可控硅导通所必需的最小阳极正向电流。

■近年来，许多新式可控硅元件相继问世，如适于高频使用的快速可控硅，能够用正或负的触发信号操控两个方导游通的双向可控硅，能够用正触发信号使其导通，用负触发信号使其关断的可控硅等等。