晶闸管的结构与工作原理

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1、晶闸管的结构与工作原理图1.4-2晶闸管的结构、符号、结构模型及等值电路晶闸管是三端四层半导体开关器件,共有3个PN结，、和，如图1.4-2（a）所示。其电路符号为图1.4-2（b），A（anode）为阳极，K（cathode）为阴极，G（gate）为门极或控制极。若把晶闸管看成由两个三极管和构成，如图1.4-2（c）所示，则其等值电路可表示成图1.4-2（d）中虚线框内的两个三极管和。对三极管来说，为发射结，为集电结；对于三极管，为发射结，仍为集电结；因此为公共的集电结。当A、K两端加正电压时，结为正偏置

2、。中间结为反偏置。当A、K两端加反电压时，结为反偏置，中间结为正偏置。晶闸管未导通时，加正压时的外加电压由反偏值的结承担，而加反压时的外加电压则由结承担。如果晶闸管接入图1.4-2（d）所示外电路，外电源正端经负载电阻引至晶闸管阳极，电源的负端接晶闸管阴极，一个正值触发控制电压经电阻后接至晶闸管的门极，如果的共基极电流放大系数为，的共基极电流放大系数为，那么对而言，的发射极电流的一部分将穿过集电结，此外，受反偏电压作用，要流过共基极漏电流，因此图1.4-2（d）中的可表示为。（1.4-1）同理对而言，的发射

3、极电流的一部分将穿过集电结，此外，受反偏置电压作用，要流过共基极漏电流，因此图1.4-2（d）中的可表示为。（1.4-2）由图1.4-2（d）中可以看出（1.4-3）式中，为结的反向饱和电流之和，或称为漏电流。再从整个晶闸管外部电路来看，应有。（1.4-4）由式（1.4-3）和式（1.4-4），可得到阳极电流为。（1.4-5）晶闸管外加正向电压；但门极断开，时，中间结承受反偏电压，阻断阳极电流，这时很小，由式（1.4-5）得。（1.4-6）从上面的公式中可以看出晶闸管的阳极电流的数值与（+）的值密切相关。晶

4、闸管内部的两个晶体管的基极电流放大系数和随各管中发射极电流（）和（）的变化而变化如图1.4-3所示。图1.4-3电流放大系数、与发射极电流的关系曲线图SCR开通过程示意图图SCR自然关断过程示意图在、很小时晶闸管中共基极电流放大系数、也很小，、都随电流、的增大而增大。如果门极电流，在正常情况下，由于很小，仅为很小的漏电流，不大，这时的晶闸管处于阻断状态。一旦引入了门极电流，将使增大，增大，如图所示，这将使共基极电流放大系数、变大，、变大后，、进一步变大，又使、变得更大。在这种正反馈作用下使接近于1，晶闸管立

5、即从断态转为通态。内部的两个等效三极管进入饱和导电状态，晶闸管的等效电阻变得很小，其通态压降仅为1~2V，这时的电流；则由外电路电源和负载电阻限定，即。一旦晶闸管从断态转为通态后，因、已经很大，即使撤除门极电流，由于，由式（1.4-5）可知仍然会很大，晶闸管仍继续处于通态。为保证撤销门极电流后，SCR继续导通，此时应保证。当撤掉门极电流后，工作电流与的关系如图所示，当使时，也会由于正反馈，电流越来越小，直到SCR完全关断。当工作电流大于时，因为外界干扰而导致的工作电流波动，只要电流不小于，波动后又会自动调回

6、稳定状态。