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晶闸管的结构以及工作原理.doc
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晶闸管的结构以及工作原理.doc
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一、晶闸管的根本构造
晶闸管〔SemiconductorControlled Rectier 简称 SCR〕是一种四层构
造〔PNPN〕的大功率半导体器件,它同时又被称作可控整流器或可控硅元件。
它有三个引出电极,即阳极〔A〕、阴极〔K〕和门极〔G〕。其符号表示法和
器件剖面图如图 1 所示。
图 1 符号表示法和器件剖面图
普通晶闸管是在 N 型硅片中双向扩散 P 型杂质〔铝或硼〕,形成
构造,然后在 的大局部区域扩散 N 型杂质〔磷或锑〕形成阴极,同时在
上引出门极,在 区域形成欧姆接触作为阳极。
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图 2、晶闸管载流子分布
二、晶闸管的伏安特性
晶闸管导通与关断两个状态是由阳极电压、阳极电流和门极电流共同决定
的。通常用伏安特性曲线来描述它们之间的关系,如图 3 所示。
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图 3 晶闸管的伏安特性曲线
当晶闸管 加正向电压时, 和 正偏, 反偏,外加电压几乎全
部 降 落 在 结 上 , 结 起 到 阻 断 电 流 的 作 用 。 随 着 的 增 大 , 只 要
,通过阳极电流 都很小,因而称此区域为正向阻断状态。当
增大超过 以后,阳极电流突然增大,特性曲线过负阻过程瞬间变到低电压、
大电流状态。晶闸管流过由负载决定的通态电流 ,器件压降为 1V 左右,特
性曲线 CD 段对应的状态称为导通状态。通常将 及其所对应的 称之为
正向转折电压和转折电流。晶闸管导通后能自身维持同态,从通态转换到断态,
通常是不用门极信号而是由外部电路控制,即只有当电流小到称为维持电流
的某一临界值以下,器件才能被关断。
当晶闸管处于断态〔 〕时,如果使得门极相对于阴极为正,给
门极通以电流 ,那么晶闸管将在较低的电压下转折导通。转折电压 以
及转折电流 都是 的函数, 越大, 越小。如图 3 所示,晶闸管一
旦导通后,即使去除门极信号,器件仍然然导通。
当晶闸管的阳极相对于阴极为负,只要 , 很小,且与 根
本无关。但反向电压很大时〔 〕,通过晶闸管的反向漏电流急剧增
大,表现出晶闸管击穿,因此称 为反向转折电压和转折电流。
三、晶闸管的静态特性
晶闸管共有 3 个 PN 结,特性曲线可划分为〔0~1〕阻断区、〔1~2〕转
折区、〔2~3〕负阻区及〔3~4〕导通区。如图 5 所示。
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