晶闸管结构与原理

admin

晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier——SCR），以前被简称为可控硅。

1956年美国贝尔实验室（Bell Laboratories）发明了晶闸管，到1957年美国通用电气公司（General Electric）开发出了世界上第一只晶闸管产品，并于1958年使其商业化。

由于其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。

晶闸管及模块

晶闸管的结构

从外形上来看，晶闸管也主要有螺栓型和平板型两种封装结构 。

引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端。

内部是PNPN 半导体结构。

晶闸管的外形、结构和电气图形符号a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号

晶闸管的工作原理

按照晶体管工作原理，可列出如下方程：

式中a 1和a 2分别是晶体管V 1和V 2的共基极电流增益；I CBO1和I CBO2分别是V 1和V 2的共基极漏电流。由以上式（2-1）~（2-4）可得

晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a) 双晶体管模型 b) 工作原理

晶体管的特性是：在低发射极电流下a 是很小的，而当发射极电流建立起来之后，a 迅速增大。

在晶体管阻断状态下，I G=0，而a 1+a 2是很小的。由上式可看出，此时流过晶闸管的漏电流只是稍大于两个晶体管漏电流之和。

如果注入触发电流使各个晶体管的发射极电流增大以致a 1+a 2趋近于1的话，流过晶闸管的电流I A（阳极电流）将趋近于无穷大，从而实现器件饱和导通。

由于外电路负载的限制，I A实际上会维持有限值。除门极触发外其他几种可能导通的情况

◆阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应

◆阳极电压上升率du/dt过高

◆结温较高

◆光触发

这些情况除了光触发由于可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘而应用于高压电力设备中之外，其它都因不易控制而难以应用于实践。只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。