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文章詳情
IXYS可控硅的結(jié)構(gòu)和特性
日期：2025-06-16 23:10
瀏覽次數(shù)：1040
摘要：
一、 的結(jié)構(gòu)和特性
■IXYS可控硅從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種（見(jiàn)圖表-25）。螺旋式的應(yīng)用較多。
■可控硅有三個(gè)電極----陽(yáng)極（A）陰極（C）和控制極（G）。它有管芯是P 型導(dǎo)體和N 型導(dǎo)體交迭組成的四層結(jié)構(gòu)，共有三個(gè)PN 結(jié)。
■IXYS可控硅和只有一個(gè)PN 結(jié)的硅整流二極度管在結(jié)構(gòu)上迥然不同。可控硅的四層結(jié)構(gòu)和控制極的引用，為其發(fā)揮“以小控大”的優(yōu)異控制特性奠定了基礎(chǔ)。在應(yīng)用可控硅時(shí)，只要在控制極加 上很小的電流或電壓，就能控制很大的陽(yáng)極電流或電壓。目前已能制造出電流容量達(dá)幾百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的IXYS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。
■可控硅為什么其有“以小控大”的可控性呢？下面我們用圖表-27來(lái)簡(jiǎn)單分析可控硅的工作原理。
■首先，我們可以把從陰極向上數(shù)的**、二、三層看面是一只NPN 型號(hào)晶體管，而二、三四層組成另一只PNP 型晶體管。其中**、第三層為兩管交迭共用。這樣就可畫(huà)出圖表-27（C）的等效電路圖來(lái)分析。當(dāng)在陽(yáng)極和陰極之間加上一個(gè)正向電壓Ea ，又在控制極G和陰極C之間（相當(dāng)BG1 的基一射間）輸入一個(gè)正的觸發(fā)信號(hào)，BG1 將產(chǎn)生基極電流Ib1 ，經(jīng)放大，BG1 將有一個(gè)放大了β1 倍的集電極電流IC1 。因?yàn)锽G1 集電極與BG2 基極相連，IC1 又是BG2 的基極電流Ib2 。BG2 又把比Ib2 （Ib1 ）放大了β2 的集電極電流IC2 送回BG1 的基極放大。如此循環(huán)放大，直到BG1 、BG2 完全導(dǎo)通。實(shí)際這一過(guò)程是“一觸即發(fā)”的過(guò)程，對(duì)可控硅來(lái)說(shuō)，觸發(fā)信號(hào)加入控制極，可控硅立即導(dǎo)通。導(dǎo)通的時(shí)間主要決定于可控硅的性能。
■可控硅一經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通后，由于循環(huán)反饋的原因，流入BG1 基極的電流已不只是初始的Ib1 ，而是經(jīng)過(guò)BG1 、BG2 放大后的電流（β1 *β2 *Ib1 ）這一電流遠(yuǎn)大于Ib1 ，足以保持BG1 的持續(xù)導(dǎo)通。此時(shí)觸發(fā)信號(hào)即使消失，可控硅仍保持導(dǎo)通狀態(tài)只有斷開(kāi)電源Ea 或降低Ea ，使BG1 、BG2 中的集電極電流小于維持導(dǎo)通的*小值時(shí)，可控硅方可關(guān)斷。當(dāng)然，如果Ea 極性反接，BG1 、BG2 由于受到反向電壓作用將處于截止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)，即使輸入觸發(fā)信號(hào)，可控硅也不能工作。反過(guò)來(lái)，Ea 接成正向，而觸動(dòng)發(fā)信號(hào)是負(fù)的，IXYS可控硅也不能導(dǎo)通。另外，如果不加觸發(fā)信號(hào)，而正向陽(yáng)極電壓大到超過(guò)一定值時(shí)，可控硅也會(huì)導(dǎo)通，但已屬于非正常工作情況 了。
■可控硅這種通過(guò)觸發(fā)信號(hào)（小的觸發(fā)電流）來(lái)控制導(dǎo)通（IXYS可控硅中通過(guò)大電流）的可控特性，正是它區(qū)別于 普通硅整流二極管的重要特征。
■IXYS可控硅從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種（見(jiàn)圖表-25）。螺旋式的應(yīng)用較多。
■可控硅有三個(gè)電極----陽(yáng)極（A）陰極（C）和控制極（G）。它有管芯是P 型導(dǎo)體和N 型導(dǎo)體交迭組成的四層結(jié)構(gòu)，共有三個(gè)PN 結(jié)。
■IXYS可控硅和只有一個(gè)PN 結(jié)的硅整流二極度管在結(jié)構(gòu)上迥然不同。可控硅的四層結(jié)構(gòu)和控制極的引用，為其發(fā)揮“以小控大”的優(yōu)異控制特性奠定了基礎(chǔ)。在應(yīng)用可控硅時(shí)，只要在控制極加 上很小的電流或電壓，就能控制很大的陽(yáng)極電流或電壓。目前已能制造出電流容量達(dá)幾百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的IXYS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。
■可控硅為什么其有“以小控大”的可控性呢？下面我們用圖表-27來(lái)簡(jiǎn)單分析可控硅的工作原理。
■首先，我們可以把從陰極向上數(shù)的**、二、三層看面是一只NPN 型號(hào)晶體管，而二、三四層組成另一只PNP 型晶體管。其中**、第三層為兩管交迭共用。這樣就可畫(huà)出圖表-27（C）的等效電路圖來(lái)分析。當(dāng)在陽(yáng)極和陰極之間加上一個(gè)正向電壓Ea ，又在控制極G和陰極C之間（相當(dāng)BG1 的基一射間）輸入一個(gè)正的觸發(fā)信號(hào)，BG1 將產(chǎn)生基極電流Ib1 ，經(jīng)放大，BG1 將有一個(gè)放大了β1 倍的集電極電流IC1 。因?yàn)锽G1 集電極與BG2 基極相連，IC1 又是BG2 的基極電流Ib2 。BG2 又把比Ib2 （Ib1 ）放大了β2 的集電極電流IC2 送回BG1 的基極放大。如此循環(huán)放大，直到BG1 、BG2 完全導(dǎo)通。實(shí)際這一過(guò)程是“一觸即發(fā)”的過(guò)程，對(duì)可控硅來(lái)說(shuō)，觸發(fā)信號(hào)加入控制極，可控硅立即導(dǎo)通。導(dǎo)通的時(shí)間主要決定于可控硅的性能。
■可控硅一經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通后，由于循環(huán)反饋的原因，流入BG1 基極的電流已不只是初始的Ib1 ，而是經(jīng)過(guò)BG1 、BG2 放大后的電流（β1 *β2 *Ib1 ）這一電流遠(yuǎn)大于Ib1 ，足以保持BG1 的持續(xù)導(dǎo)通。此時(shí)觸發(fā)信號(hào)即使消失，可控硅仍保持導(dǎo)通狀態(tài)只有斷開(kāi)電源Ea 或降低Ea ，使BG1 、BG2 中的集電極電流小于維持導(dǎo)通的*小值時(shí)，可控硅方可關(guān)斷。當(dāng)然，如果Ea 極性反接，BG1 、BG2 由于受到反向電壓作用將處于截止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)，即使輸入觸發(fā)信號(hào)，可控硅也不能工作。反過(guò)來(lái)，Ea 接成正向，而觸動(dòng)發(fā)信號(hào)是負(fù)的，IXYS可控硅也不能導(dǎo)通。另外，如果不加觸發(fā)信號(hào)，而正向陽(yáng)極電壓大到超過(guò)一定值時(shí)，可控硅也會(huì)導(dǎo)通，但已屬于非正常工作情況 了。
■可控硅這種通過(guò)觸發(fā)信號(hào)（小的觸發(fā)電流）來(lái)控制導(dǎo)通（IXYS可控硅中通過(guò)大電流）的可控特性，正是它區(qū)別于 普通硅整流二極管的重要特征。
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