可控硅t在工作過(guò)程中,它的陽(yáng)極a和陰極k與電源和負(fù)載連接,組成可控硅的主電路,可控硅的門(mén)極g和陰極k與控制可控硅的裝置連接,組成可控硅的控制電路。
從可控硅的內(nèi)部分析工作過(guò)程:
可控硅是四層三端器件,它有j1、j2、j3三個(gè)pn結(jié)圖1,可以把它中間的np分成兩部分,構(gòu)成一個(gè)pnp型三極管和一個(gè)npn型三極管的復(fù)合管圖2
當(dāng)可控硅承受正向陽(yáng)極電壓時(shí),為使可控硅導(dǎo)銅,必須使承受反向電壓的pn結(jié)j2失去阻擋作用。圖2中每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此,兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路,當(dāng)有足夠的門(mén)機(jī)電流ig流入時(shí),就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋,造成兩晶體管飽和導(dǎo)通,晶體管飽和導(dǎo)通。
設(shè)pnp管和npn管的集電極電流相應(yīng)為ic1和ic2;發(fā)射極電流相應(yīng)為ia和ik;電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=ic1/ia和a2=ic2/ik,設(shè)流過(guò)j2結(jié)的反相漏電電流為ic0,
可控硅的陽(yáng)極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和:
ia=ic1+ic2+ic0 或ia=a1ia+a2ik+ic0
若門(mén)極電流為ig,則可控硅陰極電流為ik=ia+ig
從而可以得出可控硅陽(yáng)極電流為:i=(ic0+iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式
硅pnp管和硅npn管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖3所示。
當(dāng)可控硅承受正向陽(yáng)極電壓,而門(mén)極未受電壓的情況下,式(1—1)中,ig=0,(a1+a2)很小,故可控硅的陽(yáng)極電流ia≈ic0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)可控硅在正向陽(yáng)極電壓下,從門(mén)極g流入電流ig,由于足夠大的ig流經(jīng)npn管的發(fā)射結(jié),從而提高起點(diǎn)流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流ic2流過(guò)pnp管的發(fā)射結(jié),并提高了pnp管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的極電極電流ic1流經(jīng)npn管的發(fā)射結(jié)。這樣強(qiáng)烈的正反饋過(guò)程迅速進(jìn)行。從圖3,當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而(a1+a2)≈1時(shí),式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了可控硅的陽(yáng)極電流ia.這時(shí),流過(guò)可控硅的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定??煽毓枰烟幱谡?qū)顟B(tài)。
式(1—1)中,在可控硅導(dǎo)通后,1-(a1+a2)≈0,即使此時(shí)門(mén)極電流ig=0,可控硅仍能保持原來(lái)的陽(yáng)極電流ia而繼續(xù)導(dǎo)通。可控硅在導(dǎo)通后,門(mén)極已失去作用。
在可控硅導(dǎo)通后,如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻,使陽(yáng)極電流ia減小到維持電流ih以下時(shí),由于a1和a1迅速下降,當(dāng)1-(a1+a2)≈0時(shí),可控硅恢復(fù)阻斷狀態(tài)。