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硅可控整流器半导体器件的结构与特性

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Clovee|  楼主 | 2019-1-6 11:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
硅可控整流器半导体器件的结构与特性


    硅可控整流器是一种新型半导体器件。在这以前的半导体管虽然已能在许多方面代替电子管,但是却没有发现能满意地代替闸流管工作的。硅可控整流器的出现,不但解决了这一问题,而且它的一些性能已经超过了闸流管。
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硅可控整流器的内部结构如图1所示。它是一个四层n—p—n—p型半导体器件,有三个p—n结,三个电极——阳极、阴极和控制极,另外还有一些电接触材料——铝钼和金——锑等。下面我们介绍它的基本特性、工作原理和实际应用。



硅可控整流器基本特性
图2是硅可控整流器的基本特性曲线。由图可见,反向特性曲线OA很像普通的硅二极管,但是它的正向特性,却显示出两种完全不同的性质。当有一不大的正向电压(阳极接电源正极,阴极接电源负极)通过它时,正向特性呈现高阻抗型曲线,即图2上的OB。
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这时器件不能导电,即处于所谓关闭状态。如果通过的电压增加到比图2上的B点稍大一些,即正向特性曲线便出现一个很突然的改变。这时有一个大的电流从器件通过而开始导电,即进入所谓开通状态。这个突然的开关作用,就是通常所说的“击穿”,而B点的电压和电流分别称为击穿(或开启)电压和电流。当正向电压没有达到击穿电压时,器件虽然不能导电,但是只要通过它的控制极送入一个触发电流,也可以使它发生击穿而处于低阻抗状态,并且一直维持到由于切断电源、电源电压反向或负载开路时为止。器件开关的时间只有几个微秒。使它保持开通状态的最低电流称为最小维持电流。



硅可控整流器工作原理
一个硅可控整流器,可以看作是由两个面结合型半导体管组合而成,一个是p—n—p型,另一个是n—p—n型(图3)。p—n—p型的基极是n—p—n型的集电极,p—n—p型的集电极是n—p—n型的基极。
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当硅可控整流器接上不大的正向电压时(电压不超过图2中的B点),结1和结3处于正向连接,可以使电流通过。但结2是处于反向连接的,只有很小的反向泄漏电流通过它。如果没有控制电压输入到控制极,则能够到达结2的载流子很少,因而整个器件处于高阻状态,即关闭状态。如果增加阳极的电压,使结2的反向泄漏电流增加到足够大,则通过结2的载流子将获得足够的能量撞击原子核外面的价电子,使出现新的电子和空穴,这些带电质点又以同一过程而产生更多的电子和空穴,这样迅速地出现大量载流子,使通过结2的电流大大增加,于是整个器件开始导电而处于开通状态。这一过程就是通常所说的“雪崩击穿”。除了增加阳极电压可以使硅可控整流器开通以外,更普通的方法是给控制极送入一个触发电流,这样可以在阳极电压为任何值时使器件开通。

硅可控整流器的应用
通过硅可控整流器的控制极,用不到1瓦的功率,就能够控制几千瓦的阳极功率,同时它没有灯丝的功率消耗,因而效率很高。另外还有体积小、简单等优点,比电子管要结实耐用得多。特别适合在控制电源和大电流开关等方面应用。
目前已经实际应用的一些方面有:整流控制、固定开关、继电器驱动、螺丝管电磁铁驱动、伺服电动机驱动、直流—交流的换流、直流电压的变换、恒定电流电源、交流或直流电动机的速度控制、发电机控制以及动力制动等等。

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xyz549040622| | 2019-1-7 11:09 | 显示全部楼层
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