可控硅的运作原理

发表于 2018-10-21 21:27

想当初，对可控硅运作原理的了解，也是透过互补BJT直耦电路，
但其实，等效电路只是行为等效，反映的只是效果，实际原理没有错，但对于如何执行是解释不了的。

发表于 2018-10-21 21:53

跟BJT一样，可控硅也是双极型有源器件，
在BJT中，PN结的两种载流子分别饰演 Ib与Ic，
电子和空穴是可以在一股电流里共存的，而且，载流子的角色是可以反转的，
除外触发时的那一瞬间，可控硅内只有一股电流，两个BJT的四股电流全在此中！

发表于 2018-10-21 22:21

可控硅的那个等效电路，灰常常见，可惜的是，使用晶体管的埃波斯-摩尔模型，无法得到期望的可控硅传输特性曲线！

发表于 2018-10-22 01:26

这图才真正反映可控硅的运作原理，
BJT 之所以是模拟器件，乃因 Ib 不能从集电极进来，如果违反这点，管子就变成双稳态器件，而 Ib 从集极进来，流量就不受基区厚度的限制了，
可控硅是以 NPN管为基础的，门极就是基极，在集电极加上P型外延层，就可以提供 NPN管开通所需的空穴，若空穴的流量满足 NPN管饱和之需，此管就变成可控硅了。

king5555 · 发表于 2018-10-27 01:04

不管真实结构如何，原理性的顺序是跑不掉的，也就是说，可控硅由A至K的排列必然是PNPN这样，
串联电路，如无谐振或实体性分支，节点电压不可能超越两轨，所以我觉得，当可控硅导通时，集电结充其量只能是零偏，不会正偏，
谁有兴趣大可拿个SCR来，测测闸极对地电压Ugk，看看跟BJT的Ube差别多大，拿个SCS来测测上下闸极间的电压，看看是否跟Uak一样上正下负，一般的课本及刊物是不谈这些的。

发表于 2018-11-4 15:38

跟BJT的基极相较，可控硅的闸极厚多了，但还是远小于引线的线径，闸极引线只能接于主通道之外，
想把可控硅关断，掐电是个办法，闸刀一拉，一切都离线了，一干二净，另一招，就是破坏两种找流子的互保关系，把来自P外延层的空穴从闸极(基区)抢走，
没有空穴，「NPN」的 Ie 出不去，电子断流了，外延层的空穴也就出不来，「NPN」就断炊了，集电结两边都空乏，Ie 就是对方的 Ib，Ib 被掐了，Ie 也就无以为继，可控硅就可回到(並且一直保持)关断状态。

发表于 2018-11-4 16:58

在可控硅里，两种载流子走的都是康庄大道(而且实际上是在同一条路中对着走)，随着旅程转换角色（Ie→Ic→Ib），
可控硅中两个BJT的「Ib」，就是对方的整个 Ic，是垂直穿过基区的，跟单个BJT的 Ib 不一样，只有在触发(开或关)时，基区才会有横向电流经闸极进出，
如果闸极能把来自P外延层的空穴分流到不足以让「NPN」饱和的水平（这也意味着「Ube」的下跌）甚至完全疏导，可控硅就能熄火。

king5555 · 发表于 2018-11-4 18:18

在可控硅中，空穴的供应是过量的，所以，可控硅必定能充份饱和，
基区横向电阻大，功耗耐量小，横向电流大了会把基区烧坏，发射结反向耐压不高，反偏猛了就会击穿，
基区的横向压降，使基区远离闸极引线的地方的电位高于闸极，其程度若足以让该处的电位不下降甚至反而升高，则跟该位置相对应的通道的载流子互保机制就不受影响，照通如仪，这就给可控硅留下「火种」，反偏一撤，这火苗立马就噗的燎㷧开去，使整个可控硅瞬间复通，这大概就是可控硅(普通可控硅)闸极落地或加反偏关不断的因由吧？

发表于 2018-11-14 01:36

二极管是个止逆阀，不是真正意义上的开关，搭载信息靠的是『托举』，跟三极管的甲类放大相若，
不过，从二极管的特性曲线形状去看，视之为｢正向转折｣也无不可，这是一种非负阻性的转折，可控硅的特性曲线，就是撕裂了的二极管正向特性，截止段拉得老长(被集电结的反向截止段代替了)，线性段向下延伸至比拐点还低的位置(维持电流)。

king5555 · 发表于 2018-11-14 01:57

如果要像 k大所讲的那样，负载电流要小到接近维持电流才能拉断，那就没趣了，
可关断可控硅要求在任何负荷情况下都能以负触发关断，当中有个参数叫做 “关断增益”，也就是说，当你把一个空穴从闸极拉走时，流通的电子可以减掉多少个，我就纳闷，难道，这｢NPN管｣的 β 是开关不一样的？！

hk6108 · 发表于 2018-12-20 22:30

可控硅有两个发射结，继电器自锁也需要两组触点。

发表于 2018-12-20 22:56

可控硅未开通时，两个二极管是串联的，
触发后，两个二极管以载流子各自接通，串联变「並联」，
二极管原来是可以这样接通的，当电路通了，载流子就能持续对流。

发表于 2018-12-21 01:38

维持电流，甚么回事呢？！
触发开通后，如果不去干预闸极，想把可控硅掐断，就要把电源电压降低，或把电路电流减小，小到 hold不住了，就会截止，
可控硅，其实可以叫做“电导调制NPN三极管”，P是这三极管的基极，也是可控硅的闸极，我们希望触发所需的功率尽可能小，所以，NPN的 β 是大于(甚至是远大于) 1 的，
假设，管子的β为 10，那么，｢PNP｣部份只需有 0.1，就可控硅就可自给自足，如果大于 0.1，比如 0.2 吧，则管子 β 跌至 5 仍可饱和，减轻负荷不能解除饱和状态，
除非使管子的β掉至令可控硅不能自给自足，两个PN结才会互掐，那就要把电压降到低于可控硅的饱和压降，或把电流减小至对应于发射结门槛电压的那个电流值的程度才行。

发表于 2018-12-21 13:46

hk6108 发表于 2018-12-20 22:56
可控硅未开通时，两个二极管是串联的，
触发后，两个二极管以载流子各自接通，串联变「並联」，
二极管原来 ...

基区厚度小于多子扩散长度，所以，Ie 一旦能够射进集电结，就再也不会受阻，
我想起一种器具，虹吸管，当你把液体吸至越过这管的最高点，液体就会哗啦啦的自己连续流出来，可控硅的「虹吸」，是因为两端都有发射极，两端互射才能实现持续对流。

发表于 2018-12-21 14:06

hk6108 发表于 2018-12-20 22:30
可控硅有两个发射结，继电器自锁也需要两组触点。

N多年前就有人问，Ic 穿过基区，为何不会对管子造成反馈，
如今我知道，因为 Ic 只有电子。没有空穴，空穴 Ib 才有，单个BJT的模型解释不了可控硅如何开通，
跟BJT一样，可控硅只有一股电流，如果要用一股电流的作用来解释，就只能用继电器自保持的原理来说事了。

可控硅的运作原理

相关帖子

评分

评分

评分

评论

浏览过的版块

坚毅之洋流

核心会员奖章

十世金身

技术导师奖章