可控硅触发原理

可控硅全称“可控硅整流元件”（Silicon Controlled Rectifier），简写为SCR，别名晶体闸流管（Thyristor），是一种具有三个PN结、四层结构的大功率半导体器件。可控硅体积小、结构简单、功能强，可起到变频、整流、逆变、无触点开关等多种作用，因此现已被广泛应用于各种电子产品中，如调光灯、摄像机、无线电遥控、组合音响等。

其原理图符号如下图所示：

 

 

从可控硅的电路符号可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，只是多了一个控制极G，正是它使得可控硅具有与二极管完全不同的工作特性。可控硅是可以处理耐高压、大电流的大功率器件，随着设计技术和制造技术的进步，越来越大容量化 。

可控硅的基本结构如下图所示：

 

　三个PN结（J1、J2、J3）组成4层P1-N1-P2-N2结构的半导体器件对外有三个电极，由最外层P型半导体材料引出的电极作为阳极A，由中间的P型半导体材料引出的电极称为控制极G，由最外层的N型半导体材料引出的电极称为阴极K，它可以等效成如图所示的两只三极管电路。

下面我们来看看可控硅的工作原理：

如下图所示，初始状态下，电压V_AK施加到可控硅的A、K两个端，此时三极管Q1与Q2都处于截止状态，两者地盘互不侵犯。

 

 

此时V_AK电压全部施加到A、K两极之间，这个允许施加的最大电压V_AK即断态重复峰值电压V_DRM（Peak Repetitive  Off-State Voltage），相应的有断态重复峰值电流I_DRM（Peak Repetitive Off-State Current）

 

如下图所示，电压V_GK施加到G、K两极后，Q2的发射结因正向偏置而使其导通，从而产生了基极电流I_B2，此时Q2尚处于截止状态，可控硅阳极电流I_A为0，Q1的基极电流I_B1也为0，电阻R2上也没有压降，因此Q2的集电极-发射电压V_CE2为V_AK，这个电压值通常远大于V_BE2，即使是在测试数据手册中的参数时，V_AK也至少有6V，实际应用时V_AK会有几百伏，因此，三极管Q2的发射结正偏、集电结反偏，开始处于放大状态。

 

只有在G、K加上正向电压后，才可以触发可控硅的导通，这个触发电压的最小值称为门极触发电压V_GT（Gate Trigger Voltage），这个值就是一个PN结的结电压（不是电池电压V_GK），此时流过控制极的电流称为门极触发电流I_GT（Gate Trigger Voltage）

 

 

刚刚进入放大状态（微导通）的三极管Q2将基极电流I_B2进行放大，相应集电极的电流为I_C2，其值为（I_B2×β2），尽管放大了β2倍，但此时的I_C2还比较小，因此I_A与I_B1也比较小（但是已经不为0了），电阻R2中也有微小电流，可以看成一个完整的电流回路，但此时的Q2的集电极-发射极压降仍然很大。

 

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