可控硅工作原理及参数详解

刚刚进入放大状态（微导通）的三极管 Q2 将基极电流 IB2 进行放大，相应集电极的电流 为 IC2，其值为（IB2×β2），尽管放大了β2 倍，但此时的 IC2 还比较小，因此 IA 与 IB1 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。
处于微导通状态的三极管 Q2 形成的回路使三极管 Q1 基极所欠缺的电压一步到位，时 机终于成熟了，三极管 Q1 也因此刚刚进入放大状态（微导通）！由于 IB1 与 IC2 是相同的，IB1 经 Q1 放大后，其集电极电流 IC1=（IB2×β2×β1），这个电流值又比 IC2 增大了β1 倍。
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当 Q1 与 Q2 充分导通后（可控硅导通），A、K 两极之间的压降很小，其实就是 Q1 发射
结电压 + VBE2 Q2 集电极‐发射极饱和电压 VCE1，这个电压称为正向通态电压 VTM（Forward
On‐State Voltage）
可以看到，VAK 的电压值最终全部加到电阻 R2 上面，整个过程就是由电压 VGK 引发的“血 案”，原来 R2 电阻上没有任何压降，VGK 电压触发可控硅后，VAK 电压就全部加在电阻 R2 上 面了。
Author: Jackie Long
三极管 Q1 放大后的集电极电流 IC1 无处可逃，只好往 Q2 的基极去钻（不会跑到电阻 R1 这边来，因为电压 VGK 肯定比 VBE2 要高，水往低处走），IC1 就变成了 IB2，三极管 Q2 的基极 电流 IB2 被替换成了（IB2×β2×β1），比原来增加了（β2×β1）倍。
当 G、K 两极没有加正向电压时，A、K 之间相当于是断开的，灯泡不亮
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当 G、K 加上正向电压后，A、K 之间相当于短路，所以 VAK 电压全部加在电灯泡上使其 发光。
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这两个值与之前介绍的 IDRM、VDRM 是一样的，只不过 IDRM、VDRM 是在控制 G 极断开、可 控硅阻断状态下测量的，而 IRRM、VRRM 是在可控硅 A、K 极接反向电压下测量的。
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行分析一下。
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下图的典型可控硅应用电路，可以用来调节灯泡的亮度。电路输入的 220V 交流电 压经桥式整流后得到脉冲直流电压 VP，此时可控硅 VT 为阻断状态，电路是不导通的；
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与此同时，三极管 Q1 的发射极一直是 VA（K 最高电压），集电极一直是较低的电压（VBE2）， 只要基极设置合适的电压，就可以进入放大状态，所以一直卧薪尝胆、蛰伏待机。Q2 集电 极电流 IC2 的出现，使得三极管 Q1 有机可乘。
导演，我没看懂这两者有什么区别！其实这与数字电路中的电平是相似的，如下图所示：
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如果一个低电平要让另一方认为是高电平，那必须要超过 VOH（上图的 4.5V），一旦这 个低电平变成了高电平，继续让另一方认为是高电平，只需要不低于 VIH（上图的 3.5V）即 可，维持这个高电平的代价显示更低一些。
如果在可控硅阳极 A 与阴极 K 间加上反向电压时，开始可控硅处于反向阻断状态，只 有很小的反向漏电流流过。当反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，这时，所 对应的电压称为反向不重复峰值电压 VRSM（Peak Non‐Repetitive Surge Voltage）。
上面我们只是把 R2（与 R1）作为象征性的限流电阻，其实 R2 完全可以是负载，如电 灯泡，如下图所示：
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 VAK 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。
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由地盘之争引发的血案就此完结！
但是还有下文哦！
如果在 A、K 之间充分导通后，我们拿掉电压 VGK 企图让灯泡熄灭，如下所示：
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很遗憾，没有成功，灯泡还是一往 无前地发射出嘲笑我们的刺眼光芒 ，因为这个时候 VGK 已经没有利用价值了，尽管没有 VGK，可控硅内部还是会有三极管电流正反馈维持可控 硅的继续导通。
在门极 G 开路时，要保持可控硅能处于导通状态所必须的最小正向电流，称为维持电 流 IH（Holding current）。还有一个擎住电流 IL（Latch current），是可控硅刚从断态转入通态 并移除 G 极触发信号后，能维持导通所需的最小电流。对于同一可控硅，通常 IL 约为 IH 的 数倍 。
那么有什么办法让电灯泡灭呢？
有一种办法很明显，就是使电流 IA 下降到不足以维持内部正反馈过程，可控硅自然就 阻断了，灯泡也会随之熄灭，也就是把 VAK 电压降下来。这个地球人都知道，你 VAK 虽然是 大 BOSS，但让我为你开路总得留下点买路钱吧！只要降低电压 VAK 让 IA 小于 IH，那么可控 硅就断开了（或在 A、K 两极加反向电压，其实这与降低电压 VAK 是一个道理）。
随着脉冲直流电压 VP 通过可调电阻 RP1、R1 对电容 C1 进行充电，当电容 C1 上的 电压足以触发可控硅 VT 时，可控硅导通后负载回路畅通，从而使电灯泡点亮，如下图 所示：
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可控硅完全导通后，流过 A、K 两极的电流即为通态电流 IT（On‐State Current），实际应 用时，VAK 通常是交流电压（如 220VAC），因此常将此参数标记为通态平均电流 IT（RMS），指 可控硅元件可以连续通过的工频正弦半波电流（在一个周期内）的平均值，而此时流过 G、 K 两极的电流即为门极电流 IG（Gate Current），这个门极控制电流不应超过门极最大峰值电 流 IGM（Forward Peak Gate Voltage）
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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 VGT（Gate Trigger Voltage），这个值就是一个 PN 结的结电压（不是电池电压 VGK），此时流过控制极的电流称为门极触发电流 IGT（Gate Trigger Voltage）
当 VAK 是交流电源的负半周时，可控硅因为 A、K 两极加反向电压而阻断，此时允许施 加的最大电压称为反向重复峰值电压 VRRM（Peak Repetitive Reverse Blocking Voltage），由于 可控硅阻断时的电阻不是无穷大，此时的电流称之为反向重复峰值电流 IRRMM（Peak Repetitive Reverse Blocking Current）。
调节可调电位器 RP1 即可控制电容 C1 的充电速度（充电常数越大充电速度越慢），这 样施加在灯泡上的交流电压的平均值就可以随之调整，从而调节电灯泡的高度。
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所谓人多好办事，这个更大的基极电流 IB2 第二次被三极管 Q2 放大，此时的 IC2 就是（IB2 ×β2×β1×β2），然后又重复被两个三极管交互进行正反馈放大，周而复始。
在这个过程中，三极管 Q2 的集电极‐发射极压降越来越小，阳极电流 IAA 的电流也越来越 大，最终 Q2 饱和了（Q1 也不甘示弱，节奏妥妥地跟上），最后就成为下图所示的：
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可控硅源自文库数详解
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。
但问题是，大多数时候 VAK 的电压不会那么容易（主动）下降，我帮主当得好好的，凭 什么让我下台？老子有的是钱！
狡兔死，走狗烹，电压 VGK 深谙其中道理，也早早从“门极关断可控硅”手中重金买下 简单的办法让灯泡熄灭。你丫的，我给你立下汗马功劳不让我当帮主，只有拆你的台了。如 下图所示：
将电压 VGK 反向接入 G、K 两极后，想让三极管 Q2 截止继而让可控硅进入阻断状态， 但还是无法成功，因为可控硅导通后处于深度饱和状态，就算加反向电压也是无效的。
此时 VAK 电压全部施加到 A、K 两极之间，这个允许施加的最大电压 VAK 即断态重复峰值 电压 VDRM（Peak Repetitive Off‐State Voltage），相应的有断态重复峰值电流 IDRM（Peak Repetitive Off‐State Current）
如下图所示，电压 VGK 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 IB2，此时 Q2 尚处于截止状态，可控硅阳极电流 IA 为 0，Q1 的基极电流 IB1 也为 0，电阻 R2 上也没有压降，因此 Q2 的集电极‐发射电压 VCE2 为 VAK，这个电压值通常远 大于 VBE2，即使是在测试数据手册中的参数时，VAK 也至少有 6V，实际应用时 VAK 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。
如果反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，此时所对应的电压称为反向门 极峰值电压 IGM（Reverse Peak Gate Voltage），使用时不应超过此值。
上面我们讨论的是常用的 P 型门极、阴极端受控的可控硅，还有一种不常用的 N 型门 极、阳极端受控的可控硅，其原理图符号如下图所示，两者的原理是完全一样的，读者可自
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。