晶闸管导通※门极触发

K
N2 P2 VAK IA P1 N1
J3 J2
N4
G
J1 J5
A
在靠近阳极附近 P1区上制作已N4 区，并行成J5结。 这就是远隔门极
※过电压触发
反偏PN结的雪崩倍增因子随电压的增加而增加，当电压 增加至接近该PN结的雪崩击穿电压时，就产生雪崩倍增效应， 这使得通过晶闸管的电流开始增加，当电流增加使得(α1 +α2) ＞1时晶闸管就导通了。一般保护开关器件常用过电压触发， 而大功率三端晶闸管则要尽量避免这种触发。 ※dv/dt触发 由于电压上升速度较快而使晶闸管在电压幅值比转折电压 低的多的情况下导致晶闸管开通，被称为dv/dt触发。
rg1 p1 R0 ln 2 X j1 rg 0
3）门极触发电流、触发电压的计算
☆触发导通机理：处于断态 ★中心门极触发电流、电压计算公式 的晶闸管，门极相对阴极为 正时，门极注入电流流经P2 r 区并被阴极短路点收集。这 r 个横向流动的门极电流沿N2 r 区下面的P2区中产生横向压 I 降，使N2发射极正向偏置。 N N N I I 当这个正向偏置超过一临界 R R Xj1 P W 值VK时(一般可视为J3结的开 启电压)，就会出现足够大的 注入而使晶闸管开通。
r1
横向等效电阻 公式的推导
Xj1
R0
p2 p2 r R g1 dr ln 1 2WP 2 2W p 2 r0 r
0
门极触发参 数的计算
r0
I GT
VK R g1
r1
VGT IGT ( R0 Rg1 )
WP2
4）中心放大门极触发电流、电压计算公式
A
☆触发导通机理： 放大门极 门极和阴极之间的小晶闸管 等效电路 被称之为放大门极，其电极是 r r 悬空的。在触发时，触发信号 r 首先将放大门极触发，然后放 r 大门极晶闸管的通态电流作为 r 主晶闸管的触发电流。因为通 N 态电流较触发电流大很多倍， X R R 所以称为放大门极。
3、晶闸管的门极特性与门极参数的计算 1）晶闸管的触发方式 P门极 N门极 门极触发 结型门极 远隔门极 过电压触发 dv/dt触发 其它 光触发 热触发
触发方式
※门极触发——P门极 ※门极触发——N门极 G K IA K V 由于IG存在， I I 使IA增大，进 J P J 而使α1和α2增 N + 大，随之IA又 J P 增大，又促进 A A α1和α2增大， 1I G I 0 IA 形成正反馈过 1 (1 2 ) 2 IG I0 程，当IG大到 IA N门极的触发导通机理与P 1 (1 2 ) 能够使α ＋α 1 2 门极相似，只是触发灵敏 ＞1时，晶闸 度不同。 管导通。
0 g2 g1 g
辅助 晶闸管
G
主晶闸管
Kห้องสมุดไป่ตู้
1
G
k
K
20
N21 R1
A
N22
Wp2
j1
0
go
Rg1
☆放大门极起作用的条件： 1 IGT(T)＜IGT(M)，即 M Rg 0 / Rg1＞ ☆中心放大门极触发 电流、电压计算公式
r1 r0 rg2 rg1 rg
G k K
I GT
VK Rg 0
VGT I GT ( R0 Rg 0 R1 Rg 1 )
1 0 g G1 G3 21 22 23 G2 0 g1 p2 2
☆门极触发参数的计算：
p2 r Rg1 ln 1 2Wp 2 r0
r1 r0 rg IG1 IG3 N21 Rg1 N22 IG2 Wp2 P2 N23
横向等效电阻 的计算
p1 r R0 ln 0 2X j1 rg
2）晶闸管的门极参数 门极触发电流IGT： 在室温下，主电压为6V时，使器件能安全开通所必须的最小 门极电流。 门极触发电压VGT 对应于门极触发电流的门极一阴极间的电压 门极不触发电流IGD 在额定结温下，主电压为断态重复峰值电压时，保持器件断态 所能加的最大门极直流电流称为门极不触发电流。 门极不触发电压VGD 对应于门极不触发电流的门极直流电压
J3
K
N2 P2 N1
N3
E
J3 J2
J4
VAK IA
P1
J1
A
在P2区的一部分形成 一个高掺杂浓度的N3 区，形成J4结，并引出 一个电极，如图所示， 这就是结型门极。
※门极触发——远隔门极
当门极加相对阳极A为负电压信号VG时，J5结 正偏，当正偏J5结两边的电压大于开启电压0.6V时， 则J5结开始注入电子电流IG到P1区，到达正偏J1结处 有α4IG（α4为N4P1N1晶体管的电流放大系数）。这 部分电子在J1结附近N1侧积累而降低J1结附近N1侧 的电位。电中性要求阳极将在同样的时间内注入相 同量的空穴电流α4IG，到达J2结时，α4IG电流又被放 大到α1(α4IG)而被反偏J2结很快掠过空间电荷区进入 P2区，通过J2结的电流(α1α4IG+I0)使得(α1 +α )＞1时， 器件开始触发导通 。
Id C dv (C为电容） dt
(α1 +α2)＞1
晶闸管导通
※光触发 光触发是利用注入到半导体中的光子与电子相互作用被吸收， 当光子的能量hν大于或等于单晶硅的禁带宽度Eg或硅中杂质电 离能Ei时，将产生电子－空穴对，这就相当于注入了门极电流 IG，于是晶闸管导通。 ※热触发
温度上升将使晶闸管的漏电流增大，当漏电流达到(α1 +α2) ＞1时，晶闸管开通，这是我们不希望的，但可利用该触发方 式制造温控晶闸管。
IK
G G
N2
G
N2
N2
3
2
P2
2
+
VAK
J2
N1
G
1
1
P1
J1
1
IA
IA+IG
※门极触发——结型门极
对于正向阻断状态的晶闸管，门极加上一个相对 阴极K为负的触发信号电压VG，则J4结正偏，J3 结反偏。门极电流IG从K极经N2区、J3结、P2区、 J4结流向门极。设N3P2N1晶体管的电流放大系数 为α3，则由K极注入的门极电流IG经J4结通过P2区 到达J2结被掠入N1区后变成了α3IG，这时触发电 流触发了小晶闸管P1N1P2N3，当达到导通条件α1 ＋α3＞1时，晶闸管P1N1P2N3导通，产生一个强电 场E，其方向如图所示，P2区中的载流子在该电 场的作用下做漂移运动，形成主晶闸管的触发电 流，使主晶闸管导通。