晶閘管也叫可控硅,工作原理在不同場合不同,比如當在晶閘管的陽極與陰極之間加反向電壓時,這時不管控制極的信號情況如何,晶閘管都不會導通。當在晶閘管的陽極與陰極之間加正向電壓時,若在控制極與陰極之間沒有電壓或加反向電壓,晶閘管還是不會導通。只有當在晶閘管的陽極與陰極之間加正向電壓時,在控制極與陰極之間加正向電壓,晶閘管才會導通。但晶閘管一旦導通,不管控制極有沒有電壓,只要陽極與陰極之間維持正向電壓,則晶閘管就維持導通。下面來分析晶閘管的工作機理。
根據(jù)晶閘管的內部結構,可以把它等效地看成是兩只晶體管的組合,其中,一只為pnp型晶體管vt1,另一只為npn型晶體管vt2,中間的pn結為兩管共用,如圖所示。
圖晶閘管的等效電路
(a)結構分解圖 (b)等效電路
當晶閘管的陽極與陰極之間加上正向電壓時,這時vt1和vt2都承受正向電壓,如果在控制極上加上一個對陰極為正的電壓,就有控制電流ig流過,它就是vt2的基極電流ib2 ,經(jīng)過vt2的放大,在vt2的集電極就產(chǎn)生電流ic2=β2 ib2=β2 ig(β2為vt2的電流放大系數(shù)),而這個ic2又恰恰是vt1的基極電流ib1,這個電流再經(jīng)過vt1的放大作用,便得到vt1的集電極電流ic2=β1 ib1=β1β2ig(β1為vt1的電流放大系數(shù)),由于vt1的集電極和vt2的基極是接在一起的,所以這個電流又流入vt2的基極,再次放大。如此循環(huán)下去,形成強烈的正反饋,直至元件全部導通為止,這個導通過程是在極短的時間內完成的,一般不超過幾微秒,稱為“觸發(fā)導通過程”。在晶閘管導通后,vt2的基極始終有比控制電流ig大得多的電流流過,因此,當晶閘管一經(jīng)導通,控制極即使去掉控制電壓,晶閘管仍然可保持導通。
當在晶閘管陽極與陰極間加反向電壓時,vt1和vt2便都處于反向電壓的作用下,它們都沒有放大作用,這時即使加入控制電壓 ,導通過程也不可能產(chǎn)生。由于晶閘管導通時,相當于兩只三極管飽和導通,因此,陽極與陰極間的管壓降為1v左右。
綜上所述 ,可以得到下述結論:
(1)起始時若控制極不加電壓,則不論陽極加正向電壓還是反向電壓晶閘管都不導通,這說明晶閘管具有正、反向阻斷的能力。
(2)晶閘管的陽極和控制極相對于陰極同時加正向電壓時晶閘管才導通,這是晶閘管導通必須同時具備的兩個條件。
(3)在晶閘管導通之后,其控制極就失去控制作用,欲使晶閘管恢復阻斷狀態(tài),必須把陽極正向電壓降低到一定的數(shù)值以下。
通過總結,我們得出以下三點:
(1)欲使晶閘管導通必須同時具備兩個條件:
①晶閘管的陽極A和陰極K之間加上正向電壓,②品閘管的門極G與陰極K之間也加上合適的正向電壓和電流。
(2)晶閘管一旦導通后,門極就失去控制作用,故晶閘管為半控型器件。
(3)為使晶閘管關斷,必須使其陽極A電流降低到零或某一數(shù)值以下,這可以采用將陽極A電壓減少到零或者給陽極施加反向電壓。