1、单向晶闸管的基本结构及工作原理晶闸管有许多种类，下面以常用的普通晶闸管为例，介绍其基本结构及工作原理。单向晶闸管内有三个 PN 结，它们是由相互交叠的 4 层 P 区和 N 区所构成的.如图 17-1(a) 所示。晶闸管的三个电极是从 P1 引出阳极 A，从 N2 引出阳极 K ，从 P2 引出控制极 G ，因此可以说它是一个四层三端半导体器件。为了便于说明.可以把图 17-1 (a) 所示晶闸管看成是由两部分组成的见图 17-1(b)，这样可以把晶闸管等效为两只三极管组成的一对互补管.左下部分为 NPN 型管，在上部分为 PNP 型管见图 17-1 (c)。当接上电源 Ea 后， VT1 及
2、 VT2 都处于放大状态，若在 G 、K 极间加入一个正触发信号，就相当于在 VT1 基极与发射极回路中有一个控制电流 IC， 它就是 VT1 的基极电流 IB1。经放大后， VT1 产生集电极电流 ICI。 此电流流出 VT2 的基极，成为 VT2 的基极电流 IB2。于是，VT2 产生了集电极电流 IC2。IC2 再流入 VT1 的基极，再次得到放大。这样依次循环下去，一瞬间便可使 VT1 和 VT2 全部导通并达到饱和。所以，当晶闸管加上正电压后，一输入触发信号，它就会立即导通。晶闸管一经导通后，由于导致 VT1 基极上总是流过比控制极电流 IG 大得多的电流，所以即使触发信号消失后，晶
3、闸管仍旧能保持导通状态。只有降低电源电压 Ea，使 VT1、VT2 集电极电流小于某一维持导通的最小值，晶闸管才能转为关断状态。如果把电源 Ea 反接， VT1 和 VT2 都不具备放大工作条件，即使有触发信号，晶闸管也无法工作而处于关断状态。同样，在没有输入触发信号或触发信号极性相反时，即使晶闸管加上正向电压.它也无法导通。上述的几种情况可参见图 17-2 。总而言之，单向晶闸管具有可控开关的特性，但是这种控制作用是触发控制，它与一般半导体三极管构成的开关电路的控制作用是不同的。晶闸管的结构与工作原理一、晶闸管简介晶闸管（Thyristor）：又称晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon C
4、ontrolled RectifierSCR）1956 年美国贝尔实验室（ Bell Lab）发明了晶闸管1957 年美国通用电气公司（ GE）开发出第一只晶闸管产品1958 年商业化，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代20 世纪 80 年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型普通晶闸管广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件（如：双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等）二、晶闸管的结构与封装 外形有螺栓型和平板型两种封装引出阳极 A、阴极 K 和门极（控制端）G 三个联接端对于螺栓型
5、封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间晶闸管的外形、结构和电气图形符号a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号三、晶闸管基本工作特性三、晶闸管基本工作特性晶闸管基本工作特性归纳：承受反向电压时(UAK 0， IGK 0 才能开通) ；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下 。从这个角度可以看出，SCR 是一种电流控制型的电力电子器件。四、晶闸管的工作机理在分析 SCR 的工作原理时，常将其等效为两个晶体管 V1 和 V2 串级而成。其工作过程如下：UGK0 产生 IG V2 通
6、产生 IC2 V1 通 IC1 IC2 出现强烈的正反馈，G 极失去控制作用，V1 和 V2 完全饱和，SCR 饱和导通。晶闸管导通后，即使去掉门极电流，仍能维持导通。晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a) 双晶体管模型 b) 工作原理双向晶闸管的结构及工作原理双向晶闸管是由 N-P-N-P-N 五层半导体材料制成的，对外也引出三个电极，其结构如图所示。双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联，但只有一个控制极。双向晶闸管与单向晶闸管一样，也具有触发控制特性。不过，它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同，这就是无论在阳极和阴极间接人何种极性的电压，只要在它的控制极上加上一个触发脉冲，也不管这个
7、脉冲是什么极性的,都可以便双向晶闸管导通。 由于双向晶闸管在阳、阴极间接任何极性的工作电压都可以实现触发控制，因此双向晶闸管的主电极也就没有阳极、阴极之分，通常把这两个主电极称为 T1 电极和 T2 电极，将接在 P 型半导体材料上的主电极称为 T1 电极，将接在 N 型半导体材料上的电极称为T2 电极。由于双向晶闸管的两个主电极没有正负之分，所以它的参数中也就没有正向峰值电压与反同峰值电压之分，而只用一个最大峰值电压，双向晶闸管的其他参数则和单向晶闸管相同。双向晶闸管的伏安特性曲线具有对称性，如图所示。双向晶闸管的结构及电路注意：此图的 T1 和 T 2 的标注不对，应反过来，同时此两极不再
8、划分阳极和阴极双向晶闸管的伏安特性曲线由于双向晶闸管正、反特性具有对称性，所以它可在任何一个方向导通，是一种理想的交流开关器件。晶闸管有许多种类，下面以常用的普通晶闸管为例，介绍其基本结构及工作原理。单向晶闸管内有三个 PN 结，它们是由相互交叠的 4 层 P 区和 N 区所构成的，如图(a)所示。晶闸管的三个电极是从 P1 引出阳极 A，从 N2 引出阳极 K，从 P2 引出控制极 G，因此可以说它是一个四层三端半导体器件。为了便于说明，可以把图(a)所示晶闸臂看成是由两部分组成的 见图(b)，这样可以把晶闸管等效为两只三极管组成的一对互补管，左下部分为 NPN 型管，右上部分为 PNP 型
9、管见图(c) 。单向晶闸管结构原理图当接上电源 Ea 后，VT1 及 VT2 郡处于放大状态，若在 G、K 极司加入一个正触发信号，就相当于在 VT1 基极与发射极回路中有一个控制电流 IG，它就是 VT1 的基极电流 IB1。经放大后，VT1 产生集电极电流 IC1。此电流流出 VT2 的基极，成为 VT2 的基极电流电。于是，VT2 产生了集电极电流IC2， IC2 再流入 VT1 的基极，再次得到放大。这样依次循环下去，一瞬间便可使 VT，和 V 乃全部导通并达到饱和。所以，当晶闸管加上正电压后，一输入触发信号，它就会立即导通。晶闸管一经导通后，由于导致 VT1 基极上总是流过比控制极电流 IC 大得多的电流，所以即使触发信号消失后，晶闸管仍旧能保持导通状态。只有降低电源电压 Ea，使 VT1、VT2 集电极电流小于某一维持导通的最小值，晶闸管才能转为关断状态。如果把电源 Ea 反接，VT1 和 VT2 都不具备放大工作条件，即使有触发信号，晶闸管也无法工作而处于关断状态。同样，在没有输入触发信号或触发信号极性相反时，即使晶闸管加上正向电压，它也无法导通。上述的儿种情况可参见图。单向晶闸管的几种工作状态总而言之，单向晶闸管具有可控开关的特性，但是这种控制作用是触发控制，它与一般半导体三极管构成的开关电路的控制作用是不同的。
