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你了解三極管 ,但了解晶閘管嗎?

黃工的嵌入式技術(shù)圈 ? 來源:黃工的嵌入式技術(shù)圈 ? 作者:黃工的嵌入式技術(shù) ? 2020-01-13 15:35 ? 次閱讀

如今科技能有如此巨大的發(fā)展,離不開半導(dǎo)體材料。我們知道二極管、三級管是常用的一種,其實(shí)半導(dǎo)體材料的器件還有很多,今天我們就來講講其中的一種:晶閘管。

晶閘管的應(yīng)用場景非常廣泛,在發(fā)電站就是其中一個(gè)場景。在高壓直流輸電中,必須借助轉(zhuǎn)換站將大量的交流電轉(zhuǎn)換為直流電(為此,我找了一個(gè)發(fā)電廠交直流傳輸?shù)奈恼拢诮裉斓?欄文章)。之后,直流電被傳輸?shù)接脩?。這項(xiàng)重要的轉(zhuǎn)換任務(wù)由稱為“晶閘管”的獨(dú)特半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備執(zhí)行,更具體地說,由硅控整流器執(zhí)行。

學(xué)習(xí)晶閘管之前,可以先看下我之前寫過的一篇文章:三極管來源,及NPN與PNP區(qū)別。

一、晶閘管介紹

晶閘管(Thyristor)是晶體閘流管的簡稱,又可稱做可控硅整流器,以前被簡稱為可控硅;

---來自百度百科

如下圖,不同的半導(dǎo)體開關(guān)器件,例如二極管和晶體管。同樣和這些器件一樣,晶閘管也是一種開關(guān)器件。所有這些開關(guān)裝置均由眾所周知的硅半導(dǎo)體材料制成,晶閘管由N和P區(qū)域的4個(gè)交替層組成。

要了解為什么使用晶閘管,讓我們看一下普通晶體管BJT)的工作原理。 二、BJT工作原理BJT:Bipolar Junction Transistor 雙極結(jié)型晶體管。 如下圖,當(dāng)連接主電源時(shí),我們會觀察到晶體管的一個(gè)結(jié)點(diǎn)總是反向偏置。

要接通晶體管,我們只需在發(fā)射極和基極端子之間連接一個(gè)次級電壓源,就可以導(dǎo)通晶體管了。如下圖:

如果我們移除次級電源,則晶體管將關(guān)閉,因?yàn)樗枰B續(xù)的次級電源。

但是,在大功率應(yīng)用期間(比如發(fā)電站),需要連續(xù)的基本電流供應(yīng),會導(dǎo)致巨大的功率損耗。

為了克服這個(gè)問題,1950年,William Shockley提出了一種非常有趣的電源開關(guān),稱為晶閘管。

在晶閘管中,與晶體管不同,不需要這種連續(xù)的次級電源。觸發(fā)后,即使你移除次級電源,晶閘管仍將繼續(xù)工作(如下圖)。

要了解晶閘管的工作原理,需要了解一下晶體管的工作原理:

三、晶閘管工作原理有了晶體管的基礎(chǔ)知識,我們就可以了解晶閘管的工作原理。

如果硅結(jié)構(gòu)晶片摻雜有四種交替形式的P和N型,則會產(chǎn)生晶閘管。在此,耗盡區(qū)的形成也發(fā)生在結(jié)處。無論采用哪種方式在晶閘管中施加電壓,總會有至少一個(gè)反向偏置結(jié),如下圖:

門極觸發(fā)

在晶閘管中,一種有效且流行的方法稱為“門極觸發(fā)”。我們將次級電源連接到柵極和陰極端子。該次級電源將大量電子注入P區(qū)域。隨著該過程的繼續(xù),P區(qū)變得充滿電子,如下圖:

現(xiàn)在,電子已成為該區(qū)域的多數(shù)電荷載流子。簡而言之,P區(qū)域最終成為N區(qū)域,這個(gè)新的N區(qū)域?qū)?dǎo)致耗盡區(qū)域自動減小。 由于P區(qū)域已成為新的N區(qū)域,由于柵極觸發(fā),底側(cè)的三個(gè)區(qū)域共同成為一個(gè)大N區(qū)域。現(xiàn)在,晶閘管的結(jié)構(gòu)看起來像一個(gè)PN結(jié)二極管。

四、如何關(guān)閉晶閘管?

關(guān)閉晶閘管的方法是在晶閘管兩端施加反向電壓,如下圖:

實(shí)現(xiàn)此目的的最有效方法是使用LC振蕩器。在LC振蕩器中,能量交換發(fā)生在電容器電感器之間。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
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