可控硅的工作原理

可控硅（Silicon Controlled Rectifier，簡稱SCR）是一種大功率電器元件，也稱晶閘管。它是P1N1P2N2四層三端結構元件，共有三個PN結。可控硅的工作原理可以簡述為：當外加電壓由零向正方向變化時，P-N結兩端就產生正向壓降而形成控制電流；當外加電壓由正方向變為負值時，P-N結兩端出現較大正值而產生控制電流。這種利用注入的少數載流子的導電性直接改變PN結電阻值以控制輸出電流的裝置稱為可控硅。

具體來說，可控硅的工作過程是將輸入的直流電壓變為控制信號，然后驅動可控硅導通和關斷。在電流的控制下，使被控制電路中的交流功率開關元件按預定方向動作。當接通或切斷一定數量的電流后，由于PN結正向導通的交替變化而產生熱量而使溫度升高；同時由于漏源極之間存在一定的電阻值，因此會產生一定的反向電動勢將多余的電能消耗掉；最后通過調節觸發角的大小就可以達到對負載進行調制的目的。

可控硅與晶閘管的區別

可控硅和晶閘管在結構上和性能上存在一些差異，具體區別如下：

1. 結構 ：
   • 可控硅是四層交替摻雜的p-n-p-n結構。
   • 晶閘管（有時也被稱為可控硅整流器）則是三層交替摻雜的p-n-p結構，并帶有一個接地電極。
2. 參數 ：
   • 可控硅的最大電壓和最大電流通常比晶閘管大。
3. 觸發條件 ：
   • 可控硅需要較高的觸發電壓才能開關。
   • 晶閘管則只需要很小的觸發電壓即可開關。
4. 應用 ：
   • 由于其不需要高電壓觸發，晶閘管廣泛應用于高電頻、低電壓的場合，如開關電源。
   • 可控硅則適用于高電壓、低電頻的場合，如交流電機。

此外，可控硅還分為單向可控硅和雙向可控硅（也稱三端雙向可控硅，簡稱TRIAC）。雙向可控硅在結構上相當于兩個單向可控硅反向連接，具有雙向導通功能。其通斷狀態由控制極G決定，在控制極G上加正脈沖（或負脈沖）可使其正向（或反向）導通。這種裝置的控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合做交流無觸點開關使用。

總的來說，可控硅和晶閘管雖然都是半導體器件，可用于控制電流，但它們在結構、參數、觸發條件和應用方面存在顯著差異。這些差異使得它們在不同領域和場景中有著各自獨特的優勢和適用性。