【導讀】可控硅又叫晶閘管，和其它半導體器件一樣，具有體積小、效率高、穩定性好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)?？煽毓枳鳛榉浅３墒斓陌雽w器件，從弱電到強調，消費電子到工業(yè)等都得到廣泛應用，可以作為整流、無(wú)觸點(diǎn)電路開(kāi)關(guān)以及逆變應用等，本章重點(diǎn)對于其結構以及等效電路展開(kāi)分析，有助于讀者加深對于可控硅產(chǎn)品的了解與認知。
可控硅從電氣符號上相比于二極管多了一個(gè)門(mén)極引腳，從功能上來(lái)說(shuō)都屬于整流器，可控硅通過(guò)門(mén)極的控制可以實(shí)現導通角的調整。四層PN結的結合，可以拆成PNP三極管與NPN三極管復合結構，其中PNP的基極與NPN集電極連接，PNP集電極與NPN基極連接，構成了自鎖回路。
當門(mén)極有足夠驅動(dòng)信號給到時(shí)，下管NPN導通工作，上管PNP門(mén)極通過(guò)下管NPN集電極給到的驅動(dòng)電流，使得上官PNP也導通，通過(guò)互鎖電路的正反饋，使得兩個(gè)三極管進(jìn)入飽和導通模式，此時(shí)已經(jīng)無(wú)需外部繼續提供驅動(dòng)信號。從工作原理上來(lái)看，可控硅屬于半控型器件，只可控制其開(kāi)通，關(guān)斷條件為主回路中電流過(guò)零時(shí)。
可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅，簡(jiǎn)稱(chēng)TRIAC。雙向可控硅在結構上相當于兩個(gè)單向可控硅反向連接，這種可控硅具有雙向導通功能。其通斷狀態(tài)由門(mén)極決定，在門(mén)極上加正脈沖（或負脈沖）可使其正向（或反向）導通。下圖為正向與反向可控硅以及兩者結合起來(lái)的雙向可控硅。
從結構上可以看到雙向可控硅PN結的結合方式要復雜很多，不管是陰極、陽(yáng)極還是門(mén)極，其中都是由PN兩個(gè)結同時(shí)構成，下面對于其工作象限展開(kāi)解析，就能更容易理解其工作機理。
第一象限
門(mén)極與MT1兩端施加正驅動(dòng)信號，門(mén)極的P結與MT1的N結構成導通路徑，此時(shí)在MT2與MT1兩端施加正向電壓，即Vmt2-mt1>0，相應的MT2 P結介入導通，因此構成了自上而下的PNN與NPN結構與電流路徑，因此工作在第一象限，驅動(dòng)電壓與主回路工作電壓同為正。
第二象限
門(mén)極與MT1兩端施加負驅動(dòng)信號，主電路當中Vmt2-mt1為正，等效電路如下圖，可見(jiàn)此時(shí)左側NPN1電壓Vmt1-g為正壓，此時(shí)左側NPN1三極管導通，對應的上管PNP基極得到驅動(dòng)信號從而導通，繼而NPN2基極得到驅動(dòng)信號導通，此時(shí)去掉門(mén)極信號，上管PNP與下管NPN2已經(jīng)構成正反饋自鎖電路，第二象限工作電壓為負，驅動(dòng)電壓為正。
第三象限
門(mén)極與MT1繼續施加負壓驅動(dòng)信號，主電路Vmt2-mt1為負，等效電路圖如下，此時(shí)NPN1因為驅動(dòng)負壓的存在而開(kāi)始導通工作，NPN2基極與NPN1基極相通，因此NPN2有了驅動(dòng)信號而導通，PNP基極在NPN2導通之后有了驅動(dòng)電流導通，拉動(dòng)NPN3導通，之后構成正反饋自鎖電路。此時(shí)工作在第三象限，工作電壓與驅動(dòng)電壓同時(shí)為負。
第四象限
門(mén)極與MT1施加正壓驅動(dòng)信號，主電路Vmt2-mt1為負，等效電路圖如下，其中NPN1在門(mén)極驅動(dòng)信號加持下導通，NPN2基極與NPN1共用，因此NPN2導通，給PNP基極帶來(lái)驅動(dòng)電流，同樣的NPN3導通，從而構成正反饋自鎖電路，此時(shí)的門(mén)極電壓為正，主電路工作電壓為負。
常用的雙向可控硅有兩種類(lèi)型，標準的四象限、優(yōu)化型型的三象限，三象限可控硅是通過(guò)在MT2端發(fā)射極做了特殊處理，防止其在第四象限導通，提高了換流能力，對于變化較大的負載，尤其是感性負載具有較大的dv/dt變化，容易引起可控硅的誤導通，因此三象限可控硅增強了抗噪性，減少對保護電路的要求，以及提高防誤觸發(fā)能力。
可控硅變形：Sidactor，也叫固體放電管，是一種不需要觸發(fā)引腳就能工作的可控硅。
可控硅常用的觸發(fā)方式為門(mén)極觸發(fā)，但還有一些不被人所熟知的觸發(fā)方式，比如：高dv/dt，溫度觸發(fā)，光觸發(fā)等，固體放電管就是利用可控硅的特性，在觸發(fā)方式做了優(yōu)化，因此去除了對于門(mén)極引腳的需求，結構如下，在工作電壓超過(guò)擊穿電壓時(shí)，固體放電管導通，工作特性跟雷擊常用的氣體放電管類(lèi)似，作為半導體產(chǎn)品，其具有響應速度快、漏電流小、無(wú)壽命衰減以及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，常用于通信端口的浪涌保護，以及與壓敏電阻搭配作為電源輸入端的雷擊保護，可以有效降低殘壓，對于功率器件有更好的保護效果。
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