晶閘管（硅可控元件），是由三個PN結(jié)構(gòu)成的一個大功率半導體器件，多用于可控整流、逆變、調(diào)壓等電路，也作為無觸點開關(guān)。可控硅可以分為單向可控硅和雙向可控硅以及門級關(guān)斷晶閘管（GTO），符號如下圖所示：
單向可控硅
單向可控硅內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：
單向可控硅由四層半導體材料組成，四層材料由P型半導體和N型半導體交替組成，它們的接觸面構(gòu)成了三個PN結(jié)。故單向可控硅也被稱為四層器件。
P1區(qū)引出線為陽極A，N2引出線為陰極C，P2區(qū)引出線為控制極G。為了更好理解單向可控硅的工作原理，可以將單向可控硅拆為PNP型晶體管和NPN型晶體管相連。
單向可控硅工作原理
當單向可控硅的陽極A和陰極C之間施加正向電壓，而控制極G不施加電壓，則中間對應(yīng)的PN結(jié)處于反偏（電場方向和PN結(jié)方向相反）——J2反向偏置，管子不導通，組處于阻斷狀態(tài)。
當單向可控硅陽極A和陰極C之間施加正向電壓，且控制極G和陰極C之間也施加正向電壓，如下圖所示：
通過等效電路分析，T2管導通。若T2管的基極電流為IB2，則集電極電流為β2IB2；進一步有IBIC2=β2IB2：，從而IC1=β1IB1=β1β2IB2，又由于IB2=IC1，再一次進行上述放大過程，形成正反饋。
因在很短時間內(nèi)（不超過幾微秒）兩只管子均進入飽和狀態(tài)，使晶體管完全導通。晶體管一旦導通之后，控制極就失去作用，管子依靠內(nèi)部的正反饋始終維持在導通狀態(tài)（這是由于晶體管導通后，BG2的基極始終有BG1的集電極電流提供觸發(fā)電流，因此控制極只在剛接上觸發(fā)信號(電壓)的那—瞬間才“觸發(fā)”作用）。
單向可控硅導通之后，陽極和陰極之間的電壓一般為0.6~1.2V。電源電壓幾乎全部加在負載上。陽極電流IA因型號不同可達幾十到幾千安。
單向可控硅的作用
1. 交流電的控制
單向可控硅最主要的用途就是用于交流電的控制和轉(zhuǎn)換。在交流電路中，它可以用來實現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)、電流的控制和開關(guān)的功能。例如，電爐加熱和交流電機的調(diào)速都需要單向可控硅來完成。
2. 電源控制
單向可控硅還可以用于電源的控制。例如，手機充電器中的電源開關(guān)就是由單向可控硅來控制的。它可以實現(xiàn)對電源的開關(guān)和電流大小的調(diào)節(jié)。
3. 照明控制
單向可控硅還可以用于照明控制。在智能家居系統(tǒng)中，可以利用單向可控硅來控制燈光的亮度和開關(guān)。此外，單向可控硅還可以應(yīng)用于防雷、防電擊和電磁兼容等方面。
單向可控硅和雙向可控硅的區(qū)別
單向可控硅是一種可控整流電子元件，它只能在一個方向上控制電流，即只能控制電流從一個端口流向另一個端口，而不能控制電流從另一個端口流向第一個端口。
雙向可控硅具有兩個方向輪流導通、關(guān)斷的特性，它可以在兩個方向上控制電流。
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