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双极结型晶体管的工作原理

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    发表于 2022-4-8 09:32 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    本帖最后由 qian211111 于 2022-4-8 09:35 编辑
    9 \2 S# {/ p" e- r8 g9 O; G& f) A; ?! J

    我们知道二极管、三极管是一种常用的半导体材料的元器件1,其实半导体材料的器件还有很多,今天我们就来讲讲其中的一种:晶闸管。

    晶闸管的应用场景非常广泛,在发电站就是其中一个场景。在高压直流输电中,必须借助转换站将大量的交流电转换为直流电。之后,直流电被传输到用户。

    这项重要的转换任务由称为“晶闸管”的独特半导体开关设备执行,更具体地说,由硅控整流器执行。

    1、晶闸管介绍

    晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;

    如下图,不同的半导体开关器件,例如二极管和晶体管。同样和这些器件一样,晶闸管也是一种开关器件。所有这些开关装置均由众所周知的硅半导体材料制成,晶闸管由N和P区域的4个交替层组成。

      g( n3 O( O* g. d- |

    要了解为什么使用晶闸管,让我们看一下普通晶体管BJT)的工作原理。

    2、BJT工作原理

    BJT:BipolarJuncTIonTransistor双极结型晶体管。

    如下图,当连接主电源时,我们会观察到晶体管的一个结点总是反向偏置。


    / }0 @* D" _3 m" Z

    要接通晶体管,我们只需在发射极和基极端子之间连接一个次级电压源,就可以导通晶体管了。如下图:


    ! D' q2 T3 [6 H" ~2 L2 w9 w

    如果我们移除次级电源,则晶体管将关闭,因为它需要连续的次级电源。

    但是,在大功率应用期间(比如发电站),需要连续的基本电流供应,会导致巨大的功率损耗。

    为了克服这个问题,1950年,WilliamShockley提出了一种非常有趣的电源开关,称为晶闸管。

    在晶闸管中,与晶体管不同,不需要这种连续的次级电源。触发后,即使你移除次级电源,晶闸管仍将继续工作(如下图)。

    ! ^9 o2 k- e) X/ J4 y& W" N% I$ z

    3、晶闸管工作原理

    有了晶体管的基础知识,我们就可以了解晶闸管的工作原理。

    如果硅结构晶片掺杂有四种交替形式的P和N型,则会产生晶闸管。在此,耗尽区的形成也发生在结处。无论采用哪种方式在晶闸管中施加电压,总会有至少一个反向偏置结,如下图:

    3 S# l3 U& V3 T# s( K

    门极触发

    在晶闸管中,一种有效且流行的方法称为“门极触发”。我们将次级电源连接到栅极和阴极端子。该次级电源将大量电子注入P区域。随着该过程的继续,P区变得充满电子,如下图:

    7 p6 H5 Q. W0 U. S

    现在,电子已成为该区域的多数电荷载流子。简而言之,P区域最终成为N区域,这个新的N区域将导致耗尽区域自动减小。由于P区域已成为新的N区域,由于栅极触发,底侧的三个区域共同成为一个大N区域。现在,晶闸管的结构看起来像一个PN结二极管。

    6 y5 _5 w' N+ z# Y9 R9 W

    4、如何关闭晶闸管?

    关闭晶闸管的方法是在晶闸管两端施加反向电压,如下图:


    + A0 B1 p$ O. G1 B- o

    实现此目的的最有效方法是使用LC振荡器。在LC振荡器中,能量交换发生在电容器和电感器之间。

    6 r" z, ?5 ?1 M
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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2022-4-8 09:54 | 只看该作者
    晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。
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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2022-4-8 11:00 | 只看该作者
    晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。3 k5 x% u, c9 K" n8 O: t
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