什么是晶闸管?

[拼音]：jingzhaguan

[外文]：thyristor

全称晶体闸流管。俗称可控硅。一种包含3个或3个以上PN结，能从断态转入通态，或由通态转入断态的双稳态电力电子器件。它泛指所有PNPN类型的开关管，也可表示这类开关管中的任一器件。自1957年美国贝尔电话实验室将第一只晶闸管用于工业领域以来，由于它的优异性能，很快受到各国重视。随着新材料的出现，新工艺的采用，单只晶闸管的电流容量从几安发展到几千安，耐压等级从几百伏提高到几千伏，工作频率大大提高，器件的动态参数也有很大改进。80年代普通晶闸管的耐压等级和通流能力达到3500安/6500伏，可关断晶闸管达3000安/4500伏。随着应用领域的拓展，晶闸管正沿着高电压、大电流、快速、模块化、功率集成化、廉价的方向发展。

晶闸管的基本结构和符号如图1所示。等效模型见图2。其工作原理为，当晶闸管加上正向电压（阳极接正，阴极接负）时，若门极电路开路，则J1、J3结处于正偏，J2结处于反偏，其伏安特性与二极管反向特性相似，晶闸管处于正向阻断状态。若门极对阴极而言加上一定的正向电压，则N2区向P2区注入电子，这些电子经扩散，通过P2区到达2结耗尽层（也称高阻层、阻挡层），因耗尽层电场的作用，注入电子到达N1区，形成等效晶体管 2的射极电流产生过剩电子。为了中和过剩电子，必将有等量空穴由P1区注入N1区。同理这些空穴可到达P2区，形成等效晶体管1的射极电流。构成晶闸管的两个晶体管，因内部载流子的输运现象而相互供给基极电。当满足两个晶体管的共基极电流放大倍数之和(α1＋α2)大于或等于1时，晶闸管导通。晶闸管一旦导通，因流过的电流较大， α1、α2随电流增大，足以继续保证(α1＋α2)≥1。这时，即使门极电路开路，晶闸管仍能处于导通状态。当所加正向电压大于或等于转折电压时，晶闸管也会导通，称为硬开通。当晶闸管加上反向电压时，因J1、J3结反偏，器件呈阻断状态。

晶闸管以高阻单晶硅为基本材料制成。单片直径可达数十毫米，采用平面工艺制成PN结，利用电子与空穴两种载流子再生导电机构的原理工作，允许P1N1P2各层有较大厚度。硅片总厚度达几百微米，故晶闸管耐高电压，通流能力大。制作中采用特殊寿命控制技术。与离子管相比，它的开关速度更快，功耗低，体积小，节能显著。

晶闸管按其使用要求及它本身的性能特点，可以分为逆阻晶闸管、快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管、光控晶闸管、场控晶闸管及晶闸管模块等。晶闸管构成电力电子器件中引人注意的一大类，也是很有发展前途的一类。

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