从可控硅模块的内部解析运行过程

2021-10-20

可控硅模块是四层三端元器件,它有J1、J2、J33个PN结图1,能够把它中间的NP分为两部分,组成1个PNP型三极管和1个NPN型三极管的复合管图2。

当可控硅模块承担正方向阳极电压时,为使可控硅模块导铜,务必使承担反方向电压的PN结J2丧失阻挡功能。图2中每一个晶体管的集电极电流同时便是另1个晶体管的基极电流。所以,2个互相复合的晶体管线路,当有一定的门机电流Ig注入时,便会出现强烈的正反馈,导致两晶体管饱和导通,晶体管饱和导通。

设PNP管和NPN管的集电极电流相对为Ic1和Ic2;发射极电流相对为Ia和Ik;电流放大系数相对为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,设流经J2结的反相漏电电流为Ic0,

可控硅模块的阳极电流等同于两管的集电极电流和漏电流的之和:

Ia=Ic1+Ic2+Ic0或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0

若门极电流为Ig,则可控硅模块阴极电流为Ik=Ia+Ig

从而能够得出可控硅模块阳极电流为:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式

硅PNP管和硅NPN管相对的电流放大系数a1和a2随着发射极电流的变化而急剧变化如下图3所显示。
当可控硅模块承担正方向阳极电压,而门极未受电压的状况下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)较小,故可控硅模块的阳极电流Ia≈Ic0晶闸关处在正方向阻断情况。当可控硅模块在正方向阳极电压下,从门极G流到电流Ig,因为非常大的Ig流经NPN管的发射结,进而提升 起点流放大系数a2,形成非常大的极电极电流Ic2流进PNP管的发射结,并提升 了PNP管的电流放大系数a1,形成更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。如此强烈的正反馈过程快速进行。从图3,当a1和a2随发射极电流增加而(a1+a2)≈1时,式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,所以提升 了可控硅模块的阳极电流Ia.这时,流进可控硅模块的电流完全由主电路的电压和线路电阻确定。可控硅模块已处在正向导通情况。

式(1—1)中,在可控硅模块导通后,1-(a1+a2)≈0,即便这时门极电流Ig=0,可控硅模块仍能维持原先的阳极电流Ia而再次导通。可控硅模块在导通后,门极已丧失作用。

在可控硅模块导通后,倘若不断的减少电源电压或增大线路电阻,使阳极电流Ia减少到维持电流IH之下时,因为a1和a1快速下降,当1-(a1+a2)≈0时,可控硅模块恢复阻断情况。

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