可控硅T在工作過程中,它的陽極A和陰極K與電源和負載連接,組成可控硅的主電路,可控硅的門極G和陰極K與控制可控硅的裝置連接,組成可控硅的控制電路。
從可控硅的內部分析工作過程:
可控硅是四層三端器件,它有J1、J2、J3三個PN結圖1,可以把它中間的NP分成兩部分,構成一個PNP型三極管和一個NPN型三極管的復合管圖2
當可控硅承受正向陽極電壓時,為使可控硅導銅,必須使承受反向電壓的PN結J2失去阻擋作用。圖2中每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。因此,兩個互相復合的晶體管電路,當有足夠的門機電流Ig流入時,就會形成強烈的正反饋,造成兩晶體管飽和導通,晶體管飽和導通。
設PNP管和NPN管的集電極電流相應為Ic1和Ic2;發射極電流相應為Ia和Ik;電流放大系數相應為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,設流過J2結的反相漏電電流為Ic0,
可控硅的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和:
Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0
若門極電流為Ig,則可控硅陰極電流為Ik=Ia+Ig
從而可以得出可控硅陽極電流為:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式
硅PNP管和硅NPN管相應的電流放大系數a1和a2隨其發射極電流的改變而急劇變化如圖3所示。
當可控硅承受正向陽極電壓,而門極未受電壓的情況下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,故可控硅的陽極電流Ia≈Ic0 晶閘關處于正向阻斷狀態。當可控硅在正向陽極電壓下,從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經NPN管的發射結,從而提高起點流放大系數a2,產生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的發射結,并提高了PNP管的電流放大系數a1,產生更大的極電極電流Ic1流經NPN管的發射結。這樣強烈的正反饋過程迅速進行。從圖3,當a1和a2隨發射極電流增加而(a1+a2)≈1時,式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了可控硅的陽極電流Ia.這時,流過可控硅的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定??煽毓枰烟幱谡驅顟B。
式(1—1)中,在可控硅導通后,1-(a1+a2)≈0,即使此時門極電流Ig=0,可控硅仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續導通??煽毓柙趯ê?,門極已失去作用。
在可控硅導通后,如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻,使陽極電流Ia減小到維持電流IH以下時,由于a1和a1迅速下降,當1-(a1+a2)≈0時,可控硅恢復阻斷狀態。
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