晶闸管是一种具有双向导电性的半导体器件,由四个P型和N型半导体单晶片组成。 在其特殊的结构和工作原理下,晶闸管能够以极低的电流触发控制大电流输出。
晶闸管的结构主要包括PNPN的四层结构及端子。PNPN的四层结构实际上形似于二极管,不同的是,晶闸管的加强极和控制极相连接,形成了一个第三个PN结,因此,晶闸管总共存在三个PN结。
在晶闸管中,当控制极施加正向电压,使得P2区电场强度达到一定程度时,P2区的空穴会注入N2区,使得N2区的准 Fermi 能级被提高,发射出大量的少数载流子,进而形成了P2区的一个正电导,使得P2N2结的通流能力得到了提高,形成了一种“正向”的导通方式。
而当晶闸管的加强极施加了一个偏负电压时,P2区不能再吸收外来的空穴,形成“反向”障挡。此时,虽然控制极施加了正向电压,但由于P2N2结成反向障挡,其通流能力能力极低,整个结构没有导通。
当P2N2管由障碍状态变为导通状态,由于加强极控制电流过小,其对晶闸管中的电流影响可以忽略不计。此时,由于P2N2管的导通,电流处于一个极低的电阻状态,整个结构相当于一个导通电路。
当初始条件不满足时,即控制电流过低,且电压过高时,晶闸管是不会导通的。一旦P2N2管处于导通状态,利用晶闸管的双向导电性质,晶闸管就能一直保持导通状态,直到控制信号恢复松弛状态时再切断。
晶闸管由于具有体积小、有维持导通的特性,在工业和家庭电器、计算机、通讯电子、汽车、电力系统、空调、照明以及电视等领域均有广泛的应用。在电力系统中,晶闸管可用于变频器、调速器、整流等领域;在家用电器、电子通讯等领域,晶闸管常用于温度控制、电源开关、高压斩波、充电器、照明控制等。此外,晶闸管也广泛用于弱电回路、自动化控制、自动汽车控制系统、服务系统安全保障系统等领域。
随着科技的不断发展,晶闸管的发展也越来越快。晶闸管不仅在规模上取得了增长,而且在特性上也得到了改进。未来,晶闸管也将成为电力电子领域的重要组成部分,其在空气质量监测、海洋石油钻探、交通灯系统控制等领域的应用还将不断的扩展和深化。