可控硅,又称为双向可控硅(thyristor),是一种半导体器件。它的主要特点是:在中间控制电极施加触发脉冲时,将从其中一个主极输入的电流(称为阳极电流)转移给另一个主极。可控硅的门极控制脉冲只能打开,无法关闭。因此,一旦可控硅被触发,它就会一直保持导通状态,直到通过外部手段切断电流。
可控硅通常应用于交流电路的控制和电源开关。由于它的灵敏度高,控制精度高,承载能力大,故可控硅具有广泛的应用前景,被广泛应用于智能制造、新能源、通讯、交通、航空、国防和医药等领域。
可控硅的标志是肖特基二极管符号上的一个额外的控制电极。肖特基二极管是一种很常见的二极管,其符号上只有两个电极,即阳极和阴极。在可控硅的符号上,额外的电极被画成一个斜线,指向控制电极。此外,还有一个附加的箭头,沿着控制电极的方向指向主极。这个箭头通常被称为“火焰标志”,代表了可控硅管的双向导电性。
可控硅主要由四个部分组成:P型半导体阳极、N型半导体阴极、P型半导体隔离区和一个控制电极。它们被排列在一起,并以适当的方式连接,形成一个整体。控制电极不直接接触半导体,而是通过一个非常薄的氧化层,隔离了控制电极和P型半导体隔离区。
可控硅的结构和工作原理如同一个开关,通过控制电极施加触发脉冲来打开或关闭主电流的通道。通过控制外部电路向控制电极施加触发脉冲来改变电子的传输信号,从而实现对电流的控制。在控制电极施加脉冲的情况下,可控硅的阳极和阴极之间会形成一个低电压通道,从而实现电流的导通。
可控硅的工作原理涉及到 P-N 结和 P-N-P 结的控制,通常将其分为四个阶段:正向阻断、正向导通、反向阻断和反向导通。在正向导通阶段,控制电极施加随时间逐渐增加的信号,使P-N结上出现电势垒,进而打开PNP JFET,从而使系统通电。在过渡到反向阻断时,控制器施加的信号停止,P-N 结重新变成一个电容。当控制电极开路时,可控硅关闭,并降到阻断状态。当阳极电流被释放时,电流将通过阴极逆流响应,这种状态被称为反向导通。