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晶闸管原理详解:如何实现电流控制

2024-01-10 08:46:01

晶闸管是一种半导体开关元件,可以实现电流控制。其原理是在正向偏置的情况下,当控制端施加一个正脉冲信号,晶闸管将开始导通,电流开始流动;当负脉冲信号出现时,晶闸管将停止导通,电流停止流动。以下将详细介绍晶闸管的工作原理及实现电流控制的过程。


晶闸管是由4个半导体层组成的P-N-P-N结构。其中P1、N1和P2、N2之间形成了两个PN结,PN结的引入使得晶闸管能够实现控制。


在工作过程中,晶闸管需要保持正向偏置。当正向电压加到晶闸管的主极A和控制端G之间时,P1区域和N1区域之间将产生电场,使得P1区域上的电子被强烈吸引到N1区域,电子与空穴发生复合产生电流。同时,N1区域的电子也会被强烈吸引到P1区域,导致PN结处的电子与空穴重新结合,使得PN结处形成一片无电荷区域,形成一个阻碍逆向电流的屏障。


此时,尽管主极A与晶闸管的另一个极B之间可能有电压差,但是由于PN结的阻隔作用,电流无法通过,晶闸管处于关断状态。


当控制端G施加一个正脉冲信号时,控制端G和主极A之间形成的电场趋于破坏P1区域和N1区域之间的电场屏障。如果脉冲信号的幅值足够大,将会击穿PN结的无电荷屏障,使得P1区域和N1区域之间的电流得以重新建立。


此时,晶闸管处于导通状态,从主极A流入晶闸管的电流将继续传导到另一个极B,晶闸管起到了导电的作用。


然而,晶闸管是一种双向导电元件,一旦导通,电流就会在晶闸管内自由流动,即使控制端G的信号消失。所以,为了控制晶闸管的导通时间,需要引入负脉冲信号。


当负脉冲信号施加到控制端G时,将破坏P1区域和N1区域之间的电场屏障,打破正向电流的通路,使得PN结处恢复到关断状态。此时,晶闸管停止导通,电流停止流动。


实现电流控制的关键在于控制端G施加的信号的幅值和脉宽。只有正确施加正脉冲和负脉冲信号,才能控制晶闸管的导通和关断时间,从而实现对电流的控制。


总结起来,晶闸管的电流控制原理是通过控制端G施加正脉冲和负脉冲信号来实现的。正脉冲信号使PN结处的电场屏障被打破,晶闸管导通;负脉冲信号使电场屏障重建,晶闸管关断。通过控制正负脉冲信号的幅值和脉宽,可以控制晶闸管的导通和关断时间,从而实现对电流的控制。


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