拉西斯特是微小的電子元件 改變了世界：你會(huì)在 一切從 計(jì)算器 和 計(jì)算機(jī) 自 電話, 收音機(jī)和 助聽(tīng)器。它們用途廣泛，但這并不意味著它們可以做到 萬(wàn)事.雖然我們可以使用它們來(lái)打開(kāi)微小的電流和 關(guān)閉(這是背后的基本原則 電腦內(nèi)存)，和 將小電流轉(zhuǎn)換為稍大的電流(這就是 放大器 作品)，它們?cè)谔幚頃r(shí)不是很有用 更大的電流。另一個(gè)缺點(diǎn)是它們會(huì)關(guān)閉 一旦開(kāi)關(guān)電流被移除，這意味著 它們?cè)谀胍木瘓?bào)等設(shè)備中不是很有用 電路觸發(fā)并無(wú)限期保持開(kāi)啟狀態(tài)。對(duì)于這類工作， 我們可以轉(zhuǎn)向一種類似的電子元件，稱為 晶 閘 管，它有共同之處 二極管, 電阻, 和 晶體管.Thryristor相當(dāng)容易理解， 盡管您在網(wǎng)上找到的大多數(shù)解釋都是不必要的 復(fù)雜且經(jīng)常令人困惑，令人難以置信。這就是我們的起點(diǎn) 要點(diǎn)：讓我們看看我們是否可以清晰而簡(jiǎn)單地看看什么 晶閘管是什么，它們是如何工作的，以及什么樣的 我們可以用它們做的事情!

　　圖稿：典型的晶閘管看起來(lái)有點(diǎn)像晶體管，工作在 密切相關(guān)的方式。

　　什么是晶閘管?

　　首先，讓我們確定一些術(shù)語(yǔ)。有些人 使用術(shù)語(yǔ) 可控硅整流器 (可控硅) 可與“晶閘管”互換使用。 事實(shí)上，硅控 整流器是通用電氣介紹的品牌名稱 描述它制造的一種特殊晶閘管。有 各種其他類型的晶閘管(包括稱為 迪亞克 和 三端雙向可控硅哪 設(shè)計(jì)為與交流電一起工作)，因此這些術(shù)語(yǔ)并不完全 同義。盡管如此，這篇文章是關(guān)于保持東西的 很簡(jiǎn)單，所以我們只討論最一般的晶閘管 項(xiàng)并假設(shè) SCR 完全相同。我們將它們自始至終稱為晶閘管。

　　相片：晶閘管廣泛用于像這樣的電子功率控制電路。

　　三個(gè)連接

　　那么什么是晶閘管呢?這是一個(gè)電子 具有三個(gè)引線的組件，稱為 陽(yáng)極 (正極端子)， 陰極 (負(fù)極端子)，以及 門.這些有點(diǎn)類似 到三個(gè)引線上的一個(gè) 晶體管，你會(huì)記得它被稱為 發(fā)射極、集電極和基極(用于傳統(tǒng)晶體管)或 源極、漏極和柵極(在場(chǎng)效應(yīng)晶體管或FET中)。 在傳統(tǒng)晶體管中，三個(gè)引線之一(基極)起作用 作為調(diào)節(jié)彼此之間流動(dòng)的電流量的控件 兩個(gè)線索。晶閘管也是如此：柵極控制 在陽(yáng)極和陰極之間流動(dòng)的電流。 (值得注意的是，你可以得到 thryistors 有兩四個(gè)引線，以及三個(gè)引線。但我們?cè)诒３?這里的事情很簡(jiǎn)單，所以我們只討論最常見(jiàn)的品種。

　　晶體管與晶閘管

　　如果晶體管和晶閘管做同樣的工作， 它們之間有什么區(qū)別?用晶體管，當(dāng)一個(gè)小 電流流入基座，它使更大的電流在 發(fā)射器和收集器。換句話說(shuō)，它既充當(dāng) 開(kāi)關(guān)和放大器同時(shí)：

　　晶體管的工作原理：流入基極的小電流使較大的電流在發(fā)射極和集電極之間流動(dòng)。這是一個(gè)n-p-n晶體管，紅色表示n型硅，藍(lán)色表示p型，黑點(diǎn)代表電子，白點(diǎn)代表空穴。

　　FET內(nèi)部也發(fā)生了類似的事情，只是我們?cè)跂艠O上施加一個(gè)小電壓以產(chǎn)生 幫助電流從源流向 排水。如果我們?nèi)サ艋鶚O(或柵極)處的小電流，大電流 立即停止從發(fā)射極流向集電極(或在FET中從源極流向漏極)。

　　現(xiàn)在，這通常不是我們想要發(fā)生的事情。在 類似于入侵者警報(bào)電路的東西(可能是入侵者 踏上壓力墊的腳步，鈴鐺開(kāi)始響起)，我們想要 小電流(由壓力墊激活)使較大的電流跳閘 電流(鈴鐺鈴聲)和更大的電流繼續(xù)流動(dòng) 即使較小的電流停止(因此即使鐘聲仍然響起 我們倒霉的入侵者意識(shí)到了他的錯(cuò)誤并退后一步)。在晶閘管中，這是 究竟發(fā)生了什么。柵極處的小電流觸發(fā)了很多 陽(yáng)極和陰極之間的電流更大。但即使我們那時(shí) 去掉柵極電流，較大的電流繼續(xù)從 陰極的陽(yáng)極。換句話說(shuō)，晶閘管保持(“鎖存器”)打開(kāi) 并保持該狀態(tài)，直到電路復(fù)位。

　　晶體管通常處理微小電子器件的地方 電流(毫安)，晶閘管可以處理實(shí)(電) 功率電流(通常為幾百伏和 5-10 安培)。 這就是為什么我們可以在工廠電源開(kāi)關(guān)之類的東西中使用它們， 速度控制 電動(dòng)機(jī), 家用調(diào)光開(kāi)關(guān)、汽車點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、 電涌保護(hù)器和 溫控 器.切換時(shí)間 實(shí)際上是瞬時(shí)的(以微秒為單位)，并且該有用的功能， 再加上缺乏運(yùn)動(dòng)部件和高可靠性，就是經(jīng)常使用晶閘管的原因 作為電子(固態(tài))版本的 繼 電器 (電磁開(kāi)關(guān))。

　　晶閘管如何工作?

　　晶閘管是二極管和 晶體管，所以讓我們簡(jiǎn)要回顧一下這些組件。如果 您不熟悉固態(tài)電子產(chǎn)品，我們有更長(zhǎng)的和 更清晰的解釋 二極管的工作原理 和 和 晶體管的工作原理, 您可能想先閱讀。

　　晶閘管就像兩個(gè)二極管

　　回想一下，二極管是兩層半導(dǎo)體 (p型和n型)夾在一起產(chǎn)生 結(jié) 有趣的事情發(fā)生的地方。根據(jù)你如何連接 二極管，電流要么流過(guò)它，要么不流過(guò)它，使其成為 電子等同于單行道。具有積極的聯(lián)系 對(duì)于P型(藍(lán)色)和與N型(紅色)的負(fù)連接，二極管是 前向偏置，所以電子(黑點(diǎn))和空穴(白點(diǎn))移動(dòng) 愉快地穿過(guò)結(jié)點(diǎn)，正常的電流流動(dòng)：

　　正向偏置二極管：電流流過(guò)p型(藍(lán)色)和n型(紅色)之間的結(jié)，由電子(黑點(diǎn))和空穴(白點(diǎn))攜帶。

　　在相反的配置中，與 n 型和 負(fù)于P型，二極管為 反向偏置：這 結(jié)成為電子和空穴無(wú)法跨越的巨大鴻溝 并且沒(méi)有電流流動(dòng)：

　　反向偏置二極管：電池以另一種方式連接時(shí)，結(jié)處的“耗盡區(qū)”變寬，因此沒(méi)有電流流動(dòng)。

　　在晶體管中，我們有三層交替排列的半導(dǎo)體(p-n-p或n-p-n)，得到 兩個(gè)路口，有趣的事情可能發(fā)生。(場(chǎng)效應(yīng)管略微 不同，有額外的金屬和氧化物層，但仍然 本質(zhì)上是一個(gè) n-p-n 或 p-n-p 三明治。晶閘管只是下一步 序列： 四 半導(dǎo)體層，再次交替排列 給我們 p-n-p-n(或 n-p-n-p，如果你交換它) 三 它們之間的交匯點(diǎn)。陽(yáng)極連接到外p層， 陰極到外N層，柵極到內(nèi)部p 圖層，如下所示：

　　晶閘管就像兩個(gè)連接在一起的結(jié)二極管，但與內(nèi)層之一(“柵極”)有額外的連接。

　　您可以看到這類似于串聯(lián)的兩個(gè)結(jié)二極管，但在底部有額外的柵極連接。 就像二極管一樣，晶閘管也是整流器：它只在一個(gè)方向上導(dǎo)電。你不能簡(jiǎn)單地通過(guò)串聯(lián)兩個(gè)二極管來(lái)制造晶閘管：額外的柵極連接意味著它的意義遠(yuǎn)不止于此。如果您非常熟悉電子器件，您會(huì)注意到晶閘管和晶閘管之間的相似之處 肖克利二極管 (一種雙二極管 四個(gè)交替半導(dǎo)體層，由晶體管先驅(qū)發(fā)明 威廉·肖克利 1956年)。晶閘管是從肖克利的晶體管和二極管工作演變而來(lái)的， 由 朱厄爾·詹姆斯·埃伯斯, 誰(shuí)開(kāi)發(fā)了我們接下來(lái)將要介紹的雙晶體管模型。

　　插圖：通用電氣于 1957 年 7 月推出了第一個(gè)商業(yè)上成功的晶閘管(當(dāng)時(shí)稱為可控硅整流器)，這要?dú)w功于羅伯特·霍爾、尼克·霍洛尼亞克、F. W. “比爾” 古茨維勒、 等。這是比爾·古茨維勒(Bill Gutzwiller)的一項(xiàng)專利中晶閘管的基本例證。藝術(shù)品來(lái)自 美國(guó)專利3，040，270：包括變頻振蕩器的可控硅整流電路 由美國(guó)專利商標(biāo)局提供。

　　晶閘管就像兩個(gè)晶體管

　　不太明顯的是，這四層就像兩層一樣工作 晶體管(n-p-n和p-n-p)連接在一起，因此 一個(gè)輸出形成另一個(gè)的輸入。大門服務(wù) 作為一種“啟動(dòng)電機(jī)”來(lái)激活它們。

　　晶閘管也像兩個(gè)連接在一起的晶體管，因此每個(gè)晶體管的輸出用作另一個(gè)晶體管的輸入。

　　晶閘管的三種狀態(tài)

　　那么這個(gè)東西是如何工作的呢?我們可以把它分成三種可能的狀態(tài)，在所有三種狀態(tài)下，它要么完全關(guān)閉，要么完全打開(kāi)，這意味著它本質(zhì)上是一個(gè)二進(jìn)制的數(shù)字設(shè)備。要了解這些狀態(tài)的工作原理，記住二極管和晶體管會(huì)有所幫助：

　　正向阻止

　　通常，在沒(méi)有電流流入柵極的情況下，晶閘管關(guān)閉：沒(méi)有電流可以從 陰極的陽(yáng)極。為什么?將晶閘管想象成兩個(gè)二極管連接 一起。上二極管和下二極管均為正向偏置。 然而，這意味著中心的結(jié)是反向偏置的，因此電流無(wú)法 從上到下一路走來(lái)。此狀態(tài)稱為 向前 阻塞.雖然它類似于傳統(tǒng)二極管中的正向偏置，但沒(méi)有電流流動(dòng)。

　　反向阻塞

　　假設(shè)我們反轉(zhuǎn)陽(yáng)極/陰極連接?，F(xiàn)在您可能可以看到 上二極管和下二極管反向偏置，因此仍然沒(méi)有電流流過(guò)晶閘管。這是 叫 反向阻塞 (它類似于簡(jiǎn)單二極管中的反向偏置)。

　　前向傳導(dǎo)

　　第三種狀態(tài)是非常有趣的狀態(tài)。我們需要陽(yáng)極 正極和陰極負(fù)極。然后，當(dāng)電流流入柵極時(shí)，它 打開(kāi)下部晶體管，后者在上部晶體管上開(kāi)關(guān)， 哪個(gè)打開(kāi)下面的一個(gè)，依此類推。每個(gè)晶體管 激活另一個(gè)。我們可以將其視為一種內(nèi)在的， 正面反饋 其中兩個(gè)晶體管不斷相互饋送電流 直到它們都被完全激活，此時(shí)電流可以流過(guò)它們 從陽(yáng)極到陰極。此狀態(tài)稱為 前向傳導(dǎo) 這就是一個(gè) 晶閘管“閂鎖”(永久保持)打開(kāi)。一旦晶閘管被鎖定 像這樣，您不能簡(jiǎn)單地通過(guò)將電流移除到 柵極：此時(shí)，柵極電流無(wú)關(guān)緊要，您必須 中斷從陽(yáng)極流向 陰極，通常通過(guò)關(guān)閉整個(gè)電路的電源。不遵循嗎? 看看下面框中的動(dòng)畫(huà)，我希望它能說(shuō)清楚。

　　晶閘管如何鎖定

　　這個(gè)小動(dòng)畫(huà)是對(duì)晶閘管如何鎖定的簡(jiǎn)單總結(jié)。你會(huì)注意到 我重新繪制了晶閘管，使其看起來(lái)像兩個(gè)晶體管(頂部的p-n-p和下方的n-p-n)連接在一起 陽(yáng)極、陰極和柵極一起構(gòu)成三個(gè)外部連接。每個(gè)晶體管都起作用 作為對(duì)方的輸入。那么它是如何工作的呢?

　　在沒(méi)有電流流入柵極的情況下，晶閘管關(guān)閉，陽(yáng)極之間沒(méi)有電流流動(dòng) 和陰極。

　　當(dāng)電流流入柵極時(shí)，它有效地流入下部(n-p-n)晶體管的基極(輸入)， 打開(kāi)它。

　　一旦下部晶體管導(dǎo)通，電流就可以流過(guò)它，激活上部晶體管(p-n-p)的基極(輸入)，將其也打開(kāi)。

　　一旦兩個(gè)晶體管完全導(dǎo)通(“飽和”)，電流就可以一直流過(guò)它們——從陽(yáng)極到陰極的整個(gè)晶閘管。

　　由于兩個(gè)晶體管保持彼此導(dǎo)通，因此晶閘管保持導(dǎo)通(“鎖存器”)，即使柵極電流被移除。

　　晶閘管的種類

　　有點(diǎn)簡(jiǎn)化，這就是如何 晶閘管工作。有許多變化，包括 柵極關(guān)閉 (GTO) 設(shè)備 (可以通過(guò)柵極的作用打開(kāi)或關(guān)閉)，AGT(陽(yáng)極柵晶閘管) 具有通往陽(yáng)極附近內(nèi)部n型層(而不是陰極附近的p型層)的柵極的器件， 光電晶閘管，其中底座被光激活，以及各種其他。但它們都以大致相似的方式工作， 柵極使一個(gè)晶體管跳閘，然后使另一個(gè)晶體管跳閘。