拉西斯特是微小的電子元件 改變了世界：你會在 一切從 計(jì)算器 和 計(jì)算機(jī) 自 電話, 收音機(jī)和 助聽器。它們用途廣泛，但這并不意味著它們可以做到 萬事.雖然我們可以使用它們來打開微小的電流和 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)，它們在處理時(shí)不是很有用 更大的電流。另一個缺點(diǎn)是它們會關(guān)閉 一旦開關(guān)電流被移除，這意味著 它們在您想要的警報(bào)等設(shè)備中不是很有用 電路觸發(fā)并無限期保持開啟狀態(tài)。對于這類工作， 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。有些人 使用術(shù)語 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。

　　三個連接

　　那么什么是晶閘管呢?這是一個電子 具有三個引線的組件，稱為 陽極 (正極端子)， 陰極 (負(fù)極端子)，以及 門.這些有點(diǎn)類似 到三個引線上的一個 晶體管，你會記得它被稱為 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(在場效應(yīng)晶體管或FET中)。 在傳統(tǒng)晶體管中，三個引線之一(基極)起作用 作為調(diào)節(jié)彼此之間流動的電流量的控件 兩個線索。晶閘管也是如此：柵極控制 在陽極和陰極之間流動的電流。 (值得注意的是，你可以得到 thryistors 有兩四個引線，以及三個引線。但我們在保持 這里的事情很簡單，所以我們只討論最常見的品種。

　　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，它既充當(dāng) 開關(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。這是一個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，只是我們在柵極上施加一個小電壓以產(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 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到了他的錯誤并退后一步)。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 陰極的陽極。換句話說，晶閘管保持(“鎖存器”)打開 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關(guān)之類的東西中使用它們， 速度控制 電動機(jī), 家用調(diào)光開關(guān)、汽車點(diǎn)火開關(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，電流要么流過它，要么不流過它，使其成為 電子等同于單行道。具有積極的聯(lián)系 對于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 愉快地穿過結(jié)點(diǎn)，正常的電流流動：

　　正向偏置二極管：電流流過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)成為電子和空穴無法跨越的巨大鴻溝 并且沒有電流流動：

　　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，因此沒有電流流動。

　　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 兩個路口，有趣的事情可能發(fā)生。(場效應(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 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：它只在一個方向上導(dǎo)電。你不能簡單地通過串聯(lián)兩個二極管來制造晶閘管：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的， 由 朱厄爾·詹姆斯·埃伯斯, 誰開發(fā)了我們接下來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)品來自 美國專利3，040，270：包括變頻振蕩器的可控硅整流電路 由美國專利商標(biāo)局提供。

　　晶閘管就像兩個晶體管

　　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 一個輸出形成另一個的輸入。大門服務(wù) 作為一種“啟動電機(jī)”來激活它們。

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

　　晶閘管的三種狀態(tài)

　　那么這個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，這意味著它本質(zhì)上是一個二進(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有所幫助：

　　正向阻止

　　通常，在沒有電流流入柵極的情況下，晶閘管關(guān)閉：沒有電流可以從 陰極的陽極。為什么?將晶閘管想象成兩個二極管連接 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，因此電流無法 從上到下一路走來。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，但沒有電流流動。

　　反向阻塞

　　假設(shè)我們反轉(zhuǎn)陽極/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，因此仍然沒有電流流過晶閘管。這是 叫 反向阻塞 (它類似于簡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)。我們需要陽極 正極和陰極負(fù)極。然后，當(dāng)電流流入柵極時(shí)，它 打開下部晶體管，后者在上部晶體管上開關(guān)， 哪個打開下面的一個，依此類推。每個晶體管 激活另一個。我們可以將其視為一種內(nèi)在的， 正面反饋 其中兩個晶體管不斷相互饋送電流 直到它們都被完全激活，此時(shí)電流可以流過它們 從陽極到陰極。此狀態(tài)稱為 前向傳導(dǎo) 這就是一個 晶閘管“閂鎖”(永久保持)打開。一旦晶閘管被鎖定 像這樣，您不能簡單地通過將電流移除到 柵極：此時(shí)，柵極電流無關(guān)緊要，您必須 中斷從陽極流向 陰極，通常通過關(guān)閉整個電路的電源。不遵循嗎? 看看下面框中的動畫，我希望它能說清楚。

　　晶閘管如何鎖定

　　這個小動畫是對晶閘管如何鎖定的簡單總結(jié)。你會注意到 我重新繪制了晶閘管，使其看起來像兩個晶體管(頂部的p-n-p和下方的n-p-n)連接在一起 陽極、陰極和柵極一起構(gòu)成三個外部連接。每個晶體管都起作用 作為對方的輸入。那么它是如何工作的呢?

　　在沒有電流流入柵極的情況下，晶閘管關(guān)閉，陽極之間沒有電流流動 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)， 打開它。

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

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

　　由于兩個晶體管保持彼此導(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 (可以通過柵極的作用打開或關(guān)閉)，AGT(陽極柵晶閘管) 具有通往陽極附近內(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， 柵極使一個晶體管跳閘，然后使另一個晶體管跳閘。