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基本四层器件

发布时间:2011/12/17 11:57:28 访问次数:1190

     基本晶闸管是一种具有双端子(即阳极和阴极)的四层器件。它是由四层半导体所构成,形成PNPN结构。这个元件的作用就像开关一样,而且它一直保持在截止状态,直到正向电压到达一定数值,然后它才会开启及导通。导通状态会持续到电流下降到一定数值之前。一般较为人熟悉的基本晶闸管有硅单边开关(SUS)、肖特基二极管或是四层二极管。
    在学习完本节后,找们应该能够:说明四层二极管的基本结构和工作原理;辨识四层二极管的符号;定义正向转折电压;定义保持电流;定义切换电流;参与讨论相关的应用。
    1.  四层二极管
    四层二极管,也是众所皆知的肖特基二极管和SUS是晶闸管(thyristor)的一种,而晶闸管则是一种由四个半导体层所构成的元件。四层二极管的基本结构和符号如图11.1所示。
   PNPN构造可以由一个包含PNP晶体管和NPN晶体管的等效电路表示,如图11.2(a)。上面的PNP层形成Q1而下面的NPN层形成Q2,两个中间层由两个等效晶体管共用。请注意,Q1的基极一发射极结对应到图11.1中的PN结1,而Q2的基极一发射极结对应到PN结3,Q1和Q2两者的基极一集电极结则对应到PN结2。

                    
    当在阳极施加较阴极高的电压时,如图11.2(b)所示,Q1和Q2的基极一发射极结(图11. l(a)中的PN结1和3)为正向偏压,而共用的基极一集电极结(图11. l(a)中的PN结2)为反向偏压。因此这两个等效晶体管都处于线性工作区。

                  
    四层二极管中的各电流显示在图11.3中的等效电路。在低偏压等级的情况下,只有很小的阳极电流,因此它会处于截止状态或是正向阻止区域(forward-blocking region)。

                  
    2.正向转折电压
    四层二极管的工作原理看起来有些奇特,因为当它正向偏压时,基本上仍像一个开关开路。如前所述,有一个正向偏压区域,称为正向阻止区,在这区域内此元件具有非常高的芷向电阻(理想是开路状态)所以是处于截止状态。正向阻止区域是从VAK-OV到一个VAK值的范围,此值称为正向转折电压(forward-breakovervoltage)。这可由图11.4中的四层二极管特性曲线显示出来。

               
    当VAK由O开始增加,阳极电流IA会逐渐地增加,如图所示。IA持续增加到达某个值,此时,IA=IS,即为切换电流。在这一点上,VAK=VBR(F),且内部的晶体管构造变成饱和状态。当这种情况发生时,正向电压降会瞬间降到一个很低的值,且四层二极管将进入图11.4所示的正向导通区域。此时元件处于导通状态,其动作就像一个闭合的开关。当阳极电流下降到低于保持电流时,元件才会关闭。
    3.保持电流
    一旦四层二极管导通(位于导通状态),NE5532DR它会一直持续导通直到阳极电流降低至一定的等级之下,此等级称为保持电流IH。这个参数在图11.4的特性曲线中也有标示出来。当IA低于IH,元件会迅速地切换回到截止状态,而进入正向阻止区域。
    4.切换电流
    在元件从正向阻止区域(截止状态)切挨到正向导通区域(导通状态)时的阳极电流值,即称为切换电流Is。这个电流值永远小于保持电流IH。
   

     基本晶闸管是一种具有双端子(即阳极和阴极)的四层器件。它是由四层半导体所构成,形成PNPN结构。这个元件的作用就像开关一样,而且它一直保持在截止状态,直到正向电压到达一定数值,然后它才会开启及导通。导通状态会持续到电流下降到一定数值之前。一般较为人熟悉的基本晶闸管有硅单边开关(SUS)、肖特基二极管或是四层二极管。
    在学习完本节后,找们应该能够:说明四层二极管的基本结构和工作原理;辨识四层二极管的符号;定义正向转折电压;定义保持电流;定义切换电流;参与讨论相关的应用。
    1.  四层二极管
    四层二极管,也是众所皆知的肖特基二极管和SUS是晶闸管(thyristor)的一种,而晶闸管则是一种由四个半导体层所构成的元件。四层二极管的基本结构和符号如图11.1所示。
   PNPN构造可以由一个包含PNP晶体管和NPN晶体管的等效电路表示,如图11.2(a)。上面的PNP层形成Q1而下面的NPN层形成Q2,两个中间层由两个等效晶体管共用。请注意,Q1的基极一发射极结对应到图11.1中的PN结1,而Q2的基极一发射极结对应到PN结3,Q1和Q2两者的基极一集电极结则对应到PN结2。

                    
    当在阳极施加较阴极高的电压时,如图11.2(b)所示,Q1和Q2的基极一发射极结(图11. l(a)中的PN结1和3)为正向偏压,而共用的基极一集电极结(图11. l(a)中的PN结2)为反向偏压。因此这两个等效晶体管都处于线性工作区。

                  
    四层二极管中的各电流显示在图11.3中的等效电路。在低偏压等级的情况下,只有很小的阳极电流,因此它会处于截止状态或是正向阻止区域(forward-blocking region)。

                  
    2.正向转折电压
    四层二极管的工作原理看起来有些奇特,因为当它正向偏压时,基本上仍像一个开关开路。如前所述,有一个正向偏压区域,称为正向阻止区,在这区域内此元件具有非常高的芷向电阻(理想是开路状态)所以是处于截止状态。正向阻止区域是从VAK-OV到一个VAK值的范围,此值称为正向转折电压(forward-breakovervoltage)。这可由图11.4中的四层二极管特性曲线显示出来。

               
    当VAK由O开始增加,阳极电流IA会逐渐地增加,如图所示。IA持续增加到达某个值,此时,IA=IS,即为切换电流。在这一点上,VAK=VBR(F),且内部的晶体管构造变成饱和状态。当这种情况发生时,正向电压降会瞬间降到一个很低的值,且四层二极管将进入图11.4所示的正向导通区域。此时元件处于导通状态,其动作就像一个闭合的开关。当阳极电流下降到低于保持电流时,元件才会关闭。
    3.保持电流
    一旦四层二极管导通(位于导通状态),NE5532DR它会一直持续导通直到阳极电流降低至一定的等级之下,此等级称为保持电流IH。这个参数在图11.4的特性曲线中也有标示出来。当IA低于IH,元件会迅速地切换回到截止状态,而进入正向阻止区域。
    4.切换电流
    在元件从正向阻止区域(截止状态)切挨到正向导通区域(导通状态)时的阳极电流值,即称为切换电流Is。这个电流值永远小于保持电流IH。
   

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