詳解晶閘管的基本結構知識
發布時間:2018-05-23 責任編輯:lina
【導讀】一般地,具有PNPN四層三結結構的器件是晶閘管。嚴格來說,根據國際電工委員會(IEC)的標準定義,具有3個或者3個以上PN結(jie),其(qi)伏(fu)安(an)特(te)性(xing)至(zhi)少(shao)在(zai)一(yi)個(ge)象(xiang)限(xian)內(nei)具(ju)有(you)導(dao)通(tong)和(he)阻(zu)斷(duan)兩(liang)個(ge)穩(wen)定(ding)狀(zhuang)態(tai),並(bing)可(ke)以(yi)在(zai)兩(liang)個(ge)狀(zhuang)態(tai)之(zhi)間(jian)進(jin)行(xing)切(qie)換(huan)的(de)電(dian)力(li)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)為(wei)晶(jing)閘(zha)管(guan)。晶(jing)閘(zha)管(guan)可(ke)以(yi)分(fen)為(wei)很(hen)多(duo)類(lei)型(xing),比(bi)如(ru)內(nei)部(bu)存(cun)在(zai)反(fan)並(bing)聯(lian)二(er)極(ji)管(guan)的(de)逆(ni)導(dao)型(xing)晶(jing)閘(zha)管(guan)(RC-Thyristor),電流可雙向控製導通的雙向晶閘管(TRI-AC),門極關斷晶閘管(GTO)和門極換流晶閘管(GCT)等。
在實際應用,一般將普通的具有雙向阻斷能力、隻能控製正向導通的半控型晶閘管,直接稱為晶閘管,或者SCR(矽控整流器),而其他類型晶閘管根據它們的功能和特性命名。
晶(jing)閘(zha)管(guan)在(zai)通(tong)態(tai)時(shi)可(ke)以(yi)承(cheng)受(shou)非(fei)常(chang)大(da)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu),而(er)在(zai)阻(zu)態(tai)能(neng)承(cheng)受(shou)非(fei)常(chang)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya),這(zhe)兩(liang)點(dian)的(de)極(ji)限(xian)值(zhi)在(zai)目(mu)前(qian)的(de)所(suo)有(you)器(qi)件(jian)中(zhong)都(dou)是(shi)最(zui)高(gao)的(de),如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)無(wu)法(fa)自(zi)關(guan)斷(duan)這(zhe)個(ge)嚴(yan)重(zhong)的(de)缺(que)陷(xian),那(na)麼(me)晶(jing)閘(zha)管(guan)就(jiu)是(shi)完(wan)美(mei)的(de)電(dian)力(li)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)。這(zhe)跟(gen)晶(jing)閘(zha)管(guan)的(de)結(jie)構(gou)有(you)密(mi)切(qie)關(guan)係(xi)。
晶閘管也是一個三端器件,按照現有的應用習慣,其三個端子定義為陽極(A,anode)、陰極(K,cathode)和門極(G,gate)。晶閘管的符號以及對應三個端子的定義如圖1所示。

實際上一個典型的晶閘管的結構如圖2所示,一般從陽極到陰極的雜質半導體的性質為PNPN,因此存在3個PN結,從陽極到陰極依次為J1、J2和J3。此時,這3個結不再像晶體管那樣有具體的名稱。這3個PN結可以通過合金—擴散法或全擴散法形成,陽極、陰極和門極電極分別通過金屬連接與對應的半導體層相連接。

為了分析方便,這裏把如圖2所示的晶體管簡化成如圖3suoshidejianhuajiegoutu,bingrenweigezazhibandaotidechanzanongdushijunyunde,anzhaojingzhaguanzaishijidianluzhongdeshiyongqingkuang,tuzhonghaigeichuleyongyujingzhaguanyunxingyuanlifenxidewaiweidianlu,zeliurujingzhaguanyangjidedianliuweiIA,流出晶閘管陰極的電流為IK,流入晶閘管門極的電流為IG,晶閘管陽極到陰極之間的電壓為UAK。

晶閘管各部分的摻雜濃度如圖4所示。其中與陽極和陰極相連的分別為重摻雜的P+和N+層,與門極相連的重摻雜P+層,此三層的厚度(在圖中體現為寬度)都較小,剩下的一層為相對輕摻雜的層N-層,其厚度較大,而厚度較大的輕摻雜對器件的耐壓和通態特性都有顯著的影響。

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