理论教育 晶闸管基本结构简介

晶闸管基本结构简介

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:晶闸管在通态时可以承受非常大的浪涌电流,而在阻态能承受非常高的电压,这两点的极限值在目前的所有器件中都是最高的,如果没有无法自关断这个严重的缺陷,那么晶闸管就是完美的电力半导体器件。这跟晶闸管的结构有密切关系。晶闸管的符号以及对应三个端子的定义如图3-42所示。图3-44 简化的晶闸管结构以及外电路连接晶闸管各部分的掺杂浓度如图3-45所示。图3-45 晶闸管各层掺杂浓度示意图

晶闸管基本结构简介

晶闸管在通态时可以承受非常大的浪涌电流,而在阻态能承受非常高的电压,这两点的极限值在目前的所有器件中都是最高的,如果没有无法自关断这个严重的缺陷,那么晶闸管就是完美的电力半导体器件。这跟晶闸管的结构有密切关系。

晶闸管也是一个三端器件,按照现有的应用习惯,其三个端子定义为阳极(A,anode)、阴极(K,cathode)和门极(G,gate)。晶闸管的符号以及对应三个端子的定义如图3-42所示。

实际上一个典型的晶闸管的结构如图3-43所示,一般从阳极到阴极的杂质半导体的性质为PNPN,因此存在3个PN结,从阳极到阴极依次为J1、J2和J3。此时,这3个结不再像晶体管那样有具体的名称。这3个PN结可以通过合金-扩散法或全扩散法形成,阳极、阴极和门极电极分别通过金属连接与对应的半导体层相连接。

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图3-42 晶闸管的符号和端子定义

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图3-43 晶闸管的典型结构示意图(www.daowen.com)

为了分析方便,这里把如图3-43所示的晶闸管简化成如图3-44所示的简化结构图,并认为各杂质半导体的掺杂浓度是均匀的,按照晶闸管在实际电路中的使用情况,图中还给出了用于晶闸管运行原理分析的外围电路,则流入晶闸管阳极的电流为IA,流出晶闸管阴极的电流为IK,流入晶闸管门极的电流为IG,晶闸管阳极到阴极之间的电压为UAK

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图3-44 简化的晶闸管结构以及外电路连接

晶闸管各部分的掺杂浓度如图3-45所示。其中与阳极和阴极相连的分别为重掺杂的P+和N+层,与门极相连的重掺杂P+层,此三层的厚度(在图中体现为宽度)都较小,剩下的一层为相对轻掺杂的层N-层,其厚度较大,从前面的分析可以知道厚度较大的轻掺杂对器件的耐压和通态特性都有显著的影响。

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图3-45 晶闸管各层掺杂浓度示意图

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