晶體管的工作條件和構(gòu)造原理

工作條件

1. 晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)短狀態(tài)。2. 晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。3. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽(yáng)極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。

4. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓(或電流)減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。從晶閘管的內(nèi)部分析工作過(guò)程：晶閘管是四層三端器件，它有J1.J2.J3三個(gè)PN結(jié)圖1，可以把它中間的NP分成兩部分，構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)合管圖2當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，為使晶閘管導(dǎo)通，必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。圖2中每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此，兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路，當(dāng)有足夠的門機(jī)電流Ig流入時(shí)，就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2;發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik;電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，設(shè)流過(guò)J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,晶閘管的陽(yáng)極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和：Ia=Ic1 Ic2 Ic0 或Ia=a1Ia a2Ik Ic0若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik=Ia Ig從而可以得出晶閘管陽(yáng)極電流為：I=(Ic0 Iga2)/(1-(a1 a2))(1—1)式硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖3所示。當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓，而門極未受電壓的情況下，式(1—1)中，Ig=0,(a1 a2)很小，故晶閘管的陽(yáng)極電流Ia≈Ic0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)晶閘管在正向陽(yáng)極電壓下，從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)，從而提高起點(diǎn)流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過(guò)PNP管的發(fā)射結(jié)，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)。這樣強(qiáng)烈的正反饋過(guò)程迅速進(jìn)行。從圖3，當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而(a1 a2)≈1時(shí)，式(1—1)中的分母1-(a1 a2)≈0,因此提高了晶閘管的陽(yáng)極電流Ia.這時(shí)，流過(guò)晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定。晶閘管已處于正向?qū)顟B(tài)。式(1—1)中，在晶閘管導(dǎo)通后，1-(a1 a2)≈0,即使此時(shí)門極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來(lái)的陽(yáng)極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后，門極已失去作用。

構(gòu)造原理

語(yǔ)音下面的討僅限于真空式電子管二極管：考慮一塊被加熱的金屬板，當(dāng)它的溫度達(dá)到攝氏800度以上時(shí)，會(huì)形成電子的加速運(yùn)動(dòng)，以至能夠擺脫金屬板本身對(duì)它們的吸引而逃逸到金屬表面以外的空間。若在這一空間加上一個(gè)十幾至幾萬(wàn)伏的正向電壓(在上面說(shuō)到的顯像管，陽(yáng)極上就加有7000--27000伏的高壓)，這些電子就會(huì)被吸引飛向正向電壓極，流經(jīng)電源而形成回路電流。二極管把金屬板(陰極)，加熱源(燈絲)，正向電壓極板(陽(yáng)極)封裝在一個(gè)適當(dāng)?shù)臍だ?，即上面說(shuō)的玻璃(或金屬，陶瓷)封裝殼，再抽成幾近真空，就是電子二極管。需要說(shuō)明的是由于制造工藝，雜質(zhì)附著以及材料本身等原因，管內(nèi)會(huì)殘留微量余氣，成品管都在管內(nèi)涂敷了一層吸氣劑。吸氣劑一般使用摻氮的蒸散型鋯鋁或鋯釩材料。除特殊用途外(如超高頻和高壓整流等)，為便于使用和增加一至性，均為兩只二極管，或二極三極，或三極三極以及二極五極等合裝在一個(gè)管殼內(nèi)，這就是復(fù)合管。 [6] 三極管二極管的結(jié)構(gòu)決定了它的單向?qū)щ姷男再|(zhì)，當(dāng)在陰極與陽(yáng)極之間再加上一個(gè)帶適當(dāng)電壓的極點(diǎn)，這個(gè)電壓就會(huì)改變陰極的表面電位，從而影響了陰極熱電子飛向陽(yáng)極的數(shù)量，這就是調(diào)制極，一般是用金屬絲做成螺旋狀的柵網(wǎng)，所以又把它稱為柵極。這就是閥門功能了。由此可以知道，當(dāng)作為被放大的信號(hào)電壓加在柵極----陰極之間時(shí)，由于它的變化必然會(huì)使陽(yáng)極電流發(fā)生相應(yīng)的變化，又由于陽(yáng)極電壓遠(yuǎn)高于陰極，因此柵陰極間微小的電壓變化同樣能使陽(yáng)極產(chǎn)生相應(yīng)的幾十至上百倍的電壓變化，這就是三極管放大電壓三極管信號(hào)的原理。四極管純粹意義的四極管只是在電子管的發(fā)展史上作為驗(yàn)證管出現(xiàn)過(guò)而沒(méi)有進(jìn)入實(shí)用，在商品功放里超過(guò)半數(shù)以上的機(jī)種用的是束射四極管。束射四極管全部是功率管，對(duì)功率管的要求是產(chǎn)生盡可能大的陽(yáng)極電流。束射四極管在電極的結(jié)構(gòu)上做了一些特殊的安排，使其在保持和其它功率管體積差別不大的前提下，能夠形成比其它功率管更大的陽(yáng)極電流。束射四極管的幾個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1. 陰極為橢圓型，這就增加了陰極的有效發(fā)射面積，從而增加了熱電子的發(fā)射量。2. 和三極管一樣，在抑制柵極和陽(yáng)極之間加有簾柵極，作用前面說(shuō)過(guò)了。3. 在簾柵極和和陽(yáng)極之間加了一對(duì)弓型金屬板(說(shuō)到重點(diǎn)了，注意下面的表述)，這就是集束屏。集束屏在管內(nèi)和陰極相連即與陰極等電位，它迫使已經(jīng)越過(guò)簾柵極的電子流只能沿弓型金屬板的開(kāi)口方向成束狀射向陽(yáng)極。