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可控硅器件是一种非常重要的功率器件，可用来作高电压和高电流的控制．可控硅器件主要用在开关方面，使器件从关闭或是阻断的状态转换为开启或是导通的状态，反之亦然．我们已经讨论过双极型晶体管的开关特性，利用基极电流驱动晶体管和MOS管，从截止模式转变为(wei)饱和模式的(de)开启状(zhuang)态，或(huo)是从饱和模式转变为(wei)截止模式的(de)关(guan)(guan)闭状(zhuang)态，可(ke)(ke)(ke)控(kong)硅器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)的(de)工作与双(shuang)极(ji)(ji)型(xing)晶体(ti)管有密切的(de)关(guan)(guan)系，二者(zhe)的(de)传导过程皆牵涉到(dao)(dao)电(dian)(dian)子和空(kong)穴，但可(ke)(ke)(ke)控(kong)硅器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)的(de)开关(guan)(guan)机制和双(shuang)极(ji)(ji)型(xing)晶体(ti)管是不同的(de)，且因为(wei)器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)结构(gou)不同，可(ke)(ke)(ke)控(kong)硅器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)有较宽广(guang)范围的(de)电(dian)(dian)流、电(dian)(dian)压控(kong)制能力，现(xian)今的(de)可(ke)(ke)(ke)控(kong)硅器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)的(de)额定电(dian)(dian)流可(ke)(ke)(ke)由(you)几(ji)毫安(mA)到(dao)(dao)超(chao)过5 000A;而额定电(dian)(dian)压更超(chao)过10000V.我们先讨(tao)论(lun)基本(ben)可(ke)(ke)(ke)控(kong)硅器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)的(de)工作原理，然后讨(tao)论(lun)一些(xie)高功(gong)率和高频率的(de)可(ke)(ke)(ke)控(kong)硅器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian).

基本特性

图(tu)5. 22(a)是一(yi)可(ke)控硅器(qi)(qi)(qi)(qi)件的横截面示意图(tu)，是一(yi)个四层p-n-p-n器(qi)(qi)(qi)(qi)件，其中有(you)三个串接(jie)的p-n结：J1、J2、J3与(yu)接(jie)触(chu)电(dian)极(ji)(ji)(ji)相(xiang)连(lian)的最外一(yi)层p层称(cheng)为阳极(ji)(ji)(ji)，另一(yi)边的n层称(cheng)为阴极(ji)(ji)(ji).这(zhei)个没有(you)额外电(dian)极(ji)(ji)(ji)的结构是个两端(duan)点的器(qi)(qi)(qi)(qi)件，被称(cheng)为p-n-p-n二极(ji)(ji)(ji)管．若另一(yi)称(cheng)为栅极(ji)(ji)(ji)的电(dian)极(ji)(ji)(ji)被连(lian)到内(nei)层的p层(p2)，所(suo)构成的三端(duan)点器(qi)(qi)(qi)(qi)件‘被称(cheng)为半导体控制整流器(qi)(qi)(qi)(qi)或可(ke)控硅器(qi)(qi)(qi)(qi)件

图(tu)5. 22(b)是(shi)一(yi)典(dian)型的可(ke)(ke)控硅器件(jian)掺(chan)杂浓度分布图(tu)，首先选一(yi)高阻(zu)值的n型硅片起(qi)始材料（n层(ceng)），再以一(yi)扩散步骤同(tong)时形成p1和(he)p2层(ceng)，最(zui)后用(yong)合金或(huo)扩散，在的一(yi)边形成n2层(ceng)，图(tu)5.22(c)是(shi)可(ke)(ke)控硅器件(jian)在热(re)平(ping)衡状态下的能带图(tu)，其中每一(yi)个结都尽(jin)层(ceng)，其内建电势由掺(chan)杂浓度决定，

图5. 23表示(shi)基(ji)本的(de)p-n-p-n二(er)极管(guan)电流—电压特(te)性(xing)，其展现出五(wu)个(ge)不同的(de)区域(yu)：

(o)—(1)：器件处于(yu)正(zheng)(zheng)向阻(zu)断或是关闭状态，具(ju)有很(hen)高的阻(zu)抗；正(zheng)(zheng)转(zhuan)折（或开关）发牛于(yu)dV/dl=o；在(zai)点(dian)l定义正(zheng)(zheng)向转(zhuan)折电压VBF和开关电流Is．

(1)—(2)：器(qi)件处于负电(dian)阻区域，也就是电(dian)流随电(dian)压急(ji)骤降低而(er)增加．

(2)—(3)：器件处于正向导通或开启状(zhuang)态，具有低阻抗，在点2处dV/dI=O，定义保持(chi)电流Ih和保持(chi)电压(holding voltage) Vh.

(o)—(4)：器件处于(yu)反(fan)向(xiang)附断状态。

(4)—(5)：器件处(chu)于反(fan)向击穿(chuan)状态(tai)，

因此(ci)，p-n-p-n二极(ji)管在正向(xiang)区域是个双稳态器(qi)件(jian)，以由高阻(zu)抗低(di)电流的关闭状态转换到低(di)阻(zu)抗高电流的开启状态，反之亦然，

要(yao)想(xiang)了解正向阻断特(te)性，我们应先将此器件视(shi)为(wei)以(yi)特(te)殊(shu)方式(shi)(shi)连(lian)接在一(yi)起(qi)的(de)一(yi)个p- n-p晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)和(he)n-p-n晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)，如图5.24所(suo)(suo)示(shi)，它们的(de)基(ji)区各自(zi)连(lian)接到对方的(de)集电(dian)区，由式(shi)(shi)(3)和(he)式(shi)(shi)(10)所(suo)(suo)表示(shi)射(she)、集、基(ji)极(ji)的(de)电(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)关系和(he)直流(liu)(liu)(liu)(liu)共基(ji)电(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)增(zeng)益(yi)，p-n-p晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)（晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)I，电(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)增(zeng)益(yi)a1）的(de)摹极(ji)电(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)为(wei)

其中I1是(shi)晶(jing)体管1的(de)漏电(dian)流ICBO，此基极(ji)电(dian)流是(shi)由n-p-n晶(jing)体管（晶(jing)体管2，电(dian)流增益a2）的(de)集电(dian)极(ji)所供应．n-p-n晶(jing)体管的(de)集电(dian)极(ji)电(dian)流可写为(wei)

其(qi)中I2是晶体管2的漏电流ICBO，由于(yu)IB1等于(yu)Ic2，可(ke)得出

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