可控矽及其分類有哪幾種

概念

閘流體又叫可控矽(Silicon Controlled Rectifier， SCR)。自從20世紀50年代問世以來已經發展成了一個大的家族，它的主要成員有單向閘流體、雙向閘流體、光控閘流體、逆導閘流體、可關斷閘流體、快速閘流體，等等。

可控矽器件是一種非常重要的功率器件，可用來做高電壓和高電流的控制。可控矽器件主要用在開關方面，使器件從關閉或是阻斷的狀態轉換為開啟或是導通的狀態，反之亦然。可控矽器件與雙極型電晶體有密切的關係，二者的傳導過程皆牽涉到電子和空穴，但可控矽的開關機制和雙極電晶體是不同的，且因為器件結構不同，可控矽器件有較寬廣範圍的電流、電壓控制能力。現今的可控矽器件的額定電流可以從幾毫安到5000A以上，額定電壓可以超過10000V。下面將討論基本可控矽器件的工作原理，然後給出一些高功率和高頻率的可控矽器件。

結構

今天大家使用的是單向閘流體，也就是人們常說的普通閘流體，它是由四層半導體材料組成的，有三個PN接面，對外有三個電極〔圖2(a)〕：第一層P型半導體引出的電極叫陽極A，第三層P型半導體引出的電極叫控制極G，第四層N型半導體引出的電極叫陰極K。從閘流體的電路符號〔圖2(b)〕可以看到，它和二極體一樣是一種單方向導電的器件，關鍵是多了一個控制極G，這就使它具有與二極體完全不同的工作特性。

以矽單晶為基本材料的P1N1P2N2四層三端器件，起始於1957年，因為它的特性類似於真空閘流管，所以國際上通稱為矽晶體閘流管，簡稱閘流體T，又因為閘流體最初的在靜止整流方面，所以又被稱之為矽可控整流元件，簡稱為可控矽SCR。

在效能上，可控矽不僅具有單向導電性，而且還具有比矽整流元件(俗稱"死矽")更為可貴的可控性。它只有導通和關斷兩種狀態。

可控矽能以毫安級電流控制大功率的機電裝置，如果超過此頻率，因元件開關損耗顯著增加，允許通過的平均電流相降低，此時，標稱電流應降級使用。

可控矽的優點很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍數高達幾十萬倍反應極快，在微秒級內開通、關斷無觸點執行，無火花、無噪音效率高，成本低等等。

可控矽的弱點:靜態及動態的過載能力較差容易受干擾而誤導通。

可控矽從外形上分類主要有:螺栓形、平板形和平底形。

可控矽的分類

可控矽有多種分類方法。

（一）按關斷、導通及控制方式分類：可控矽按其關斷、導通及控制方式可分為普通可控矽、雙向可控矽、逆導可控矽、門極關斷可控矽（GTO）、BTG可控矽、溫控可控矽和光控可控矽等多種。

（二）按引腳和極性分類：可控矽按其引腳和極性可分為二極可控矽、三極可控矽和四極可控矽。

（三）按封裝形式分類：可控矽按其封裝形式可分為金屬封裝可控矽、塑封可控矽和陶瓷封裝可控矽三種類型。其中，金屬封裝可控矽又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種塑封可控矽又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。

（四）按電流容量分類：可控矽按電流容量可分為大功率可控矽、中功率可控矽和小功率可控矽三種。通常，大功率可控矽多采用金屬殼封裝，而中、小功率可控矽則多采用塑封或陶瓷封裝。

(五）按關斷速度分類：可控矽按其關斷速度可分為普通可控矽和高頻（快速）可控矽。