사이리스터

사이리스터 4개(또는 그 이상)의 교대 N-P-N-P 층을 갖는 양극성 전도성 반도체 소자의 광범위한 분류입니다. 사이리스터에는 실리콘 제어 정류기(SCR), TRIAC, 게이트 끄기 스위치(GTO), 실리콘 제어 스위치(SCS), AC 다이오드(DIAC), 단접합 트랜지스터(UJT), 프로그램 가능 단접합 트랜지스터(PUT)가 포함됩니다. 이 섹션에서는 SCR만 검토합니다. GTO가 언급되었지만.

Shockley는 1950년에 4층 다이오드 사이리스터를 제안했습니다. 몇 년 후 General Electric에서 실현되지 않았습니다. SCR은 이제 와트에서 메가와트에 이르는 전력 수준을 처리하는 데 사용할 수 있습니다. 소신호 트랜지스터처럼 패키지된 가장 작은 장치는 거의 100VAC에서 100밀리암페어를 전환합니다. 가장 큰 패키지 장치는 직경이 172mm이며 10,000VAC에서 5600A를 전환합니다. 최고 전력 SCR은 직경이 수 인치(100mm)인 전체 반도체 웨이퍼로 구성될 수 있습니다.

실리콘 제어 정류기(SCR)

실리콘 제어 정류기(SCR):(a) 도핑 프로파일, (b) BJT 등가 회로.

실리콘 제어 정류기는 위의 그림(a)와 같이 게이트 연결이 있는 4층 다이오드입니다. 켜지면 전류의 한 극성에 대해 다이오드처럼 전도됩니다. 켜져 있지 않으면 비전도성입니다. 동작은 위의 그림(b)에서 등가의 복합 연결 트랜지스터로 설명됩니다. 게이트와 음극 단자 사이에 양의 트리거 신호가 적용됩니다. 이로 인해 NPN 등가 트랜지스터가 전도됩니다. 전도성 NPN 트랜지스터의 컬렉터는 낮게 당겨 PNP 베이스를 컬렉터 전압 쪽으로 이동시켜 PNP가 전도되도록 합니다. 전도성 PNP의 컬렉터가 높게 당겨지고 NPN 베이스가 컬렉터 방향으로 이동합니다. 이 긍정적인 피드백(재생)은 NPN의 이미 수행 중인 상태를 강화합니다. 또한 NPN은 이제 게이트 신호가 없는 경우에도 수행됩니다. SCR이 전도되면 양의 양극 전압이 존재하는 한 계속됩니다. 표시된 DC 배터리의 경우 이것은 영구적입니다. 그러나 SCR은 교류 또는 맥동 DC 공급 장치와 함께 가장 자주 사용됩니다. 양극에서 사인파의 양의 절반이 만료되면 전도가 중단됩니다. 더욱이, 대부분의 실용적인 SCR 회로는 차단 또는 정류하기 위해 0이 되는 AC 사이클에 의존합니다. SCR.

아래 그림 (a)는 SCR의 도핑 프로파일을 보여줍니다. NPN 트랜지스터의 등가 에미터에 해당하는 음극은 N+가 나타내는 것처럼 많이 도핑되어 있습니다. 양극도 고농도로 도핑되어 있습니다(P+). PNP 트랜지스터의 등가 이미 터입니다. 등가 트랜지스터의 베이스 및 컬렉터 영역에 해당하는 두 개의 중간 레이어는 덜 많이 도핑되어 있습니다:N- 및 P. 고전력 SCR의 이 프로파일은 상당한 직경의 전체 반도체 웨이퍼에 걸쳐 퍼질 수 있습니다.

사이리스터:(a) 단면, (b) 실리콘 제어 정류기(SCR) 기호, (c) 게이트 차단 사이리스터(GTO) 기호.

SCR 및 GTO에 대한 도식 기호는 위의 그림(b &c)에 나와 있습니다. 기본 다이오드 기호는 음극에서 양극으로의 전도가 다이오드와 같이 단방향임을 나타냅니다. 게이트 리드의 추가는 다이오드 전도의 제어를 나타냅니다. 게이트 끄기 스위치(GTO)에는 게이트 리드에 양방향 화살표가 있어 전도가 음의 펄스에 의해 비활성화될 수 있고 양의 펄스에 의해 시작될 수 있음을 나타냅니다.

유비쿼터스 실리콘 기반 SCR 외에도 실험적인 실리콘 카바이드 장치가 생산되었습니다. 탄화규소(SiC)는 더 높은 온도에서 작동하며 다이아몬드 다음으로 어떤 금속보다 열전도율이 높습니다. 이것은 물리적으로 더 작거나 더 높은 전력 지원 장치를 허용해야 합니다.

검토:

<울>

SCR은 사이리스터 4층 다이오드 제품군에서 가장 널리 사용되는 제품입니다.

SCR의 게이트에 양의 펄스가 가해지면 SCR이 전도됩니다. 게이트 펄스가 제거되어도 전도는 계속됩니다. 양극-음극 전압이 0으로 떨어질 때만 전도가 중단됩니다.

SCR은 연속 전도 때문에 AC 전원(또는 맥동 DC)과 함께 가장 자주 사용됩니다.

게이트에 음의 펄스를 인가하면 게이트 끄기 스위치(GTO)가 꺼질 수 있습니다.

SCR의 스위치 메가와트 전력, 최대 5600A 및 10,000V

관련 워크시트:

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사이리스터 워크시트