SCR结构可控硅及闩锁效应

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SCR结构可控硅及闩锁效应
一、SCR可控硅介绍
可控硅又称晶闸管(thyristor)，最早由美国贝尔实验室发明，是由三个及以上pn结组成、具有开关特性的半导体器件的总称，通常使用最多的是三端可控整流器，GTO晶闸管及双向硅可控整流器。具有栅极的三端可控硅叫做SCR(Semiconductor Controlled Rectifier 可控整流器)。
SCR结构是在n型衬底(n1)两边用p杂质扩散形成p1、p2，然后在p2用n杂质形成n2区。上部p1区电极为阳极A, 下部n2区电极为阴极K，从p2区引出电极为栅极G。
SCR工作原理：
1，栅极开路时的情况
(1)，加AK正电压，此时J1, J3正偏，J2反偏。电流几乎为0，处于截止状态。当正向电压加大，在结J2的耗尽层形成大的电场，产生雪崩击穿导致电流急剧增大到IH，处于导通状态。为了维持导通状态，电流必须大于IH，所以称IH为维持电流(holding current )，此时电压为维持电压( holding voltage )。
(2)，加AK负电压，此时J1, J3反偏，J2正偏。电流几乎为0，处于截止状态。电压继续加大，产生反向击穿，其特性类似二极管反向特性，可理解为两个二极管串联时的反向击穿。

闩锁效应一旦发生，内部寄生SCR结构将被打开，并在VDD与VSS间形成低阻路径。结果就是产生大电流将器件损坏。如图交叉耦合晶体管模型中，有两个基本的触发条件：栅极电流和阳极与阴极间高电压。触发后其特征曲线类似可控硅导通状态，因为AK之间电压一直存在所以一旦导通电流将不受控制。

所以对可控硅进行改进，可在GK加反向脉冲电压，从而形成了电路断开(GTO)可控硅器件。