幾種特殊的可控硅及應用

快速可控硅
　　普通可控硅不能在較高的頻率下工作。因為器件的導通或關斷需要一定時間，同時陽極電壓上升速度太快時，會使元件誤導通；陽極電流上升速度太快時，會燒毀元件。人們在制造工藝和結構上采取了一些改進措施，做出了能適應于高頻應用的可控硅，我們將它稱為快速可控硅。它具有以下幾個特點。
一、關斷時間（toff）短
　　導通的可控硅，當切斷正向電流時。并不能馬上“關斷”，這時如立即加上正向電壓，它還會繼續(xù)導通。從切斷正向電流直到控制極恢復控制能力需要的時間，叫做關斷時間。用t0仟表示。
　　可控硅的關斷過程，實際上是儲存載流子的消失過程。為了加速這種消失過程，制造快速可控硅時采用了摻金工藝，把金摻到硅中減少基區(qū)少數(shù)載流子的壽命。硅中摻金量越多，t0仟越小，但摻金量過多會影響元件的其它性能。
二、導通速度快．能耐較高的電流上升率（dI／dt）
　　控制極觸發(fā)導通的可控硅�？偸窃诳拷�控制極的陰極區(qū)域首先導通，然后逐漸向外擴展，直到整個面積導通。大面積的可控硅需要50～1O0微秒以上才能全面積導通。初始導通面積小時，必須限制初始電流的上升速度，否則將發(fā)生局部過熱現(xiàn)象，影響元件的性能，甚至燒壞。高頻工作時這種現(xiàn)象更為嚴重。為此，仿造了集成電路的方法，在可控硅同一硅片上做出一個放大觸發(fā)信號用的小可控硅�？刂茦O觸發(fā)小可控硅后，小可控硅的初始導通電流將橫向經(jīng)過硅片流向主可控硅陰極，觸發(fā)主可控硅。從而實際強觸發(fā)，加速了元件的導通，提高了耐電流上升率的能力。
三、能耐較高的電壓上升率（dv／dt）
　　可控硅是由三個P—N結組成的。每個結相當于一個電容器。結電壓急劇變化時，就有很大的位移電流流過元件，它等效于控制極觸發(fā)電流的作用。可能使可控硅誤導通。這就是普通可控硅不能耐高電壓上升率的原因。
　　為了有效防止上述誤導通現(xiàn)象發(fā)生，快速可控硅采取了短路發(fā)射結結構。把陰極和控制極按一定幾何形狀短路。這樣一來，即使電壓上升率較高，可控硅的電流放大系數(shù)仍幾乎為零，不致使可控硅誤導通。只是在電壓上升率進一步提高，結電容位移電流進一步增大，在短路點上產(chǎn)生電壓降足夠大時，可控硅才能導通。
　　具有短路發(fā)射結結構的可控硅，用控制極電流觸發(fā)時。控制極電流首先也是從短路點流向陰極。只是當控制極電流足夠大，在短路點電阻上的電壓降足夠大，PN結正偏導通電流時，才同沒有短路發(fā)射結的元件一樣，可被觸發(fā)導通。因此，快速可控硅的抗干擾能力較好。
快　　速可控硅的生產(chǎn)和應用都進展很快。目前，已有了電流幾百安培、耐壓1千余伏，關斷時間僅為20微妙的大功率快速可控硅，同時還做出了最高工作頻率可達幾十千赫茲供高頻逆變用的元件。其產(chǎn)品廣泛應用于大功率直流開關、大功率中頻感應加熱電源、超聲波電源、激光電源、雷達調(diào)制器及直流電動車輛調(diào)速等領域。
逆導可控硅
以　　往的城市電車和地鐵機車為了便于調(diào)速采用直流供電，用直流開關動作增加或減小電路電阻，改變電路電流來控制車輛的速度。但它有不能平滑起動和加速。開關體積大、壽命短，而且低速運行時耗電大（減速時消耗在啟動電阻上）等缺點。自有了逆導可控硅，采用了逆導可控硅控制、調(diào)節(jié)車速，不僅克服了上述缺點，而且還降低了功耗，提高了機車可靠性。
　　逆導可控硅是在普通可控硅上反向并聯(lián)一只二極管而成（同做在一個硅片上。它的等效電路和符號如圖1所示。它的特點是能反向導通大電流。由于它的陽極和陰極接入反向并聯(lián)的二極管，可對電感負載關斷時產(chǎn)生的大電流、高電壓進行快速釋放。

　　可關斷可控硅用正控制極脈沖觸發(fā)導通的過程與普通可控硅完全一樣。元件導通以后，如果控制極加上足夠大的負脈沖，陽極電流會全部被拉到控制極流出。
　　P2-N2結無導通電流。這時。整個元件猶如一個電流消失后的截止晶體管P1N1P2。這就是可關控硅用負控制極脈沖關斷的基本原理�？申P斷可控硅的關斷速度，比普通可控硅快以在較高的頻率下工作。但它也具有不易制成大元件等缺點。主要應用于高壓直流開關、發(fā)動機裝置、高壓脈沖發(fā)生器、過電流保護電路等方面。
雙向可控硅
　　雙向可控硅最主要的特性是，不論端1接正、端接負。還是端1接負、端2接正。都可以用對于端2為正或負的控制極脈沖觸發(fā)導通，也就是可以用正或負的控制極脈沖控制兩個方向的導通。
　　有一點需要特別說明的是，雙向可控硅元件在交流回路中。導通側內(nèi)儲存的載流子會擴散到另一側，它的作用好像給阻斷的那一側加了控制極電流，可能使元件自動導通而失控。導通側電流下降越快，或阻斷側電壓上升越迅速，這種誤導通現(xiàn)象越嚴重。這方面的性能比兩個可控硅反并聯(lián)的電路差。應用時應注意。
　　雙向可控硅主要應用于交流控制電路。如溫度控制、燈光調(diào)節(jié)、防爆交流開關以及直流電機調(diào)速和換向等電路。