光控晶閘管

簡述

光控晶閘管又稱光觸發晶閘管，它是一種以光信號代替電信號來進行觸發導通的特殊觸髮型晶閘管，其伏安特性曲線與普通晶閘管完全一樣，只是觸發方式不同。而由於它採用光信號觸發，避免了主迴路對控制迴路的干擾，適用於要求信號源與主迴路高度絕緣的大功率高壓裝置，如高壓直流輸電裝置、高壓核聚變裝置等。

光控晶閘管是利用一定波長的光照信號控制的開關器件，其結構也是由四層半導體(PNPN)構成。小功率光控晶閘管只有兩個電極(陽極A和陰極K)，而大功率光控晶閘管除陽極和陰極之外，還帶有光纜，光纜上裝有發光二極體或半導體雷射器作為觸發光源。

光控晶閘管也稱GK型光開關管，是一種光敏器件。通常晶閘管有3個電極，控制極G、陽極A和陰極K。由於光控晶閘管的控制信號來自光的照射，沒有必要再引出控制極，所以，只有兩個電極(陽極A和陰極K)。但其結構與普通晶閘管一樣，是由4層PNP型器件構成的。

光控晶閘管的外形及電路圖形符號如圖1所示。

從外形上看，光控晶閘管有受光視窗，還有兩條引腳和殼體，酷似光電二極體。

當在光控晶閘管的陽極加上正向電壓、陰極加上負向電壓時，如圖2-(1)所示的光控晶閘管電路可以等效成如圖2-(2)所示的電路。

由圖2-(2)可推算出

式中I₁——光電二極體的光電流；

I_a——-光控晶閘管的陽極電流，即光控晶閘管的輸出電流；

a₁，a₂—VT₁，VT₂的電流放大係數。

由上式可知，I_a與I₁成正比，即當光電二極體的光電流增大時，光控晶閘管的輸出電流也相應增大，同時I₁的增大，使VT₁、VT₂的電流放大係數a₁、a₂也增大。當a₁與a₂之和接近於1時，光控晶閘管的電流達到最大，即完全導通。

能使光控晶閘管導通的最小光照度，稱為導通光照度。光控晶閘管與普通晶閘管一樣，一經觸發，即成通導狀態。只要有足夠強度的光源照射一下管子的受光視窗，它就立即成為通導狀態，而後即使撤離光源也能維持導通，除非加在陽極和陰極之間的電壓為零或反相才能關閉。

為了使光控晶閘管能在微弱的光照下觸發導通，因此，必須使光控晶閘管在極小的控制電流下能可靠地導通。這樣，光控晶閘管受到了高溫和耐壓的限制，在一般的條件下，不可能與普通晶閘管一樣做成大功率的。

光控晶閘管除了觸發信號不同以外，其他特性基本與普通晶閘管相同，因此，在使用時可按照普通晶閘管的使用原則，只要注意它是光控這個特點就行了。光控晶閘管對光源的波長有一定的要求，即有選擇性。波長在0.8～0.9μm的紅外線及波長在1μm左右的雷射，都是光控晶閘管較為理想的光源。