动画讲解晶闸管原理

在地球上远距离传输电力，你觉得用交流电和直流电哪个成本更低？我们模拟传输电力的过程，发电厂发出三相交流电，然后进行升压，远距离传输到目的地，在降压提供家庭供电，这个过程需要用到三根线，而且损耗会偏大。另一种方式则是将三厢交流电升压整流为高压直流电，中间远距离传输只需要两根线，对比之下，直流电在远距离传输少了一根线，而且损耗直流电更有优势，所以直流电的传输成本会更低。但这里最难的地方就是中间整流转化的部分，这里用到了至关重要的东西金闸管。下面我们来看一下金闸管是如何工作的，它的结构是由两层P区、两层N区交替叠加组合而成。为了方便理解，先看两层PN的工作原理，PN两种半导体之间会形成耗进程，负极接N区，正极接P区，属于正向偏置，电子可以移动电流导通。如果。我反过来接耗近成内间电场增宽，电子无法跨越，也就是电流截止，那么这个就是二极管单向导通的原理。再来看三极管，它又叫晶体管，它的结构是NPN型，中间会有两道耗近层，当两端接上电源时，无论是正接或者反接，总有耗尽层会增大，电流都不导通，灯泡无法点亮。要想使三极管导通，需要在发射极和机极连接一个次激电源，先让前两个PN区域导通，使得小部分电子移动到中间，这时候大部分电子顺势进入，到达右侧P区，此时三极管整体就导通了，一旦把次级电源断开，三极管也会关闭。所以想要三极管一直保持导通，就需要有次级电源一直持续供电，那这会造成很大的功率损耗。了解完二极管和三极管，再来理解金闸管就容易多了，金闸管就是在一块纯规中交替掺杂形成PNPN型。同样在相连区。域会形成耗近程，我们连接电源无论是哪个方向都无法导通，如果想让金闸管导通，就必须打破这个耗近程。解决方法依然采用刺激电源，刺激电源会把大量的电子送到P区，很快P区就被电子占满。现在的P区就像把自己伪装成N区，看一下金闸管的整体，现在下面三层全都是N区，而上面是P区，也就是现在的金闸管相当于变成一个二极管，这时再施加一个正向偏置的电压，它就能完全导通了。这个时候即使把刺激电源去掉，金闸管依然可以正常导通，也就是说金闸管只需要在激活的时候才需要刺激电源。那如果要控制金闸管关闭，需要怎么做呢？关闭金闸管的唯一方法就是给它施加反向电压，这里可以使用LC震荡器，图中示意的是简化的LC震荡器工作时，内部的电子会在电容和电感之间反复转换。这就意味着电路中。的电压也会如图所示，震荡把它接入到晶闸管电路中，由于电压在波动，一旦处于反向偏置，进闸管就会关闭了。总结进闸管的特点，不需要刺激电源持续供电，一旦激活就能一直工作。而且进闸管控制灵敏，反应快，能在高电压、大电流的环境下工作，所以在高压直流输电的过程中可以节省大量的电力。

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