[科普中國]-光控晶閘管

光控晶閘管又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長的光照信號來代替電信號對器件進行觸發(fā)。光控晶閘管的伏安特性和普通晶閘管一樣，只是隨著光照信號變強其正向轉(zhuǎn)折電壓逐漸變低。1

簡述光控晶閘管又稱光觸發(fā)晶閘管，它是一種以光信號代替電信號來進行觸發(fā)導(dǎo)通的特殊觸發(fā)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(fā)方式不同。而由于它采用光信號觸發(fā)，避免了主回路對控制回路的干擾，適用于要求信號源與主回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。2

光控晶閘管是利用一定波長的光照信號控制的開關(guān)器件，其結(jié)構(gòu)也是由四層半導(dǎo)體(PNPN)構(gòu)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(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器作為觸發(fā)光源。

結(jié)構(gòu)光控晶閘管也稱GK型光開關(guān)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。由于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(jié)構(gòu)與普通晶閘管一樣，是由4層PNP型器件構(gòu)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，光控晶閘管有受光窗口，還有兩條引腳和殼體，酷似光電二極管。3

工作原理當(dāng)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——光電二極管的光電流；

Ia——-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的電流放大系數(shù)。

由上式可知，Ia與I1成正比，即當(dāng)光電二極管的光電流增大時，光控晶閘管的輸出電流也相應(yīng)增大，同時I1的增大，使VT1、VT2的電流放大系數(shù)a1、a2也增大。當(dāng)a1與a2之和接近于1時，光控晶閘管的電流達到最大，即完全導(dǎo)通。

能使光控晶閘管導(dǎo)通的最小光照度，稱為導(dǎo)通光照度。光控晶閘管與普通晶閘管一樣，一經(jīng)觸發(fā)，即成通導(dǎo)狀態(tài)。只要有足夠強度的光源照射一下管子的受光窗口，它就立即成為通導(dǎo)狀態(tài)，而后即使撤離光源也能維持導(dǎo)通，除非加在陽極和陰極之間的電壓為零或反相才能關(guān)閉。3

特性為了使光控晶閘管能在微弱的光照下觸發(fā)導(dǎo)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(dǎo)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(fā)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左右的激光，都是光控晶閘管較為理想的光源。3

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

劉寶成 - 副教授 - 內(nèi)蒙古民族大學(xué)