
【电】 four-layer device
four
【医】 quadri-; Quat; quattuor; tetra-
layer; region; stage; story; stratum; tier
【计】 layer
【医】 coat; lamella; lamellae; lamina; laminae; layer; strata; stratum
component; element; organ
【计】 E
【化】 element
在电子工程领域,"四层元件"(Four-Layer Device)指具有四个交替掺杂半导体层(通常为PNPN结构)的固态电子器件。其核心特征是通过内部正反馈机制实现电流的开关控制,常见于大功率应用场景。以下是详细解析:
四层元件(Four-Layer Device)
标准英文对应术语为Thyristor(晶闸管)或Silicon Controlled Rectifier, SCR(可控硅整流器)。其物理结构由四层半导体(P-N-P-N)构成三个PN结(J1/J2/J3),引出阳极(A)、阴极(K)和门极(G)三个电极。该结构可通过门极电流触发导通,属于半控型器件 。
当阳极电压低于转折电压且门极无触发信号时,J2结处于反偏,器件呈高阻态(正向阻断)。
门极注入电流引发载流子倍增效应,使J2结击穿,四层结构进入饱和导通(latched state),此时压降低至1-2V 。
需将阳极电流降至维持电流($I_H$)以下,或施加反向电压强制关断。
权威行业报告指出,四层器件在10kV以上高压领域市占率超80% 。
类型 | 英文术语 | 特性差异 |
---|---|---|
单向晶闸管 | SCR | 仅正向导通 |
双向晶闸管 | TRIAC | 双向对称导通 |
门极关断晶闸管 | GTO (Gate Turn-Off) | 门极负脉冲关断 |
集成门极换流 | IGCT | 硬驱动关断能力,适用6kV系统 |
学术定义参考:
IEEE标准协会将四层结构定义为"具有再生开关特性的多结半导体器件"(IEEE Std 100-2000),其开关特性由以下微分方程描述:
$$ frac{dI}{dt} = frac{alpha_1 I + alpha_2 I + I_G}{C_j} $$
其中$alpha_1,alpha_2$为共基极电流增益,$C_j$为结电容 。
权威来源:
“四层元件”是电子工程领域的一个术语,主要指由四层半导体材料构成的电子器件,常见于晶闸管(thyristor)等开关型元件。以下是详细解释:
四层元件的核心结构为PNPN 排列,即交替的P型和N型半导体层(例如P-N-P-N)。这种结构形成两个等效晶体管(Q1和Q2):上层为PNP型,下层为NPN型,中间两层由两者共用。
四层元件多用于电力控制、整流电路、过压保护等,例如调光器、电机调速器等。其快速开关特性适合高功率场景。
需注意“四层元件”在不同语境下可能被混淆,例如:
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