
【電】 four-layer device
four
【醫】 quadri-; Quat; quattuor; tetra-
layer; region; stage; story; stratum; tier
【計】 layer
【醫】 coat; lamella; lamellae; lamina; laminae; layer; strata; stratum
component; element; organ
【計】 E
【化】 element
在電子工程領域,"四層元件"(Four-Layer Device)指具有四個交替摻雜半導體層(通常為PNPN結構)的固态電子器件。其核心特征是通過内部正反饋機制實現電流的開關控制,常見于大功率應用場景。以下是詳細解析:
四層元件(Four-Layer Device)
标準英文對應術語為Thyristor(晶閘管)或Silicon Controlled Rectifier, SCR(可控矽整流器)。其物理結構由四層半導體(P-N-P-N)構成三個PN結(J1/J2/J3),引出陽極(A)、陰極(K)和門極(G)三個電極。該結構可通過門極電流觸發導通,屬于半控型器件 。
當陽極電壓低于轉折電壓且門極無觸發信號時,J2結處于反偏,器件呈高阻态(正向阻斷)。
門極注入電流引發載流子倍增效應,使J2結擊穿,四層結構進入飽和導通(latched state),此時壓降低至1-2V 。
需将陽極電流降至維持電流($I_H$)以下,或施加反向電壓強制關斷。
權威行業報告指出,四層器件在10kV以上高壓領域市占率超80% 。
類型 | 英文術語 | 特性差異 |
---|---|---|
單向晶閘管 | SCR | 僅正向導通 |
雙向晶閘管 | TRIAC | 雙向對稱導通 |
門極關斷晶閘管 | GTO (Gate Turn-Off) | 門極負脈沖關斷 |
集成門極換流 | IGCT | 硬驅動關斷能力,適用6kV系統 |
學術定義參考:
IEEE标準協會将四層結構定義為"具有再生開關特性的多結半導體器件"(IEEE Std 100-2000),其開關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$alpha_1,alpha_2$為共基極電流增益,$C_j$為結電容 。
權威來源:
“四層元件”是電子工程領域的一個術語,主要指由四層半導體材料構成的電子器件,常見于晶閘管(thyristor)等開關型元件。以下是詳細解釋:
四層元件的核心結構為PNPN 排列,即交替的P型和N型半導體層(例如P-N-P-N)。這種結構形成兩個等效晶體管(Q1和Q2):上層為PNP型,下層為NPN型,中間兩層由兩者共用。
四層元件多用于電力控制、整流電路、過壓保護等,例如調光器、電機調速器等。其快速開關特性適合高功率場景。
需注意“四層元件”在不同語境下可能被混淆,例如:
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