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PNPN二极管或肖克利二极管

在本教程中，我们将学习肖克利二极管。尽管肖克利二极管的模型技术在制造其他类型的可控硅，如可控硅，DIAC和可控硅等方面是非常有用的，但它在商业上是不可获得的(在1950年停止生产)，并不是特别有用。

它是可控硅家族器件的第一个成员，以发明者威廉·布拉德福德·肖克利命名。一旦我们理解了这个二极管的基本操作，我们就很容易理解晶闸管中涉及的下一个概念。让我们知道肖克利的事二极管的工作和应用。

大纲

肖克利二极管或PNPN二极管是一个四层(P-N-P-N)，两个端子(即阳极和阴极)的半导体开关器件。它也被称为四层二极管。它的功能就像一个正常的二极管，没有任何触发输入，在反向偏置条件下，没有电流流过它，在正向偏置条件下，当通过它的电压大于它的击穿电压时，电流流过它。

这些二极管只有两种状态，要么是ON，要么是OFF，这就是为什么它们被归类为晶闸管。肖克利二极管的基本结构、两个晶体管类比和符号如下图所示。

这种二极管的结构很简单:它是通过连接四层形成PNPN结来构建的。这个二极管使用两个晶体管的等效电路如图所示，其中晶体管的集电极T1连接到T2的基部。

结J1形成于T1的发射极基极结，J2形成于T1和T2之间共接的基极集电极结，J3形成于T2的发射极基极结。因此，作为基极发射极结，J1和J3必须是正向偏置的，作为集电极基极结，J2必须是反向偏置的线性操作。

如上所述，这些二极管由三个结J1, J2和J3组成。当电压以这样一种方式施加到这个二极管上，阳极相对于阴极是正的，结J1和J3是正向偏置，J2是反向偏置。

直到二极管上的电压小于开路电压，作为开路开关，二极管显示出非常高的电阻，不允许电流通过它。一旦击穿电压达到(随着正向电压的增加)，由于结J2的击穿，它呈现出一个非常低的电阻。

因此，它的作用就像一个短路，并允许电流流动，直到电流达到二极管的保持电流水平。这个流过二极管的正向电流取决于施加的电压和外部负载电阻。下图显示了肖克利二极管在导态和非导态时的VI特性，当电压大于开断过电压VBO时，导态电流才会流动。

当阳极相对于阴极是负的，结J1和J3是反向偏置，结J2是正向偏置。如果反向偏置电压升高(超过肖克利二极管的击穿电压)，J1和J3为反向偏置，则反向电流将通过二极管，如图所示。

这种反向电流产生热量，进一步这可能会破坏整个二极管。因此，肖克利二极管绝不能在电压等于反向击穿电压的反向偏置状态下工作。

一旦肖克利二极管是ON，它就像一个闭合开关提供一个非常低的电阻的电流流动。为了关闭二极管(或作为一个开放的开关)，施加的电压必须降低到一个值，这样流过二极管的电流小于二极管的保持电流IH。在这种状态下，结J2从反向击穿状态恢复到高电阻值。

肖克利二极管主要用于开关应用。下面讨论了肖克利二极管的两种重要应用:弛豫振荡器和触发开关。

下图显示了使用肖克利二极管的松弛振荡器电路。在这种情况下，二极管通过电容电源与电源电池连接。

当电池电压施加到电路上时，电容器通过电阻r充电。当施加的电压或通过电容器的电压大于肖克利二极管的开路电压时，它就成为开路开关。

这导致迅速放电电容通过二极管。当通过二极管的电流小于二极管的保持电流时，二极管被关闭，电容再次充电。电容器的电压如下图所示，参考电压大于零伏特，因为电容器不会完全放电。

肖克利二极管最常见的应用是开关电路，打开可控硅。在下面的电路中，可控硅由肖克利二极管触发。电阻式和电容式RC网络由直流电源供电，驱动肖克利二极管。

当VDC应用时，肖克利正向偏置，同时电容开始通过电阻充电。当电容器的充电电压达到二极管的击穿电压时，二极管开始导电，电容器通过二极管开始放电。

肖克利二极管的导通驱动可控硅进入ON状态，然后蜂鸣器发出报警。一旦可控硅打开，它将保持在闭锁或ON状态，直到电源被移除或整流技术应用于可控硅。因此，没有门电路或肖克利二极管电路的影响，使可控硅关。而可控硅的触发时间是通过选择合适的电容和电阻值来控制的。