光控晶闸管

光控晶闸管又称光触发晶闸管，它是一种以光信号代替电信号来进行触发导通的特殊触发型晶闸管，其伏安特性曲线与普通晶闸管完全一样，只是触发方式不同。而由于它采用光信号触发，避免了主回路对控制回路的干扰，适用于要求信号源与主回路高度绝缘的大功率高压装置，如高压直流输电装置、高压核聚变装置等。

光控晶闸管是利用一定波长的光照信号控制的开关器件，其结构也是由四层半导体(PNPN)构成。小功率光控晶闸管只有两个电极(阳极A和阴极K)，而大功率光控晶闸管除阳极和阴极之外，还带有光缆，光缆上装有发光二极管或半导体激光器作为触发光源。

原则上光控晶闸管的基本原理和制造工艺与电触发晶闸管相似。但触发结构和触发方式有很大不同，即光控晶闸管采用光触发，在光敏区的P型区内产生的光载流于将四层PNPN开关器件打开，电触发晶闸管则由门板电流触发PNPN四层器件。但就是触发方式的差异，使二种器件实际的开关性能和制造工艺、生产成品率受到严重影响。光控晶闸与电触发晶闸管不同之处是在光控晶闸管中，必须使用非常微弱的光信号直接驱动，其门权触发信号的光能只有电触发能量的几十分之一。

通常晶闸管有三个电极：控制极G、阳极A和阴极C。而光控晶闸管由于其控制信号来自光的照射，没有必要再引出控制极，所以只有两个电极(阳极A和阴极C)。但它的结构与普通可控硅一样，是由四层PNPN器件构成。

光控晶闸管的外形如图（a）所示。其电路图形符号如图（b）所示。

七十年代未和八十年代初,主要在日本和美国许公司以直流输电和不同频率、不同电压等级的联网应用为目标而发光触发晶闸管，企图以减少晶闸管阀的各种元器件和零部件来提高系统的可靠性。

l979年12月东京电力公司在日本北海道本州间支流联网设备上已应用光控晶闸管。

1985年日立公司已开发出4000v／3000A光控晶闸管，计划用于直流输电。

到八十年代后期 西欧的西门子、ABB公司．俄罗斯、还有中国也相继开发、生产光控晶闸管．西安电力电子技术研究所由国家立项并资助，开发光控晶闸管并于88年通过国家组织的鉴定．但是由于光控晶闸管应用的局限性和制造技术的难度，更重要的是LTT器件参数与HYDC阀应用特性的固有矛盾，使光控晶闸管一直未能有突破性的发展，直至今日世界上仅有少数公司在生产。

当在光控晶闸管的阳极加上正向电压，阴极加上负向电压时，图（a）的光控晶闸管可以等效成图2(b)的电路。

由图（b)可推算出下式：

Ia = Il / [1-（a1+a2）]

式中， Il为光电二极管的光电流；Ia为光控晶闸管阳极电流，即光控晶闸管的输出电流；a1、a2分别为BGl、BG2的电流放大系数。

由上式可知，Ia与Il成正比，即当光电二极管的光电流增大时，光控晶闸管的输出电流也相应增大，同时Il的增大，使BGl、BG2的电流放大系数a1、a2也增大。当al与a2之和接近l时，光控晶闸管的Ia达到最大，即完全导通。能使光控晶闸管导通的最小光照度，称其为导通光照度。 光控晶闸管与普通晶闸管一样，一经触发，即成通导状态。只要有足够强度的光源照射一下管子的受光窗口，它就立即成为通导状态，而后即使撤离光源也能维持导通，除非加在阳极和阴极之间的电压为零或反相，才能关闭。