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PNPN二极管或Shockley二极管

在本教程中，我们将了解Shockley二极管。尽管它不可用的商业上（1950年代的生产停止），但它没有特别有用，Shockley Diode的模型技术在创造SCR，Diac和TRIAC等其他类型的晶闸管方面非常有用。

它是晶闸管家族设备的第一个成员，它以发明人威廉布拉德福德震惊为止。一旦我们理解这二极管的这一基本操作，我们就会轻松理解晶闸管覆盖的下一个概念。让我们知道Shockley Diode工作和应用程序。

大纲

肖克利二极管或PNPN二极管是一种四层(P-N-P-N)、两端(即阳极和阴极)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，电流流过它时，它的电压超过它的击穿电压。

这些二极管只有两个状态，要么ON或OFF，这就是为什么这些被分类为晶闸管。肖克利二极管的基本结构、两个晶体管的类比和符号如下图所示。

这个二极管的构造很简单:它是通过加入四层形成PNPN结来构造的。这个二极管使用两个晶体管的等效电路如图所示，在晶体管的集电极T1连接到T2的基极。

结J1形成于T1的发射极基极结处，J2形成于T1与T2之间共连接的基极集电极结处，J3形成于T2的基极发射极结处。因此，作为基极发射极结，J1和J3必须正向偏置，作为集电极基极结，J2必须反向偏置以实现线性工作。

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

直到跨越二极管的电压小于断开过电压，作为一个开路开关，这个二极管显示一个非常高的电阻，不允许电流流过它。一旦达到击穿电压(随着正向电压的增加)，由于J2结击穿，它表现出非常低的电阻。

因此，它起到短路并且允许电流流动直到电流达到二极管的保持电流电平。通过二极管流过二极管的前向电流取决于所施加的电压和外部负载电阻。下图显示了用于导通和非导电的Shockley二极管的VI特性，其中在导通电流时仅在电压大于断开电压Vbo时流动。

当阳极相对于阴极进行负极时，结j1和j3是反向偏置的，并且结j2正向偏置。如果增加反向偏置电压（超出Shockley二极管的击穿电压），则J1和J3是反向偏置的，则反向电流将流过二极管，如上图所示。

这种反向电流产生热量，此外，这可能会破坏整个二极管。因此，震惊二极管永远不应以反向偏置条件操作，电压等于反向击穿电压。

一旦肖克利二极管是ON它就像一个关闭的开关提供一个非常低的电阻的电流流动。要关闭二极管(或像开路开关一样)，施加的电压必须降低到一个值，使流过二极管的电流小于二极管的持有电流IH。在此状态下，结J2从反向击穿状态恢复到高电阻值。

Shockley二极管主要用于切换应用。下面讨论了Shockley Diode作为弛豫振荡器和触发开关的两个主要重要应用。

下图显示了使用Shockley二极管的弛豫振荡器电路。在此，二极管通过电源电池横跨电容器电源连接。

当电池电压加到电路上时，电容通过一个电阻r充电。当加电压或电容上的电压大于肖克利二极管的击穿电压时，电容变成ON，充当开关。

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持有电流时，二极管变成关断，电容再次充电。电容器的电压如下图所示，此处参考电压大于零伏，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，以打开可控硅。在下面的电路可控硅是由肖克利二极管触发。电阻式和电容式RC网络由一个驱动肖克利二极管的直流电源供电。

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

震惊二极管的这种传导驱动了SCR导通状态，然后蜂鸣器发出警报。一旦SCR接通，它将保留在锁定或ON状态，直到拆除电源或应用于SCR的换向技术。因此，栅极或震惊二极管电路没有影响，使SCR关闭。然而，通过选择电容器和电阻的适当值来控制SCR的触发时间。