シリコン制御整流器とは何ですか？

シリコン制御整流器（SCR）は、高電流負荷を切り替えて制御するように設計された半導体デバイスです。 SCRは基本的に、外部から供給されるトリガー電圧に依存してスイッチをオンにする電流コントローラーです。 また、SCRデバイスは、スイッチをオンにした場合でもそれ以下では導通しないプリセット保持電流値を備えています。 これにより、デバイスがオンになるタイミングと、デバイスが通過する最小電流を制御できます。 シリコン制御整流器は通常、高電流、高電圧アプリケーションで使用されますが、ランプ調光器などの低電圧システムでよく使用されます。

SCRは、pおよびn半導体材料の4つの交互の層で構成されます。 ゲートと呼ばれる外部リードは、2番目のp層に接続されています。 ゲートは、SCRをオンにして導通を開始させるトリガー電圧を供給するために使用されます。 半導体ウェーハは、モリブデンまたはタングステンのケーシングに収容されたコンパクトなペレットに形成されます。 ケーシングには、一方の端にネジ付きスタッドが取り付けられており、もう一方の端にあるゲートおよびメイン入力リードにヒートシンクを取り付けることができます。

シリコン制御整流器は、デバイスがオンになり電流が流れるポイントになる所定のゲートまたはトリガーパルスが受信されるまで、非アクティブまたはオープンのままになります。 スイッチがオンになると、ゲート電圧は除去され、電流がプリセットレベルを下回らない限り、SCRは導通し続けます。 この事前設定された最小値は、デバイスの保持電流と呼ばれます。 SCRがゲートパルスを受信した場合でも、主電源電流がこのレベルを下回るとオンになりません。 これらの特性により、シリコン制御整流器は、電流制御を厳密に制御するための理想的なコンポーネントになります。

整流器のゲート電圧も、その動作における可変機能です。 各シリコン制御整流器には、それ以下ではデバイスが作動しない定格しきい値ゲート電圧があります。 この機能により、回路設計者は、整流器のスイッチング条件に対する制御と柔軟性を追加できます。 ゲート制御回路には、スナバと呼ばれる保護装置が取り付けられていることがよくあります。 これにより、整流器に印加される電圧の急激な増加により、ゲートに容量結合が誘導され、誤ってスイッチがオンになるのを防ぎます。

SCRは通常、非常に高い電流値と電圧値を特徴とする回路で使用されます。 最新のSCRは、100万ワットを超える電力定格を快適に切り替えることができ、高電圧交流（AC）から直流（DC）への変換の不可欠な部分になりました。 これらのヘビーデューティーバリアントは、多くの場合、水冷式であり、電力伝送施設の天井から巨大なスタックに吊り下げられています。 SCRは、モーターコントローラー、加熱コントローラー、大型の調光器など、はるかに低い電力レベルを使用する家庭用アプリケーションでも見られることがあります。