從目前電子工業的發展來看,盡管有各種新型的半導體材料不斷出現,但是半導體材料中98%仍是硅材料,硅材料仍是集成電路產業的基礎,其中可控硅具有體積小、重量輕、功率高、壽命長等優點而得到了廣泛的應用。本文主要通過論述單向可控硅(普通可控硅)、雙向可控硅的基本原理、主要參數以及在常用電器中的應用,以此給讀者簡單介紹一下可控硅。
半導體硅材料自從60年代被廣泛應用于各類電子元器件以來,其用量平均大約以每年12~ 16%的速度增長。半導體硅材料以豐富的資源、優質的特性、日臻完善的工藝以及廣泛的用途等綜合優勢而成為了當代電子工業中應用最多的半導體材料。六十年代末七十年代初,在全國曾掀起過一一個“可控硅”熱。這個熱潮持續甚久,影響很大,因而國內至今仍有人認為功率半導體的主體就是可控硅。七十年代末,可控硅發展成為一個大家族并冠以--個標準化的名稱“晶閘管”。
由于以開關技術調節功率,所以在器件上的損耗很小,因此被譽為節能的王牌。其應用更是遍及各個領域。
六七十年代,各種類型的晶閘管有很大的發展,其服務對象是以工業應用為主,包括電力系統、機車牽引等。到了八九十年代,由于功率MOSFET的興起,使電力電子步入了一個新的領域,為近代蓬勃發展的4C產業:即communication、computer、consumer、car (通信、計算機、消費電子、汽車)提供了新的活力。
二十一世紀前后,功率半導體器件的發展進入了第三階段,即集成電路結合愈來愈緊密的階段。從目前電子工業的發展來看,盡管有各種新型的半導體材料不斷出現,但硅仍是集成電路產業的基礎,半導體材料中98%是硅。半導體器件的95%以.上是用硅材料制作的,90%以上的大規模集成電路(LSI)、超大規模集成電路(VLSI)、甚大規模集成電路(ULSI)都是制作在高純優質的硅拋光片和外延片上的。硅片被稱作集成電路的核心材料,硅材料產業的發展和集成電路的發展緊密相關。
半導體硅材料分為多晶硅、單晶硅、硅外延片以及非晶硅、澆注多晶硅、淀積和濺射非晶硅等。晶閘管又叫可控硅。自從20世紀50年代問世以來已經發展成了一個大的家族,它的主要成員有單向晶閘管(就是人們常說的普通晶閘管)、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導晶閘管、可關斷晶閘管、快速晶閘管,等等。
當功率半導體器件不斷發展時,前階段的主導產品并未退出歷史舞臺,晶閘管至今仍是一種重要產品。