主要區別–電晶體與閘流體

電晶體和閘流體都是半導體器件，在電路中有著廣泛的應用。電晶體和閘流體的主要區別在於電晶體有三層半導體，而閘流體有四層半導體。有時，閘流體被稱為可控矽整流器（SCR）。

什麼是電晶體(a transistor)？

電晶體是半導體器件，可以在電路中充當放大器或開關。電晶體由三個摻雜的半導體組成。電晶體的主要型別包括雙極結電晶體（BJT）、場效應電晶體（FET）和絕緣柵雙極電晶體（IGBT）。我們在比較bjt和fet之間的差異以及igbt和mosfet之間的差異的文章中討論了這些電晶體是如何工作的。電晶體有三個端子。透過控制施加在其中一個端子上的電壓，可以控制透過這些裝置的另外兩個端子的電流。

什麼是閘流體(a thyristor)？

閘流體也有三個像電晶體一樣的端子，這些端子被稱為“陽極”、“陰極”和“柵極”。然而，閘流體是由四層摻雜半導體構成的。在功能上，閘流體的作用類似於兩個電晶體的組合，如下所示：

You can think of a thyristor as two transistors working together. On the right: the symbol for a thyristor.

閘流體有三種模式：

1. 反向阻斷模式：在這種設定中，陽極被賦予比陰極更多的負電位。這意味著結J1和J3反向偏置，而結J2正向偏置。在這種模式下，電流不能流過閘流體。
2. 正向阻斷模式：在這種設定中，陽極被賦予比陰極更高的正電位。這裡，J1和J3正向偏置，而J2反向偏置。電流仍然不能流過閘流體。
3. 正向傳導模式：在這種設定中，陽極和陰極的連線方式與正向阻斷模式相同。然而，現在有電流流過閘流體。這可以透過兩種方法來實現：如果陽極和陰極之間的正向電位差太大，連線點J2將發生擊穿，從而允許電流流過。如果電位差不足以發生擊穿，也可以透過柵極傳送正向電流來實現正向傳導。

如果在柵極處施加電流，閘流體中的正向電流達到稱為鎖存電流的電流閾值，則閘流體將繼續導通，即使柵極電流被移除。一旦閘流體開始傳導正向電流，只要正向電流高於稱為保持電流的閾值電流值，它就可以繼續傳導。因此，閘流體可用作開關。下圖顯示了閘流體的電流與電壓特性：

The current vs. voltage characteristic curve for a thyristor.

The curve labelled refers to the case when there is no applied gate current. Here, the forward voltage must reach the breakdown value of  before it can start to conduct a significant current. The curve labelled  shows that when there is some gate current, a current can start flowing through the thyristor at a lower forward voltage. Note that the current values labelled  and  refer to the latching current and holding current respectively. The curves show that once latching current is achieved, the current rises rapidly and that if the current falls to  , it drops off (the dashed curve).

電晶體(transistor)和閘流體(thyristor)的區別

半導體層數

電晶體由三層半導體組成。

閘流體由四層半導體組成。

額定功率

與電晶體相比，閘流體可用於提供更大功率的電路中。

用作放大器

電晶體可用作開關或放大器。

閘流體可用作開關，但不能用作放大器。

維持正向電流

在電晶體中，需要連續的輸入來維持正向電流。

在閘流體中，脈衝可以使正向電流流動，只要電流不低於閾值，即使不再有輸入電流，這種電流也會繼續流動。

Image Courtesy:

“Diagram of a thyristor” by Riflemann~comm***wiki (Own work) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Comm*** (Modified)

“閘流體電流-電壓特性”由Mikhail Ryazanov（自己的工作）[公共領域]，透過Wikimedia Comm***