百科每天一点，收获更多！用通俗的语言向你展示世界。探索你不知道的秘密。在功率半导体领域，除了二极管和三极管(晶体管)，晶闸管是最重要的元件。

关于晶闸管的疑问，答案都在这里！

01.什么是晶闸管？晶闸管，或称SCR，是一种控制通过开关的电流的半导体元件。与二极管、三极管等小功率器件不同，晶闸管可以作为大电流下的开关元件，在功率控制电路中发挥重要作用。

02.晶闸管的结构是怎样的？电子元件的性能往往与其结构密切相关。

晶闸管是PNPN四层半导体结构的四层三端器件，中间形成三个PN结：J1、J2、JBOY3乐队。阳极A从最上面的P1层引出，阴极K从最下面的N2层引出，控制电极G(栅极)从中间的P2层引出。

晶闸管结构相当于由pnp和npn晶体管组成的复合电路。pnp晶体管的发射极和npn晶体管的基极都连接到晶闸管的G极；pnp晶体管的基极与npn晶体管的集电极串联。

下图是晶闸管的掺杂图。注意，对应于NPN晶体管的等效发射极的阴极K被重掺杂，如n所示.栅极G也是重掺杂的(P)，相当于PNP晶体管的发射极。对应于等效晶体管V1和V2的基极和集电极区域的两个中间层被轻掺杂：N-和p

03、晶闸管在什么条件下导通？根据等效电路，我们打开晶体管V1和V2，晶闸管打开。

那么，V1和V2是如何同时被开启的呢？三极管的导通和关断本质上是其内部PN结的单向导通和关断。)

首先，我们在AK极之间加直流电压，使PN结J1和JBOY3乐队正偏，J2反偏，施加的电压几乎都落在J2上。因为反向偏置J2阻挡了电流，所以通过的电流非常小，所以晶闸管不导通。

当晶闸管承受正向阳极电压时，为了使晶闸管导通，承受反向电压的PN结J2必须失去阻断作用。

怎么做？

我们还在GK两极之间增加直流电压，以产生足够的栅极电流Ig流入晶体管V2。对于NPN晶体管V2，此时其发射极结(JBOY3乐队)正偏，集电极结(J2)反偏，处于放大工作状态。Ig经V2放大后形成集电极结电流Ic2，假设V2的放大系数为2，Ic2=2*Ig。

由于V1的基极和V2的集电极串联，Ic2也是V1的基极电流。基极电流被V1放大形成集电极电流Ic1，假设V1的放大倍数为1，Ic1=1*Ic2=1*2*Ig。

因为V1的集电极和V2的基极接G极，Ic1=Ig，即放大的电流被放大为V2的基极电流，以此类推，形成正反馈过程，使晶闸管完全导通(V1和V2都被放大到饱和状态)。这个传导过程在极短的时间内完成，一般不超过几微秒，称为触发传导过程。

简言之，晶闸管导通的条件是：正阳极和栅极直流电压。

最有意思的是，晶闸管开通后，即使去掉门极直流电压，晶闸管仍能靠自身正反馈开通，晶闸管变得不可控，无法关断。这就是晶闸管被称为“半可控元件”的原因，即可以控制它导通和不关断。

04、如何关断晶闸管？晶闸管一旦被触发接通，就不能被控制关断。但是关断晶闸管也不是不可能。

关断晶闸管的条件是将流过晶闸管的电流减小到非常小的值，接近于零。

这个时候，控制栅极电压显然是没有用的。我们只能降低或去掉阳极直流电压，或者增加电阻，或者用反向电压代替阳极，使晶闸管电流变小，直到接近于零，从而关断晶闸管。

05.晶闸管有什么优点/缺点？晶闸管有许多优点，例如：

用小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍；

反应极快，微秒级开关；无触点操作，无火花，无噪音；效率高、成本低。因此，晶闸管广泛应用于整流电路、静态旁路开关、无触点输出开关等电路中，尤其是大功率UPS供电系统中。

晶闸管的弱点：静态和动态过载能力差，容易被干扰误导。

06、为什么晶闸管能处理大电流？晶闸管可以用弱信号控制强信号，可以在大电流下工作，所以属于大功率器件。晶闸管使用几十到一百毫安的电流，两到三伏可以控制几十安培和一千伏以上的工作电流和电压。换句话说，它的功率放大可以达到几十万倍。由于元件的功率增益可以做得很大，所以在很多晶体管放大器功率达不到的场合都能发挥作用。

晶闸管是如何实现多次功率放大的？因为晶闸管本身的正反馈效应。

如上所述，当晶闸管处于正向栅极电压时，电流Ig从栅极G流出，被NPN晶体管V2和PNP晶体管V1放大，电流Ig增加到：

Ig(现在)=1*2*Ig(以前)

放大后的Ig再流过NPN管的发射极结，从而增大放大倍数2，产生足够大的集电极电流IC2流过PNP管的发射极结，同时增大PNP管的电流放大倍数1，产生更大的集电极电流IC1流过NPN管的发射极结，这样强烈的正反馈过程迅速进行，直到V1和V2饱和导通。

晶体管的放大系数正常。

功能不一样：晶体管的功能是检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等。而普通晶闸管的功能则是可控整流（所以晶闸管也叫做可控硅）。

优点不一样：晶闸管的优点是以小电流（电压）控制大电流（电压）作用，并体积小、轻、功耗低、效率高、开关迅速等。晶体管的优点则是输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等。

分类不一样：晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。晶体管主要分为两大类：双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、门极关断晶闸管（GTO）、BTG晶闸管、温控晶闸管和光控晶闸管等多种。

自1957年诞生以来，经过几十年的发展，如今的晶闸管已广泛的应用在各种电路,以及电子设备中。随着新材料的出现，新工艺的采用，单只晶闸管的电流容量从几安发展到几千安，耐压等级从几百伏提高到几千伏，工作频率大大提高，器件的动态参数也有很大改进。未来随着应用领域的拓展，晶闸管将继续沿着高电压、大电流、快速、模块化、功率集成化、廉价的方向发展。