晶閘管的結構與工作原理
晶閘管(Thyristor)是晶體閘流管的簡稱,又稱作可控硅整流器(Silicon Controlled Rectifier——SCR),以前被簡稱為可控硅。
1956年美國貝爾實驗室(Bell Laboratories)發明了晶閘管,到1957年美國通用電氣公司(General Electric)開發出了世界上第一只晶閘管產品,并于1958年使其商業化。
由于其能承受的電壓和電流容量仍然是目前電力電子器件中最高的,而且工作可靠,因此在大容量的應用場合仍然具有比較重要的地位。

晶閘管及模塊
晶閘管的結構
從外形上來看,晶閘管也主要有螺栓型和平板型兩種封裝結構 。
引出陽極A、陰極K和門極(控制端)G三個聯接端。
內部是PNPN四層半導體結構。

晶閘管的外形、結構和電氣圖形符號a) 外形 b) 結構 c) 電氣圖形符號
晶閘管的工作原理
按照晶體管工作原理,可列出如下方程:
式中a1和a2分別是晶體管V1和V2的共基極電流增益;ICBO1和ICBO2分別是V1和V2的共基極漏電流。由以上式(2-1)~(2-4)可得

晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理a) 雙晶體管模型 b) 工作原理
晶體管的特性是:在低發射極電流下a 是很小的,而當發射極電流建立起來之后,a 迅速增大。
在晶體管阻斷狀態下,IG=0,而a1+a2是很小的。由上式可看出,此時流過晶閘管的漏電流只是稍大于兩個晶體管漏電流之和。
如果注入觸發電流使各個晶體管的發射極電流增大以致a1+a2趨近于1的話,流過晶閘管的電流IA(陽極電流)將趨近于無窮大,從而實現器件飽和導通。
由于外電路負載的限制,IA實際上會維持有限值。除門極觸發外其他幾種可能導通的情況
◆陽極電壓升高至相當高的數值造成雪崩效應
◆陽極電壓上升率du/dt過高
◆結溫較高
◆光觸發
這些情況除了光觸發由于可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣而應用于高壓電力設備中之外,其它都因不易控制而難以應用于實踐。只有門極觸發是最精確、迅速而可靠的控制手段。