晶闸管(可控硅)的结构与工作原理
晶闸管
晶闸管晶闸管晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一晶闸管产品，并于1958年使其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极；晶闸管工作条件为：加正向电压且门极有触发电流；其派生器件有：快速晶闸管，双向晶闸管，逆导晶闸管，光控晶闸管等。
它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。
晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及全称晶体闸流管。
俗称可控硅。
一种包含3个或3个以上PN结，能从断态转入通态，或由通态转入断态的双稳晶闸管态电力电子器件。
它泛指所有PNPN类型的开关管，也可表示这类开关管中的任一器件。
自1957年美国贝尔电话实验室将第一只晶闸管用于工业领域以来，由于它的优异性能，很快受到各国重视。
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。
80年代普通晶闸管的耐压等级和通流能力达到3500安/6500伏,可关断晶闸管达3000安/4500伏。
随着应用领域的拓展,晶闸管正沿着高电压、大电流、快速、模块化、功率集成化、廉价的方向发展。
当晶闸管加上正向电压（阳极接正，阴极接负）时，若门极电路开路，则J1、J3结处于正偏,J2结处于反偏,其伏安特性与二极管反向特性相似，晶闸管处于正向阻断状态。
若门极对阴极而言加上一定的正向电压,则N2区向P2区注入电子,这些电子经扩散,通过P2区到达2结耗尽层（也称高阻层、阻挡层）,因耗尽层电场的作用，注入电子到达N1区,形成等效晶体管 2的射极电流产生过剩电子。
为了中和过剩电子，必将有等量空穴由P1区注入N1区。
可控硅的工作原理
可控硅的工作原理
可控硅（也叫做晶闸管）是一种用于控制电流流动的半导体器件。
它的工作原理基于PN结的特性和未加偏压时的绝缘行为。
可控硅的结构由三个不同区域形成：P型区、N型区和P型区。
根据不同的控制电压，可控硅可以处于三种不同的工作状态：封锁状态、导通状态和关断状态。
在封锁状态下，当两个P-N结之间未加控制电压时，可控硅
表现出绝缘行为，电流无法通过。
然而，一旦加上一个正向偏压，使得P结和N结之间的电势差大于某个阈值电压（称为
开启电压），可控硅进入导通状态。
在导通状态下，可控硅的P-N结产生了电子和空穴对，使得
电流可以通过器件。
而且，一旦可控硅进入导通状态，即使控制电压被移除，它仍将维持导通状态直到电流降至零或反向电压被施加。
为了将可控硅从导通状态切换到关断状态，需要施加一个反向电压或者减小电流至其维持电流以下。
这样，可控硅就会进入关断状态，电流无法通过。
总结来说，可控硅的工作原理是通过施加正向偏压使其进入导通状态，而施加反向电压或减小电流使其进入关断状态。
这使得可控硅成为一种非常有用的电力控制器件。
(整理)晶闸管(SCR)原理
晶闸管(SCR)原理作者：时间：2007-12-17 来源:电子元器件网浏览评论推荐给好友我有问题个性化定制关键词：晶闸管半导体材料晶闸管(thyristor)是硅晶体闸流管的简称，俗称可控硅（SCR），其正式名称应是反向阻断三端晶闸管。
除此之外，在普通晶闸管的基础上还派生出许多新型器件，它们是工作频率较高的快速晶闸管(fast switching thyristor，FST)、反向导通的逆导晶闸管(reverse conducting thyristor，RCT)、两个方向都具有开关特性的双向晶闸管(TRIAC)、门极可以自行关断的门极可关断晶闸管（gate turn off thyristor，GTO）、门极辅助关断晶闸管(gate assisted turn off thytistor，GATO)及用光信号触发导通的光控晶闸管(light controlled thyristor，LTT)等。
一、结构与工作原理晶闸管是三端四层半导体开关器件，共有3个PN结，J1、J2、J3，如图1(a)所示。
其电路符号为图1(b)，A(anode)为阳极，K(cathode)为阴极，G(gate)为门极或控制极。
若把晶闸管看成由两个三极管T1(P1N1P2)和T2(N1P2N2)构成，如图1(c)所示，则其等值电路可表示成图1(d)中虚线框内的两个三极管T1和T2。
对三极管T1来说，P1N1为发射结J1，N1P2为集电结J2；对于三极管T2，P2N2为发射结J3，N1P2仍为集电结J2；因此J2（N1P2）为公共的集电结。
当A、K两端加正电压时，J1、J3结为正偏置，中间结J2为反偏置。
当A、K两端加反电压时，J1、J3结为反偏置，中间结J2为正偏置。
晶闸管未导通时，加正压时的外加电压由反偏值的J2结承担，而加反压时的外加电压则由J1、J3结承担。
如果晶闸管接入图1(d)所示外电路，外电源U S正端经负载电阻R引至晶闸管阳极A，电源U S的负端接晶闸管阴极K，一个正值触发控制电压U G经电阻R G后接至晶闸管的门极G，如果T1（P1N1P2）的共基极电流放大系数为α1，T2（N1P2N2）的共基极电流放大系数为α2，那么对T1而言，T1的发射极电流I A的一部分α1I A将穿过集电结J2，此外，J2受反偏电压作用，要流过共基极漏电流i CBO1，因此图1(d)中的I C1可表示为I C1=α1I A+i CBO1。
04第四章 晶闸管及其应用
第四章晶闸管及其应用第一节晶闸管的构造、工作原理、特性和参数晶闸管—可控硅，是一种受控硅二极管。
优点：体积小、重量轻、耐压高、容量大、响应速度快、控制灵活、寿命长、使用维护方便。
缺点：大多工作与断续的非线性周期工作状态，产生大量谐波干扰电网；过载能力和抗扰能力较差、控制电路复杂。
（由于技术进步，近年有改善）1.1晶闸管的基本结构：晶闸管是具有三个PN结的四层结构,其外形、结构及符号如图。
1.2晶闸管的工作原理在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通。
晶闸管导通后，去掉EG ，依靠正反馈，仍可维持导通状态。
晶闸管导通必须同时具备两个条件：1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。
2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。
晶闸管导通后，控制极便失去作用。
依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。
晶闸管关断的条件：1. 必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。
2. 将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反向电压。
1.3晶闸管的伏安特性静态特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
晶闸管的阳极伏安特性是指晶闸管阳极电流和阳极电压之间的关系曲线，如图3所示。
其中：第I象限的是正向特性；第III象限的是反向特性图3 晶闸管阳极伏安特性I G2>I G1>I GI G=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压U bo，则漏电流急剧增大，器件开通。
这种开通叫“硬开通”，一般不允许硬开通；随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低；导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿；晶闸管本身的压降很小，在1V左右；导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值I H以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。
晶闸管的结构与工作原理
晶闸管的结构与工作原理一、晶闸管简介晶闸管（Thyristor）：又称晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier——SCR）1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品1958年商业化，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件（如：双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等）二、晶闸管的结构与封装外形有螺栓型和平板型两种封装引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间晶闸管的外形、结构和电气图形符号a) 外形b) 结构c) 电气图形符号三、晶闸管基本工作特性三、晶闸管基本工作特性晶闸管基本工作特性归纳：承受反向电压时(UAK <0)，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通(即UAK >0，IGK >0才能开通)；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
从这个角度可以看出，SCR是一种电流控制型的电力电子器件。
四、晶闸管的工作机理在分析SCR的工作原理时，常将其等效为两个晶体管V1和V2串级而成。
其工作过程如下：UGK>0 →产生IG → V2通→产生IC2 → V1通→ IC1↗→ IC2 ↗→出现强烈的正反馈，G 极失去控制作用，V1和V2完全饱和，SCR饱和导通。
晶闸管导通后，即使去掉门极电流，仍能维持导通。
晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a) 双晶体管模型b) 工作原理。
可控硅的结构和工作原理PPT
7.1.3 伏安特性
I IF U U RS M RRM IH
反向
IG3 > IG2 > IG1 IG3 IG2 IG1=0A
U
UDRM UDS M
正向
10
7.1.4 主要参数
UDRM：断态重复峰值电压。（晶闸管耐压值。 一般取 UDRM = 80% UDSM 。普通晶闸管 UDRM 为 100V---3000V）
（1）晶闸管开始工作时 ，UAK加反向电压， 或不加触发信号（即UGK = 0 ）；
（2）晶闸管正向导通后，令其截止，必须 减小UAK，或加大回路电阻，使晶闸管 中电流的正反馈效应不能维持。
8
结论
1. 晶闸管具有单向导电性 2. （正向导通条件：A、K间加正向电
压，G、K间加触发信号）； 2.晶闸管一旦导通，控制极失去作用 若使其关断，必须降低UAK或加大回路电 阻，把阳极电流减小到维持电流以下。
直流） 交流） 交流） 直流）
此外还可作无触点开关等
3
7.1.１ 基本结构
四 层 半 导 体
A（阳极）
三 P1
个 PN N1 结 P2 G（控制极） N2
K（阴极）
4
20.1.2 工作原理 A
A
A G
K 符号
P1
P
Байду номын сангаас
N1 G
P2
NN G
PP
N2 K
N
K 示意图
5
工作原理分析
A
P G NN
PP N
第七章 晶闸管及应用电路
1
7．1 晶闸管(可控硅SCR)
一种大功率半导体器件，出现于70年代。它的出 现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域 。
晶闸管可控硅的工作原理与应用
晶闸管可控硅的工作原理与应用1. 前言晶闸管可控硅是一种电子器件，由于其具有可控性和可靠性，被广泛应用于电力电子领域。
本文将介绍晶闸管可控硅的工作原理以及其常见的应用领域。
2. 工作原理晶闸管可控硅基于PN结的整流作用，通过施加控制信号来操控硅芯片上的PN 结，从而控制晶闸管的导通和断开。
其工作原理主要包括以下几个方面：•整流作用：晶闸管可控硅的基本构造是由P型半导体、N型半导体和受控结组成的。
在正向电压作用下，P区和N区发生整流作用，使电流从P 区流向N区，实现整流。
•双向控制：晶闸管可控硅的特殊之处在于，它既可以通过正向电压控制，也可以通过负向电压控制。
在控制信号施加到PN结时，激活PN结的电场，从而控制整流行为。
由于可同时控制正向和负向的PN结，因此晶闸管可控硅具备双向控制的特点。
•开关行为：晶闸管可控硅在不施加控制信号时，处于高阻态（关断状态）。
一旦施加足够的控制信号，晶闸管可控硅由高阻态转变为低阻态（导通状态），实现开关行为。
在导通状态下，可以通过控制信号或电流源来操控电流大小。
3. 应用领域晶闸管可控硅由于其可控性和可靠性，被广泛应用于以下领域：3.1 电力调节晶闸管可控硅在电力调节中发挥重要作用，主要用于调整电力系统的电流和电压。
其具有快速响应、高效率和可控性的优点，可广泛应用于交流电变压器、电机调速、电磁炉等电力调节装置中。
3.2 光控开关由于晶闸管可控硅的特殊控制能力，使其成为光控开关的理想选择。
通过控制光敏电阻和电源电压，可以实现对晶闸管可控硅的导通和断开。
光控开关广泛应用于照明系统、电动窗帘、雷达装置等领域，具有节能、自动化的特点。
3.3 电动车辆晶闸管可控硅在电动车辆的电力控制系统中扮演关键角色。
通过控制晶闸管可控硅的导通和断开，可以操控电动车辆的电机驱动系统，实现加速、制动和行驶状态转换。
晶闸管可控硅的高可控性和可靠性，使得电动车辆具有更好的控制性能和能耗控制能力。
3.4 输电线路晶闸管可控硅在高压输电线路中的应用也非常重要。
可控硅
1.2.4 可控硅1. 可控硅的结构与工作原理可控硅是在硅二极管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。
它又称“晶体闸流管”简称“晶闸管”。
它具有三个PN结四层结构。
可控硅有三个电极，分别为阳极（A）、阴极（K）、控制极（G）。
其外形及电路符号如图1-20所示。
可控硅主要有螺栓型、平板型、塑封型和三极管型。
通过的电流可能从几安培到千安培以上。
图1-20 可控硅及电路符号图1-21 可控硅工作原理可控硅的工作原理可以通过下面的实验电路加以说明。
如图1-21（a）所示，接好电源，阴极与阳极间加正向电压，即阳极接电源E1的正极，阴极接电源E1的负极，控制极接E2的正极，这时S为断开状态，灯泡不亮，说明可控硅不导通。
如将S闭合，即给控制极加上正电压，这时灯泡亮了，说明可控硅处于导通状态。
可控硅导通后，将S断开，去掉控制极上的电压，灯泡仍然亮了，说明可控硅一旦导通后，控制极就失去了控制作用。
如果给阴极与阳极间加反向电压，如图1-21（b）即阳极接E负极，阴极接E的正极。
这时给控制极加电压，灯泡不亮，说明可控硅不导通。
如将E极性对调，即控制极加反向电压如图1-21（c）所示，阳极与阴极间无论加正、反向电压，可控硅都不导通。
通过以上说明，可控硅导通必须具备两个条件：一是可控硅阴极与阳极间必须加正向电压，二是控制极电路也要接正向电压。
另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。
如图1-21（d），当改变RP的触点位置时可使灯泡的亮度逐渐减少，并完全熄灭。
当灯泡熄灭后，不论如何改变RP触点的位置，灯都不会再亮，这说明了可控硅已不再导通。
此试验进一步表明，当可控硅导通后控制极就起动了控制作用，此时要使可控硅再度处于关断状态，就要降低可控硅阳极电压或通态的电流。
可控硅的控制极电压、电流，一般是比较低的，电压只有几伏，电流只有几十至几百毫安，但被控制的器件中可以通过很大的电压和电流，电压可达几千伏、电流可达到千安以上。
晶闸管 工作原理
晶闸管工作原理晶闸管是一种重要的半导体器件，也被称为可控硅。
它的工作原理是利用PNP结和PNP结的互补组合，通过电流控制电压。
下面我们将从晶闸管的组成、工作原理和应用方面对其进行简要介绍。
一、晶闸管的组成：晶闸管由四层P型、N型半导体材料构成，它们按照一定的序列堆叠在一起，形成PNPN结构。
晶闸管中的四层材料除了最中间的N型材料外，其余三层都是P型材料。
因此，它具有一个P型的阳极和一个N型的阴极，以及一个控制端。
控制端是由一个个金属触点形成，通过控制端中的电流来控制整个晶闸管的电流。
二、晶闸管的工作原理：当晶闸管的阳极加上正电压，而阴极加上负电压，由于PNPN结的存在，电子会从电极中开始流动。
当电流流经晶闸管时，将会在PNPN 结处产生一个薄的导电层，这个导电层即是晶闸管的反向渗透区。
在这个区域内，少数载流子被注入到晶体中，并在PN交界面产生一个反向电力场。
当正向电压逐渐增加，电力场强度也会增加到一定程度，这需要克服PN结区的电位垒。
当电力场强度持续增加，当强度增加到某一程度时，它可以克服PN结电位垒，此时，晶闸管就会处于导通状态。
在晶闸管处于导通状态时，只要晶闸管的阳极电压保持他的正向电压大于其阴极电压，阴极电流将会一直流过晶闸管。
三、晶闸管的应用：晶闸管具有许多重要的应用领域，在实际的电气设备中有着广泛的应用。
有些晶闸管用于交流电源的变换或单相电源的电流控制；有些晶闸管还可以被用于直流电机的调速控制，因为它们可以在大电流下快速地导通和切断；还有其他的晶闸管可以用于防止感性负载流失和电感装置的切除，这些应用都与晶闸管的控制特性有关。
总的来说，晶闸管是一种功能强大、应用广泛的半导体器件，其工作原理简单却高效。
我们相信它将在未来的电气设备领域中发挥着更重要的作用。
晶闸管的原理、特性、主要参数及测试方法
晶闸管的原理、特性、主要参数及测试方法1.1 晶闸管晶闸管（Thyristor）是硅晶体闸流管的简称，也称为可控硅SCR（Semiconductor Control Rectifier）。
晶闸管作为大功率的半导体器件，只要用几十至几百毫安的电流就可以控制几百至几千安的大电流，实现了弱电对强电的控制。
1.1.1 晶闸管的结构晶闸管是四层（P1N1P2N2）三端（阳极A、阴极K、门极G）器件，其内部结构和等效电路如图1-1所示。
图1-1 晶闸管的内部结构和等效电路晶闸管的符号及外形如图1-2所示，图1-2（a）为晶闸管的符号，图1-2（b）为晶闸管的外形。
晶闸管的类型大致有4种：塑封型、螺栓型、平板型和模块型。
塑封型晶闸管多用于额定电流5A以下；螺栓型晶闸管额定电流一般为5～200A；平板型晶闸管用于额定电流200A以上；模块型晶闸管额定电流可达数百安培。
晶闸管由于体积小、安装方便，常用于紧凑型设备中。
晶闸管工作时，由于器件损耗会产生热量，需要通过散热器降低管芯温度，器件外形是为便于安装散热器而设计的。
图1-2 晶闸管的符号及外形晶闸管的散热器如图1-3所示。
图1-3 晶闸管的散热器1.1.2 晶闸管的工作原理以图1-4所示的晶闸管的导通实验电路来说明晶闸管的工作原理。
在该电路中，由电源EA、晶闸管的阳极和阴极、白炽灯组成晶闸管主电路，由电源EG、开关S、晶闸管的门极和阴极组成控制电路（触发电路）。
图1-4 晶闸管的导通实验电路实验步骤及结果说明如下。
（1）将晶闸管的阳极接电源EA的正极，阴极经白炽灯接电源的负极，此时晶闸管承受正向电压。
当控制电路中的开关S断开时，灯不亮，说明晶闸管不导通。
（2）当晶闸管的阳极和阴极承受正向电压，控制电路中开关S闭合，使控制极也加正向电压（控制极相对阴极）时，灯亮说明晶闸管导通。
（3）当晶闸管导通时，将控制极上的电压去掉（即将开关S断开），灯依然亮，说明一旦晶闸管导通，控制极就失去了控制作用。
晶闸管结构和工作原理
晶闸管结构和工作原理晶闸管是一种电力电子器件，主要用于交流电的控制。
它具有可控硅的性质，可用于控制高功率电路中的电流和电压。
下面将详细介绍晶闸管的结构和工作原理。
晶闸管的结构：晶闸管主要由四个层状结构的半导体材料构成，分别为N型半导体层、P型半导体层、N型半导体层和P型半导体层。
其中，两个N型半导体层分别为阳极和阴极，两个P型半导体层分别为控制电极和控制极。
这四个层状结构组成了一个PNPN的结构，在两个P型半导体层之间形成一个N型的电流通道。
晶闸管的工作原理：晶闸管的工作原理可以分为四个阶段：关断状态、触发状态、导通状态和自关断状态。
1.关断状态：当晶闸管两端的电压低于其耐压能力时，晶闸管处于关断状态。
此时，晶闸管的正向和反向电阻非常大，几乎不导电。
2.触发状态：当控制电极施加一个正向电压时，会在控制电极和阳极之间形成一个小电流。
这个小电流被称为触发电流，它可以激活和控制晶闸管的导通。
3.导通状态：当晶闸管的控制电极施加一个足够的触发电流时，晶闸管可以从关断状态转变为导通状态。
此时，晶闸管会变为低电阻状态，导通电流流过。
4.自关断状态：当晶闸管处于导通状态时，只有当电流降至零或通过一个负电流触发时，晶闸管才能自动返回关断状态。
此时，通过断开控制电路或通过反向电流将晶闸管的控制电极电压逆向极化，晶闸管会自动关断。
晶闸管的应用：晶闸管作为一种可控硅器件，具有广泛的应用。
主要有以下几个方面：1.交流电控制：晶闸管可以用于控制交流电的电流和电压，如家电中的电炉、实验室中的变压器和电机控制等。
2.电力调节器：晶闸管可以用于电力调节器中，用于控制电能的输出和稳定电路。
3.变频器：晶闸管可以用于变频器中，将交流电转换为不同频率的电流，广泛应用于电机调速、光伏发电和风电发电等领域。
4.焊接设备：晶闸管可以用于电子焊接设备中，控制焊接电流的大小和稳定性。
5.逆变器：晶闸管可以用于逆变器中，将直流电转换为交流电，并可调节输出电压和频率，应用于太阳能发电和电动汽车等领域。
可控硅晶闸管工作原理
可控硅晶闸管工作原理可控硅晶闸管是一种常用的电子器件，由于其独特的工作原理，在各个领域都有广泛的应用。
本文将介绍可控硅晶闸管的工作原理及其应用。
一、可控硅晶闸管的结构可控硅晶闸管由四个层次的半导体材料构成，分别是P型半导体、N型半导体、P型半导体和N型半导体。
其中，两个相邻的P-N结构形成了PNPN的层次结构。
在PNPN结构上有三个电极，分别是阳极A、阴极K和门极G。
二、可控硅晶闸管的工作原理当阳极电压施加到可控硅晶闸管时，由于PNPN结构的非线性特性，器件处于关断状态。
此时，阴极和阳极之间没有电流流动。
当在门极施加一个正脉冲信号时，会在PN结之间形成一种正向电压，促使硅晶闸管进入导通状态。
此时，阴极和阳极之间形成了一个通路，电流可以流过。
当门极施加的脉冲信号消失后，硅晶闸管仍然处于导通状态，并且只有当阳极电流下降到零时，硅晶闸管才能回到关断状态。
这种特性使得可控硅晶闸管可以实现电流的自锁。
三、可控硅晶闸管的应用1. 交流电调整：可控硅晶闸管通过控制其导通时间和截止时间，可以实现对交流电的调整。
通过调整导通角和截止角，可以改变电流的大小和相位，从而实现对交流电的控制。
2. 电子变压器：可控硅晶闸管可以实现对电子变压器的控制。
通过控制可控硅晶闸管的导通时间和截止时间，可以改变变压器的输出电压和电流。
3. 电动机控制：可控硅晶闸管可以实现对电动机的启动、停止和转向控制。
通过控制可控硅晶闸管的导通时间和截止时间，可以改变电动机的转速和运行方向。
4. 电能调节：可控硅晶闸管可以实现对电能的调节。
通过控制可控硅晶闸管的导通时间和截止时间，可以实现对电能的调整，从而满足不同设备对电能的需求。
可控硅晶闸管是一种具有独特工作原理的电子器件。
通过控制其导通时间和截止时间，可以实现对电流的控制，从而广泛应用于交流电调整、电子变压器、电动机控制和电能调节等领域。
在现代工业中，可控硅晶闸管发挥着重要的作用，推动着电子技术的发展。
晶闸管的基本原理
晶闸管的基本原理晶闸管（Thyristor）是一种电子元件，也被称为双向可控硅。
其基本原理是使用PN结的独特性质控制电流的流动。
晶闸管在电力系统中广泛使用，特别是在电子调节器、电动机等设备中。
下面，我们将介绍晶闸管的基本原理：1. PN结PN结是晶闸管核心部件之一。
它由N型半导体和P型半导体组成。
当N型半导体与P型半导体连接在一起时，它们之间会形成一个P-N结，这种结构对来自两个半导体的电子有不同的影响。
2. PN结的工作原理当PN结处于反向偏置时，少数载流子（电子或空穴）被迫从N端或P 端移动到两个区域中的对应绝缘层区。
这样，电源电压和导电能力之间形成了一种阻抗。
当PN结处于正向偏置时，电子和空穴越来越多，流经整个结并继续向前传输。
3. 晶闸管的结构晶闸管由四个层组成，与两个PN结相邻的两个P型半导体层之间设置一个N型半导体层。
这样的结构生成了三个 pn 结。
中间的 pn 结被称为控制结，其余两个 pn 结被称为正(Anode, A)和负(Cathode, K)极。
N型半导体区域只需要极微小的电流即可控制A极和K极之间的电流。
晶闸管它是双向可控的，即它可以在正向偏置和反向偏置下控制电流的方向。
4. 晶闸管的工作原理晶闸管最简单的工作原理是从控制端释放一个短脉冲，使晶闸管进入导通状态。
一旦进入此状态，晶闸管就会继续导电，即使断开控制电压，也不会改变导电状态，直到电流降至零。
只有下一个负半波（一个放电周期）到来时，晶闸管才会被回路电阻断开。
这个过程称为拦截。
由于晶闸管的特性，当它进入导通状态时，仅需要非常少的控制能量即可启动。
综上所述，晶闸管是一种基于PN结的双向可控硅，广泛应用于电子调节器和电动机等设备中。
其基本原理是使用PN结的特性控制电流的流动。
晶闸管的结构和工作原理比较专业和繁琐，需要深入学习和了解。
可控硅与晶闸管区别工作原理
可控硅与晶闸管区别工作原理1. 可控硅的基本概念可控硅，听起来像是某种高科技的玩意儿，其实它就是一种可以控制电流的电子元件。
想象一下，它就像个守门员，只有在收到特定信号时才会放行电流。
而一旦放行，它就会一直让电流通过，直到电流降低到一定程度，才会“闭门”。
可控硅广泛应用于调光灯、速度控制等场合，真是家里必备的“好帮手”！1.1 可控硅的工作原理说到工作原理，这里有点小复杂，但别担心，我们慢慢来。
可控硅的内部有四层半导体材料，这些材料分别是P型和N型的组合。
简单说，它就像个三明治，外面是P，里面是N。
要开启可控硅，就需要给它一个小小的触发信号，就像给一辆停着的车打火一样。
这个信号一来，它就会像开闸放水一样，让电流源源不断地流过。
不过，这家伙可挑剔，只有在电流降到零时，它才会停止放行。
1.2 可控硅的应用可控硅的用途可广泛了！在家庭中，调光灯、热水器、风扇调速，都是它在“捣鼓”。
你想调高点亮度，轻轻一按开关，瞬间就能感受到光线的变化，真是科技带来的“魔力”。
在工业上，它还被用来控制电机和加热器，简直就是个全能选手。
2. 晶闸管的基本概念那么，晶闸管又是什么呢？它其实和可控硅有很大的关系，甚至可以说是它的“表兄弟”。
晶闸管也是一种能控制电流的半导体器件，但它更像是个更加成熟的“成年人”。
这家伙不仅能开关电流，还能在更高的电压和电流下工作，真是个能扛事的家伙。
2.1 晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理和可控硅类似，但它的“个性”更加突出。
晶闸管也有四层材料的结构，通电后，晶闸管一开始就会像可控硅那样需要一个触发信号，但一旦它开启，就再也不需要信号来维持了！就像一辆高速行驶的火车，开启之后只要不刹车，它就能一直跑下去。
要是想关掉它，你需要把电流降低到零，才会停止，这可比可控硅稍微麻烦一点。
2.2 晶闸管的应用晶闸管在工业领域表现得尤为抢眼。
比如在电源控制和电机驱动方面，它的表现简直可以用“牛”来形容。
工业中各种重型设备的启停、调速，都少不了它的身影，真是干劲十足的“工作狂”。
晶闸管的工作原理
晶闸管的工作原理晶闸管是一种电子器件，用于控制直流或交流电流的流动，它有着广泛的使用场合，比如变频器、电子调压器、电子稳压器等。
本文将详细介绍晶闸管的工作原理。
一、晶闸管的结构晶闸管是由四层P-N结构构成，其中包括一个PNPN四层结构，在四个结之间有一些控制引脚。
晶闸管之所以被称为"可控硅"，是因为它的PNPN四层结上一个控制电压可以改变结内的电阻，进而改变晶闸管的导通性能。
晶闸管的上下两个接口分别为阴极（C）和阳极（A），第三个引脚为控制态晶体（G），第四个引脚为触发极（T）。
当晶闸管的控制极接通一定的电压，晶体内的电子开始运动，此时晶闸管就可以导电。
二、晶闸管的工作原理1. 晶闸管的导通当晶体管的控制极施加一个正的触发脉冲时，会通过控制极、基极、阳极、阴极，形成一个电压引导，使得晶闸管进入导通状态，在导通状态下，晶闸管的电流可以高达几百安培。
2. 晶闸管的关断当通过晶闸管的电流小于其维持电流等级时，晶件处于关断状态，此时晶闸管会把所有的电流阻止在其耗散电阻中，即是晶闸管的电流变成向耗散电阻方向流动，并阻止向阴阳极流出。
当在晶体管的阳极有正向电压加到临门时，此时晶体管的硅晶在电场作用下可产生开孔，使得阳极所加电压的电流向晶体管的控制极G流入，使得晶能进入导通状态。
在晶闸管的导通状态下，从阳极到阴极的电流不断增大，但是从控制极G到阳极的电流却非常小，此时控制极G断电后，晶体管不会立即关断，它会维持一定的电流容量，直到晶体管的电流降低到维持电流以下，晶体管才会进入关断状态。
三、晶闸管的优势晶闸管相对于其他电子器件，有如下优势：1. 低功耗：晶闸管转换数据时会使无功损耗降至最低，从而达到更高效的传输速率。
2. 维护方便：晶闸管不需要额外的维护，因为它的包装结构只需要更换整个组件就可以在很长的时间内维持。
3. 节省成本：晶闸管组件的启动输入电流较于其他电子器件更低，所以在启动的时候只需要更小的电源，就可以完成同样的复杂任务。
双向晶闸管可控硅工作原理
双向晶闸管可控硅工作原理
嘿呀！今天咱们就来好好聊聊双向晶闸管可控硅的工作原理呢！
首先呀，咱们得搞清楚啥是双向晶闸管可控硅？哇！它其实就是一种非常重要的电子元件呀！
双向晶闸管可控硅的工作原理，哎呀呀，那可有点复杂，但别担心，我慢慢给您讲清楚。
咱们先来说说它的结构吧！它有三个电极，分别是主电极T1 、主电极T2 和控制极G 呢。
这三个电极在它的工作中都起着至关重要的作用呀！
那它到底是怎么工作的呢？当在控制极G 上加一个正向触发脉冲时，哇！电流就会从T1 流向T2 。
反过来呢，如果在控制极G 上加一个反向触发脉冲，哎呀呀，电流就会从T2 流向T1 。
是不是很神奇？
双向晶闸管可控硅的导通条件也很关键呢！不仅需要在控制极上加适当的触发脉冲，而且主电极之间的电压也得达到一定的值才行呀！这就好像是打开一扇门，不仅要有钥匙（ 触发脉冲），还得用力推（ 达到电压值），门才能开，电流才能通过，您说是不是这个理儿？
再说说它的关断条件吧。
当通过的电流小于维持电流，或者在主电极之间施加反向电压，并且持续一段时间，双向晶闸管可控硅就会关断啦！
双向晶闸管可控硅在实际应用中那可是用处多多呀！比如说在交流调压电路中，它可以控制交流电压的大小，让电器设备得到合适的
工作电压。
在灯光控制、电机调速等方面也都大显身手呢！
哎呀呀，讲了这么多，您是不是对双向晶闸管可控硅的工作原理有点感觉啦？希望我的讲解能让您明白这个神奇的电子元件是怎么工作的呀！。
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一、晶闸管的基本结构晶闸管(Semi ｃo ｎdu ｃｔo ｒC ｏnt ｒoll ｅｄ Ｒe ｃｔifier 简称SCR)是一种四层结构（PNPN ）的大功率半导体器件,它同时又被称作可控整流器或可控硅元件。
它有三个引出电极,即阳极（A ）、阴极(Ｋ）和门极（G)。
其符号表示法和器件剖面图如图1所示。
图１ 符号表示法和器件剖面图普通晶闸管是在N 型硅片中双向扩散Ｐ型杂质(铝或硼），形成211P N P 结构，然后在2P 的大部分区域扩散N 型杂质(磷或锑）形成阴极，同时在2P 上引出门极,在1P 区域形成欧姆接触作为阳极。
图2、晶闸管载流子分布二、晶闸管的伏安特性晶闸管导通与关断两个状态是由阳极电压、阳极电流和门极电流共同决定的。
通常用伏安特性曲线来描述它们之间的关系,如图3所示。
图3 晶闸管的伏安特性曲线当晶闸管AK V 加正向电压时，1J 和3J 正偏,2J 反偏,外加电压几乎全部降落在2J 结上,2J 结起到阻断电流的作用。
随着AK V 的增大，只要BO AK V V <，通过阳极电流A I 都很小，因而称此区域为正向阻断状态。
当AK V 增大超过BO V 以后,阳极电流突然增大,特性曲线过负阻过程瞬间变到低电压、大电流状态。
晶闸管流过由负载决定的通态电流T I ，器件压降为１Ｖ左右，特性曲线ＣＤ段对应的状态称为导通状态。
通常将BO V 及其所对应的BO I 称之为正向转折电压和转折电流。
晶闸管导通后能自身维持同态，从通态转换到断态，通常是不用门极信号而是由外部电路控制，即只有当电流小到称为维持电流H I 的某一临界值以下，器件才能被关断。
当晶闸管处于断态（BO AK V V <）时,如果使得门极相对于阴极为正,给门极通以电流G I ，那么晶闸管将在较低的电压下转折导通。
转折电压BO V 以及转折电流BO I 都是G I 的函数,G I 越大，BO V 越小。
如图3所示，晶闸管一旦导通后，即使去除门极信号,器件仍然然导通。
当晶闸管的阳极相对于阴极为负，只要RO AK V V <，A I 很小,且与G I 基本无关。
但反向电压很大时(RO AK V V ≈），通过晶闸管的反向漏电流急剧增大,表现出晶闸管击穿，因此称RO V 为反向转折电压和转折电流。
三、晶闸管的静态特性晶闸管共有3个PN 结,特性曲线可划分为(0～1）阻断区、（1~2)转折区、（2~３）负阻区及(3～４)导通区。
如图5所示。
(一）正向工作区1、正向阻断区(０~1)区域当ＡK 之间加正向电压时，1J 和3J 结承受正向电压，而2J 结承受反向电压,外加电压几乎全部落在2J 结身上。
反偏2J 结起到阻断电流的作用,这时晶闸管是不导通。
２、雪崩区（1～2也称转折区)当外加电压上升接近2J 结的雪崩击穿电压2BJ V 时,反偏2J 结空间电荷区宽度扩展的同时,内电场也大大增强，从而引起倍增效应加强。
于是，通过2J 结的电流突然增大,并使得流过器件的电流也增大。
此时，通过2J 结的电流,由原来的反向电流转变为主要由1J 和3J 结注入的载流子经过基区衰减而在2J 结空间电荷区倍增了的电流，这就是电压增加,电流急剧增加的雪崩区。
因此区域发生特性曲线转折,故称转折区。
３、负载区(２～3）当外加电压大于转折电压时候,2J 结空间电荷区雪崩倍增所产生大量的电子—空穴对，受到反向反向电场的抽取作用,电子进入1N 区，空穴进入2P 区,由于不能很快的复合,所以造成2J 结两侧附近发生载流子积累：空穴在2P 区、电子在1N区，补偿离化杂质电荷,使得空间电荷区变窄。
由此使得2P 区电位升高、1N 区电位下降，起了抵消外电场作用。
随着2J 结上外加电压下降，雪崩倍增效效应也随之减弱。
另一方面1J 和3J 结的正向电压却有所增强,注入增加,造成通过2J 结的电流增大,于是出现了电流增加电压减小的负阻现象。
4、低阻通态区（３~4）如上所述，倍增效应使得2J 结两侧形成电子和空穴的积累，造成2J 结反偏电压减小;同时又使得1J 和3J 结注入增强，电路增大，因而2J 结两侧继续有电荷积累,结电压不断下降。
当电压下降到雪崩倍增停止以后，结电压全部被抵销后，2J 结两侧仍有空穴和电子积累,2J 结变为正偏。
此时1J 、2J 和3J 结全部正偏，器件可以通过大电流，因为处于低阻通态区。
完全导通时，其伏安特性曲线与整流元件相似。
（二）反向工作区(0~5)器件工作在反向时候,1J 和3J 结反偏,由于重掺杂的3J 结击穿电压很低，1J 结承受了几乎全部的外加电压。
器件伏安特性就为反偏二极管的伏安特性曲线。
因此,PNPN 晶闸管存在反向阻断区，而当电压增大到1J 结击穿电压以上,由于雪崩倍增效应,电流急剧增大，此时晶闸管被击穿。
图４ 晶闸管的门极电流对电流—电压特性曲线的影响四、晶闸管的特性方程一个ＰNPN 四层结构的两端器件，可以看成电流放大系数分别为1α和2α的211P N P 和221N P N 晶体管,其中2J 结为共用集电结，如图6所示。
当器件加正向电压时。
正偏1J 结注入空穴经过1N 区的输运，到达集电极结(2J ）空穴电流为A I 1α;而正偏的3J 结注入电子,经过2P 区的输运到达2J 结的电流为K I 2α。
由于2J 结处于反向,通过2J 结的电流还包括自身的反向饱和电流CO I 。
由图6可知,通过2J 结的电流为上述三者之和,即CO K A J I I I I ++=212αα (1)假定发射效率121==γγ,根据电流连续性原理K A J I I I ==2，所以公式(1）变成:)(121αα+-=CO A I I (2) 公式说明,当正向电压小于2J 结的雪崩击穿电压B V ,倍增效应很小，注入电流也很小，所以1α和2α也很小,故有121<+αα （3）此时的CO I 也很小。
所以1J 和3J 结正偏，所以增加AK V 只能使2J 结反偏压增大,并不能使CO I 及A I 增加很多，因而器件始终处于阻断状态,流过器件的电流与CO I 同一数量级。
因此将公式(3）称为阻断条件。
当AK V 增加使得2J 结反偏压增大而发生雪崩倍增时候,假定倍增因子M M M p n ==,则CO I 、1α和2α都将增大M 倍，故（2）变成)(121αα+-=M MI I CO A (4) 此时分母变小，A I 将随AK V 的增长而迅速增加,所以当1)(21=+ααM (5)便达到雪崩稳定状态极限(BO AK V V =），电流将趋于无穷大,因此（5）式称为正向转折条件。
准确的转折点条件，是根据特性曲线下降段的起点来标志转折点。
在这点0=A AK dI dV ,022<AAK dI V d 现在利用这个特点,由特性曲线方程式(４）推导转折点条件。
因为1α和2α是电流的函数,M 是2J V 的函数,可近似用)()(2AK J V M V M =，CO I 为常数,对（4)求导AKA dV dI ,计算结果是 AKCO A A A A A A AK AA AK dV dM I I I dI d I M dI d I M dV dI dI dV )()()(11212211+++-+-==αααααα (6） 由于转折电压低于击穿电压，故AKdV dM 为一恒定值。
分母也为恒定值，由于0=AAK dI dV ，分子也必须为零，可得到 1)()(2211=+++AA A A dI d I M dI d I M αααα (7) 根据晶体管直流电压放大系数的定义，CBO E C I I I +=α (8）即可得到小信号电流放大系数EE E C dI d I dI dI ααα+==~ (9) 利用公式(9)可把公式(7）变为1)(2~~1=+ααM （10） 即在转折点,倍增因子与小信号~α之和的乘积刚好为1。
PN ＰN 结构只要满足上式，便具有开关特性，即可以从断态转变成通态。
由于α是随着电流E I 变化的，当A I 增大，1α和2α都随之增大。
由此可知，在电流较大时，满足(6)的M 值反而可以减小。
这说明A I 增大,AK V 相应减小，这正是图5中曲线(2~3)所示的负阻段。
α既是电流的函数名同时也是集电结电压的函数，当α一定时电流增大则相应的集电结反偏压减小。
当电流很大,会出现 121>+αα （6）根据方程(2）,2J 结提供一个通态电流（0<CO I ）。
因此2J 结必须正偏，于是 1J 、2J 和3J 结全部正偏,器件处于导通。
这便是图5中的低压大电流段。
器件有断态变为通态，关键在于2J 结必须由反偏转为正偏。
2J 结反向专为正向的条件是2P 区、1N 区分别应有空穴和电子积累。
从图(6）可以看出，2P 区有空穴积累的条件是,1J 结注入并且被2J 收集到2P 区的空穴量A I 1α要大于同K I )1(2α-通过复合而消失的空穴量，即K A I I )1(21αα-> （7）因为K A I I =，所以得到121>+αα。
只要条件成立，2P 区的空穴积累同样,1N 区电子积累条件为K A I I )1(12αα-> (8）故121>+αα （9)可见当121>+αα条件满足时候，2P 区电位为正,1N 区电位为负。
2J 结变为正偏，器件处于导通状态,所以121>+αα称为导通条件。
五、门极触发原理如图５-7所示，断态时,晶闸管的1J 和3J 结处于轻微的正偏,2J 结处于反偏，承受几乎全部断态电压。
由于受反向2J 结所限，器件只能流过很小的漏电流。
若在门极相对于阴极加正向电压G V ,便会有一股与阳极电流同方向的门极电流G I 通过3J 结,于是通过3J 结的电流便不再受反偏2J 结限制。
只要改变加在3J 结上的电压，便可以控制3J 结的电流大小。
G I 增大时，通过3J 结的电流的电流也随着增大，由此引起2N 区向2P 区注入大量的电子。
注入2P 区的电子,一部分与空穴复合，形成门极电流的一部分,另一部分电子在2P 区通过扩散到达2J 结被收集到1N 区，由此引起通过2J 结电子电流增加，2α随之增大。
电子被收集到1N 区使得该地区电位下降,从而使得1J 结更加正偏,注入空穴电流增大,于是通过2211N P N P 结构的电流A I 也增大。
而1α和2α都是电流的函数,它将随着电流A I 增大而变大。
这样,当门极电流G I 足够大时候，就会使得通过器件的电流增大,使得121>+αα条件成立。
所以，当加门极信号时候，器件可以在较小的电压下触发导通。
G I 越大，导通时候的转折电压就越低,如图4所示。
对于三端晶闸管，如图所示7,通过2J 结的各电流分量之和仍然等于总电流A I ,即A C I I 11α= (１）A C I I 22α= (2）A G K I I I += （3)CO c c A I I I I ++=21 （4） 将（1)和(3）分别代入（4)有CO K A A I I I I ++=21αα (5)当考虑倍增效应情况下,各电流分量经过2J 结空间电荷区后都要增大M 倍,因此CO K A A MI I M I M I ++=21αα （8）)(1)(212ααα+-+=M I I M I G CO A (9) )(1212ααα+-+=G CO A I I I （当M=1) (10) 这就是晶闸管的特性方程，它表明晶闸管加正向电压时,阳极电流与1α和2α以及G I 和CO I 的关系。