晶闸管的特性及工作原理

晶闸管又叫可控硅，是半导体闸流管的简称。晶闸管是一种大功率的PNPN型4层3端元件，可以把交流电变换成电压大小可调的脉动直流电，也可把直流电转换成交流电，还可调节交流电压、做无触点开关等。晶闸管广泛应用于可控整流、直流电动机的调速及电镀行业等。常见晶闸管的外型和符号如下图所示：

一、晶闸管的特性

1、正向阻断

如上图a所示,当阳极与阴极间加上正向电压(阳极接电源正极，阴极接电源负极)，但控制极上不加正向电压(即断开K)时，指示灯不亮。这说明晶闸管不导通，有正向阻断能力。

2、可控导通

如上图b所示，当合上K，给控制极加上一个正向电压(称为触发，所加电压称为触发电压)时，指示灯变亮。这说时晶间管有可控导通的能力。

3、持续导通

如上图c所示，在晶闸管导通后,即使去掉控制极上的电压(即重新打开K)，指示灯仍然发光。这说明晶闸管有持续导通的能力。此时要使已导通的晶闸管截止，必须把电源Ea切除或反向。

4、反向阻断

如上图d所示，虽然在控制极上加有正向电压，但阳极与阴极间却加反向电压，此时指示灯不亮。这说明晶闸管不导通，有反向阻断的能力。

5、综上所述

1）晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态。

2）晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性。

3）晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起触发作用。

4）晶闸管在导通情况下，当主回路电压(或电流)减小到接近于零时，晶闸管关断。

5）晶闸管导通的条件是阳极与阴极间应加正向电压，同时门极与阴极间也应加上适当的正向电压。要使已导通的晶闸管截止，必须切除阳极与阴极间的正向电压或将该电压反向。

二、晶闸管的工作原理

如上图所示，晶闸管实质上是由三个PN结组成的特殊三极管。可以等效地把它看成是由一个PNP型三极管(BG 2)和一个NPN型三极管(BG 1)所组成。

1、若在晶闸管的阳极和阴极间加上正向电压，而不给控制极加正向电压，此时虽然BG1和BG2都加有正向电压，但因 BG1无基极电流，晶闸管仍然截止。若此时给控制极加上正向电压，则BG1受触发而产生基极电流I g，该电流经BG1放大，在其集电极中得到一个β1Ig的电流。此电流正好就是 BG2的基极电流，经BG2放大后，在BG2的集电极中将得到一个β1β2Ig的电流。这个电流又被送入BG1进行放大后再次送给BG2放大。如此反复放大，形成了强烈的正反馈，使BG1和BG2都迅速进入饱和导通状态。在两个三极管的发射极，也就是晶闸管的阳极和阴极中出现很大电流(电流大小实际上是由负载的大小和Ea的大小所决定)，于是晶闸管完全导通。这个导通过程是在极短时间内完成的。

2、在晶闸管导通后，其导通状态就完会依靠管子本身的正反馈作用来维持，即使控制极的正向电压消失，它仍然处于导通状态。所以控制极的作用仅仅是触发晶闸管导通，一旦晶闸管导通，控制极就失去作用。

3、要使已导通的晶闸管截止唯一办法就是减小阳极电流,使之不足以维持正反馈过程。减小阳极电流的方法就是切断正向电源Ea或将Ea反接。使晶闸管保持导通状态所需的最小阳极电流，叫晶闸管的维持电流。故严格地讲，只要使阳极电流小于维持电流，就可关断晶闸管。