简述晶闸管的结构和原理

今天总结了一下电力电子里面用到的晶闸管的基本结构和触发原理，和大家分享一下：

1.晶闸管的简介：

晶闸管是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器，以前被称为可控硅。1956年贝尔实验室发明晶闸管，1957年通用电气开发出第一个晶闸管产品。晶闸管有普通晶闸管及其派生的晶闸管，一般提起晶闸管指的是普通晶闸管。

2.晶闸管的基本结构示意图：

上图中，a是晶闸管的外形，b是晶闸管的4层半导体结构，c是电气符号。

内部是PNPN4层半导体结构，分别命名为P1,N1,P2,N2四个区，P1区引出阳极A，N2区引出阴极K，P2区引出门极G，四个区（如上图2-7）从上到下依次形成J1,J2,J3三个PN结。如果施加正向电压，A接+，K接-，则J2处于反偏状态，只有很小的漏电流通过，相当于阻断状态；如果施加反向电压，A接-，K接+，则J1和J3处于反偏状态，器件仍然处于阻断状态，仅有极小的漏电流流过。

3.晶闸管导通的关断的基本原理：

上图中，a是晶闸管的晶体管等效模型，b是等效晶闸管电路及电流流向

在a）图中，通过斜面将四层半导体结构分为2个PN结，这意味着晶闸管可以等效看成由P1N1P2和N1,P1,N2构成的2个晶体管V1，V2的组合体，如b）图所示，如果外电路向门极注入驱动电流IG，则IG流入三极管的基极，使得V2三极管导通，流过导通电流IC2,进一步引起V1三极管的基极导通，使的Ic2导通，注入V1基极，形成正反馈，最终使得V1和V2三极管完全导通，即图中晶闸管（A点和K）导通，此时撤掉EG产生的IG，晶闸管仍然导通（可以看成自锁效应），因此想要使得晶闸管关断，必须去掉阳极所加的正向电压，或者给阳极施加反向电压，或者使三极管的基极电流降低到导通门槛值以下，这样才能使晶闸管关断。

因此可看出晶闸管导通只需要一个触发信号，即施加开通信号后，信号可以消失，但是晶闸管已经被驱动，也不会因为触发信号的消失而关断或者改变状态，仍然一直导通。

晶闸管被触发导通的几种其他情况：

（1） 阳极电压升高的相当高的数值造成雪崩效应（绝对高的电压击穿）；

（2） 阳极电压上升率du/dt过高；

（3） 结温过高；（热损坏）

（4） 光直接照射硅片;（光触发）

以上几种导通方式，只有光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘，可以应用于高压电力设备，其他手段都难以控制，因此难以应用于实践。

另外光控晶闸管是由光信号触发的晶闸管，是晶闸管的一种派生器