晶闸管（可控硅）基本特性

一般定义
正向，开关方向
当晶闸管在两个稳定的状态，既截止和导通状态时，电流流入的方向。
反向
与正向相反的方向。
导通状态
是晶闸管的一个工作状态，这时直流阻抗在一个工作点或工作点范围内最小。
截止状态
是晶闸管的一个工作状态，这时直流阻抗在一个工作点或工作点范围内最大。
阳极（正极）
正向电流的流入的主要端口。
阴极（负极）
正向电流的流出的主要端口。
控制极，栅极
控制电流流入的端口。外部控制设备一般连接栅极和阴极，所以一些较大的晶闸管有两个阴极接
口。
正向电流
通过主要端口正向流过的电流
反向电流
通过主要端口反向流过的电流。
导通电流
在导通工作状态下在主要端口间流通的电流。
截止电流
在截止工作状态下在主要端口间流通的电流。当用示波器或者其他屏幕显示的测试仪器来测量截止
电流时，在接反向直流电压时，它表示为一个曲线。但在交流电压条件下，因为PN结的电容效应
会对曲线产生影响，随着电压的上升或下降，会产生一个正向的或者反向的延迟电流，特性曲线就
表现出分开的两支。但其最大值是不会受到影响。见图2.2.1。
正向电压
在主要端口间的正向电压差。
反向电压
在主要端口间的反向电压差。
导通电压
在导通的工作状态下，在主要端口间的正向电压差
截止电压
在截止的工作状态下，在主要端口间的正向电压差。
激发电压
在没有控制电流时，加在主要端口间的正向电压能使晶闸管进入导通工作状态的电压值。
控制电流
从控制栅极流入的电流。流入时电流为正值。
控制电压
控制栅极和阴极的电压差。当栅极电位高于阴极时，电压为正值。
基本原理
晶闸管是一个至少含有三个PN结，并能从截止工作状态到导通工作状态转换的半导体元器件。有
时它也会被称为反向截止晶闸管，它反向是不能被开通而只是在截止状态下。相对二极管晶闸管还
多一个可使晶闸管进入导通状态的控制栅极(栅极)
晶闸管是由四个交替n-型和p-型半导体组成的。中间的n-型和p-型半导体构成正向和反
向的高截止PN结。钝化环(在这里是石英钝化环)必须固定两个PN结。我们可以把晶闸管分解成一
个npn晶体管和一个pnp晶体管来理解。
当阴极接负电压，阳极接正电压，并有一个控制电流从栅极流向阴极时，电子就注入阴极，也就是
npn晶体管的发射极。栅极电流被npn晶体管放大。一部分电子会流到低掺杂度的n-区，它同样是
npn晶体管的收集极和pnp晶体管的基极。这个电流在pnp晶体管中再次被放大并传送到npn晶体
管的基极。这种内部的紧密耦合决定了晶闸管的功能特性。
晶体管的电流放大倍数是同电流有关系。当基极电流正好是使放大倍数大于1时，即αnpn + αpnp ≥ 1，
晶闸管被激发，也就是说晶闸管进入导通工作状态。在基极的一个很小的电流脉冲（比如10 μs的
脉冲）就能使晶闸管激发导通。当脉冲结束时，流过晶闸管的电流大于闭锁电流IL时，晶闸管保持
导通状态。当电流低于保持电流IH时，晶闸管进入正向截止状态。
静态特性
导通特性
晶闸管的导通特性相似二极管。当正向电压超过门限电压时，导通电流随着正向电压的升高而增加
。当电流很大，远远超过允许的导通电流时，才变得比较平坦。在中小电流区域，导通
电压同温度成反比，既在一定的导通电流时，导通电压随着温度的升高而降低。在较大的电流区域
正相反。导通时的电流产生损耗(导通电流乘以导通电压)，这种损耗使晶闸管发热。这个发热会限
制正向电流，当它过大时会损坏晶闸管。
截止特性
当晶闸管的电压源反向连接时，在开始的几伏的范围内，截止电流缓慢上升然后基本不变。截止电
流受温度影响很大，并随着温度的升高而提高。当提高外接电压就会进入穿透区，截
止电流上升很陡。这时就会出现雪崩效应。
当在晶闸管上加一个正向的电压时，在开始阶段晶闸管不导通，如同截止状态。当电压上升到超过
开启电压，晶闸管就进入导通状态，晶闸管会保持这种状态，直到流过晶闸管的电流小于保持电流
时。截止电流在正向的外接电压时，随着温度而变化，不同的晶闸管有完全不同的温度变化。大多
数的晶闸管在较高温度时的截止电流大于反向截止电流。基本的原因是它作为基极电流被npn晶体
管所放大。较大的正向截止电流不会影响晶闸管的性能和可靠性，它不是一种质量缺陷。这时产生
的功耗很小，在计算整体损耗时可以忽略不计。
动态特性
开通特性
基极电流导致开通导通
基极电流首先导致晶闸管导通，它发生在基极电流密度最高的截面上，然后再以相对较慢的速度的
向外扩展(每微秒传播30到100微米)。既当晶闸管的直径在100mm时，需要大概1千微秒才能全部
导通。
当晶闸管刚被激发导通时，导通面积很小，电压在全部导通时在才会回落到静态值VF，所以在刚开
通时，开通损耗集中在很小的面积内，这就会使硅片发热。为了保护晶闸管不被烧坏，必须把电流
上升的速度限制在允许的规定范围(di/dt)cr内。
在对一些大型的晶闸管，允许的电流上升速度(di/dt)cr可以通过辅助晶闸管(导向晶闸管)来提高。利
用一个较小的晶闸管，其阴极同主要晶闸管的栅极相连，所以主要晶闸管的激发电流就会被放大。
主要晶闸管的激发的能量是从主要电流环路中得到，我们称之为内部放大晶闸管。