1 晶闸管(scr)
晶体闸流管简称晶闸管，也称为可控硅整流元件(scr),是由三个pn结构成的一种大功率半导体器件。在性能上，晶闸管不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件更为可贵的可控性，它只有导通和关断两种状态。
晶闸管的优点很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍；反应极快，在微秒级内开通、关断；无触点运行，无火花、无噪声；效率高，成本低等。因此，特别是在大功率ups供电系统中，晶闸管在整流电路、静态旁路开关、无触点输出开关等电路中得到广泛的应用。
晶闸管的弱点：静态及动态的过载能力较差，容易受干扰而误导通。
晶闸管从外形上分类主要有：螺栓形、平板形和平底形。
2 普通晶闸管的结构和工作原理。
晶闸管是pnpn四层三端器件，共有三个pn结。分析原理时，可以把它看作是由一个pnp管和一个npn管所组成，其等效**如图1(a)所示，图1(b)为晶闸管的电路符号。
图1 晶闸管等效**图。
2.1 晶闸管的工作过程。
晶闸管是四层三端器件，它有j1、j2、j3三个pn结，可以把它中间的np分成两部分，构成一个pnp型三极管和一个npn型三极管的复合管。
当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导通，必须使承受反向电压的pn结j2失去阻挡作用。每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此是两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门极电流ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通。
设pnp管和npn管的集电极电流分别为ic1和ic2,发射极电流相应为ia和ik,电流放大系数相应为α1=ic1/ia和α2=ic2/ik,设流过j2结的反相漏电流为ico,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和：
ia=ic1+ic2+ico
=α1ia+α2ik+ico (1)
若门极电流为ig,则晶闸管阴极电流为：ik=ia+ig。
因此，可以得出晶闸管阳极电流为：
硅pnp管和硅npn管相应的电流放大系数α1和α2随其发射极电流的改变而急剧变化。当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未接受电压的情况下，式(1)中ig=0,(α1+α2)很小，故晶闸管的阳极电流ia≈ico,晶闸管处于正向阻断状态；当晶闸管在正向门极电压下，从门极g流入电流ig,由于足够大的ig流经npn管的发射结，从而提高放大系数α2,产生足够大的集电极电流ic2流过pnp管的发射结，并提高了pnp管的电流放大系数α1,产生更大的集电极电流ic1流经npn管的发射结，这样强烈的正反馈过程迅速进行。
当α1和α2随发射极电流增加而使得(α1+α2)≈1时，式(1)中的分母1-(α1+α2)≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流ia。这时，流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定，晶闸管已处于正向导通状态。晶闸管导通后，式(1)中1-(α1+α2)≈0,即使此时门极电流ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流ia而继续导通，门极已失去作用。
在晶闸管导通后，如果不断地减小电源电压或增大回路电阻，使阳极电流ia减小到维持电流ih以下时，由于α1和α2迅速下降，晶闸管恢复到阻断状态。
2.2晶闸管的工作条件。
由于晶闸管只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表1。
表1 晶闸管导通和关断条件。
1)晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态。
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。
3)晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，无论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。
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。
3晶闸管的伏安特性和主要参数。
3.1晶闸管的伏安特性。
晶闸管阳极a与阴极k之间的电压与晶闸管阳极电流之间关系称为晶闸管伏安特性，如图2所所示。正向特性位于第一象限，反向特性位于第三象限。
图2 晶闸管伏安特性参数示意图。
1) 反向特性。
当门极g开路，阳极加上反向电压时(见图3),j2结正偏，但j1、j2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到j1结的雪崩击穿电压后，同时j3结也击穿，电流迅速增加，如图2的特性曲线or段开始弯曲，弯曲处的电压uro称为“反向转折电压”。此后，晶闸管会发生永久性反向击穿。
图3 阳极加反向电压图4 阳极加正向电压。
2) 正向特性。
当门极g开路，阳极a加上正向电压时(见图4),j1、j3结正偏，但j2结反偏，这与普通pn结的反向特性相似，也只能流过很小电流，这叫正向阻断状态，当电压增加，如图2的特性曲线oa段开始弯曲，弯曲处的电压ubo称为“正向转折电压”。
由于电压升高到j2结的雪崩击穿电压后，j2结发生雪崩倍增效应，在结区产生大量的电子和空穴，电子进入n1区，空穴进入p2区。进入n1区的电子与由p1区通过j1结注入n1区的空穴复合。同样，进入p2区的空穴与由n2区通过j3结注入p2区的电子复合，雪崩击穿后，进入n1区的电子与进入p2区的空穴各自不能全部复合掉。
这样，在n1区就有电子积累，在p2区就有空穴积累，结果使p2区的电位升高，n1区的电位下降，j2结变成正偏，只要电流稍有增加，电压便迅速下降，出现所谓负阻特性，见图2中的虚线ab段。这时j1、j2、j3三个结均处于正偏，晶闸管便进入正向导电状态——通态，此时，它的特性与普通的pn结正向特性相似，如图2的bc段。
3) 触发导通。
在门极g上加入正向电压时(如图5所示),因j3正偏，p2区的空穴进入n2区，n2区的电子进入p2区，形成触发电流igt。在晶闸管的内部正反馈作用(如图2)的基础上，加上igt的作用，使晶闸管提前导通，导致图2中的伏安特性oa段左移，igt越大，特性左移越快。
图5 阳极和门极均加正向电压。
3.2 晶闸管的主要参数。
1)断态重复峰值电压udrm
门极开路，重复率为每秒50次，每次持续时间不大于10ms的断态最大脉冲电压，udrm=90%udsm,udsm为断态不重复峰值电压。udsm应比ubo小，所留的裕量由生产厂家决定。
2)反向重复峰值电压urrm
其定义同udrm相似，urrm=90%ursm,ursm为反向不重复峰值电压。
3)额定电压。
选udrm和urrm中较小的值作为额定电压，选用时额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，应能承受经常出现的过电压。
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