可控硅晶闸管（Silicon Controlled Rectifier，简称SCR），也称为晶闸管，是一种具有特殊功能的半导体器件。它自20世纪50年代问世以来，已经发展成为一个庞大的家族，其主要成员包括单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管等。

可控硅晶闸管（简称晶闸管或SCR）的组成：

材料结构：

可控硅晶闸管是由四层半导体材料（P1N1P2N2）组成的三端元件。
这四层半导体可以看作是由一个PNP晶体管和一个NPN晶体管连接而成，每个晶体管的基极与另外一个晶体管的集电极相连。

电极定义：

从P1层引出的是阳极A（Anode）。
从N2层引出的是阴极K（Cathode）。
从P2层引出的是控制极G（Gate）。

工作原理：

晶闸管通过控制极G接收信号来控制其导通状态。
当阳极A加正电压，且控制极G给一短暂时间的正电压时，如果两个三极管的放大倍数之积大于1，晶闸管会形成强烈的正反馈，https://www.weikunfadacai1.com/使其进入完全饱和导通状态。
在此状态下，撤去控制极G的电压，晶闸管仍然可以维持导通。

主要特性：

可控硅晶闸管具有体积小、效率高、寿命长等优点。
它能在微秒级内开通和关断，实现无触点运行，无火花、无噪音。
可控硅能以毫安级电流控制大功率的机电设备，功率放大倍数高达几十万倍。

分类：

可控硅晶闸管分为单向可控硅和双向可控硅（也称三端双向可控硅，简称TRIAC）两种。
双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接，具有双向导通功能。

应用：

可控硅在自动控制系统中作为大功率驱动器件，广泛用于交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中。



可控硅晶闸管（SCR）的性能特点：

高功率处理能力：

可控硅晶闸管是一种大功率电器元件，能够在高电压、大电流条件下工作。
它能以毫安级电流控制大功率的机电设备，功率放大倍数高达几十万倍。

快速响应：

可控硅晶闸管的反应极快，能够在微秒级内开通和关断。

无触点运行：

晶闸管导通后，门极失去作用，维持低阻导通状态，实现无触点运行，因此无火花、无噪音。

高效与低损耗：

由于其高效性，可控硅晶闸管的成本低，同时运行时的损耗也相对较低。

可控性强：

可控硅晶闸管具有可控导通能力，通过控制极G的触发信号可以方便地控制其导通与截止状态。
它只有导通和关断两种状态，适用于各种需要控制的应用场景。

耐高温：

对于大功率双向晶闸管而言，其允许的高结温限制在150～200°C之间，表现出良好的温度特性。

良好的频率特性：

普通单向晶闸管的频率特性和普通双极性晶体管一样，随着电源频率的变化而变化。但需要注意的是，高频工作时必须采取一些补偿措施以减小开关损耗。

结构紧凑：

可控硅晶闸管具有体积小、重量轻的特点，便于安装和集成。

应用广泛：

可控硅晶闸管在电力、电子线路中得到了广泛的应用，如交直流电机调速系统、调功系统及随动系统等。

弱点：

尽管可控硅晶闸管具有许多优点，但其静态及动态的过载能力较差，且容易受干扰而误导通。



可控硅晶闸管的选型：

确定电路需求：

在选型之前，需要详细了解具体电路的需求，如电流和电压的范围、功率等。

关键参数考虑：

额定电流：

选择时，通常比实际使用电流大50%左右，以保证设备在大电流、高负载时仍能正常工作。

工作电压：

应参考实际工作条件下的峰值电压的大小，并留出一定的余量。

保持电流：

指可控硅正向导通后，保持器件导通所需的小电流值。

触发电流：

指使可控硅进入导通状态所需的小电流值。不同触发电流的可控硅价格也会有所差别，需要根据具体电路需求去选择。

工作环境考虑：

可控硅的额定电流与环境温度有关，需要根据实际情况进行计算和选择。

散热问题：

由于可控硅在工作时会产生热量，因此需要选择合适的散热器进行散热，确保管壳温度不超过相应电流下的允许值。

其他参数：

根据具体情况，可能还需要考虑反向电压、通态均方根电流、通态平均电流等参数。

封装形式：

根据应用需求，选择合适的插件可控硅或贴片可控硅封装形式。



可控硅晶闸管的使用：

安全检查：

使用前，应该用万用表检查可控硅是否良好。发现有短路或断路现象时，应立即更换。
严禁用兆欧表（即摇表）检查元件的绝缘情况。

安装与散热：

安装时，应确保散热器与可控硅管心接触良好，它们之间应涂上一薄层有机硅油或硅脂，以帮于良好的散热。
电流为5A以上的可控硅要装散热器，并确保满足所规定的冷却条件。

保护装置：

应对主电路中的可控硅采用过压及过流保护装置，以防止设备损坏。

防止过载：

要防止可控硅控制极的正向过载和反向击穿，确保其稳定运行。

电磁干扰：

需要注意电磁干扰问题，如屏蔽、过滤等，以确保整个系统的正常工作。

控制方式：

根据具体的应用场景选择合适的控制方式，并注意控制方法的精度和稳定性。

综上所述，可控硅晶闸管以其高功率处理能力、快速响应、无触点运行、高效低损耗、强可控性、耐高温、良好的频率特性、结构紧凑、应用广泛等性能特点，成为电力、电子等领域中不可或缺的重要元件。