第I象限的是正向特性有阻断状态和导通状态之分。

在正向阻断状态时，晶闸管的伏安特性是一组随门极电流的增加而不同的曲线簇。当IG足够大时，晶闸管的正向转折电压很小，可以看成与一般二极管一样

第III象限的是反向特性晶闸管的反向特性与一般二极管的反向特性相似。

IG=0时，器件两端施加正向电压，为正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低 导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿晶闸管本身的压降很小，在1V左右导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零　　的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。IH称为维持电流。

晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性晶闸管的门极触发电流从门极流入晶闸管，从阴极流出　　阴极是晶闸管主电路与控制电路的公共端门极触发电流也往往是通过触发电路在门极和阴极之间施加触发电压而产生的

晶闸管的门极和阴极之间是PN结J3，其伏安特性称为门极伏安特性。为保证可靠、安全的触发，触发电路所提供的触发电压、电流和功率应限制在可靠触发区。

2. 动态特性

与二极管类似，开通、关断过程产生动态损耗

晶闸管的开通和关断过程波形

1) 开通过程

延迟时间td：门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流上升到稳态值的10%的时间上升时间tr：阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间开通时间tgt：以上两者之和， tgt=td+ tr 普通晶闸管延迟时间为0.5~1.5ms，上升时间为0.5~3s

2) 关断过程

反向阻断恢复时间trr：正向电流降为零到反向恢复电流衰减

至近于零的时间

正向阻断恢复时间tgr：晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能

力还需要一段时间

在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正向导通

实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸管充分恢复其对正向电压的阻断能力，电路才能可靠工作

关断时间tq：trr与tgr之和，即 tq=trr+tgr

普通晶闸管的关断时间约几百微秒，这是设计反向电压设计时间的依据

半导体单晶硅对周围温度的变化十分敏感，例如它的电阻率随着温度变化而变化。当单晶硅制成晶闸管后，晶闸管的各项参数也随温度变化而变化。虽说在较宽的温度范围内晶闸管均能正常工作，但他的参数确实发生了变化。

温度对晶闸管参数变化的影响是有规律的，掌握了这个规律一是能在选用适合自己线路特点的晶闸管时提高主动性;二是在应用中能及时发现故障原因，因为违反这个规律的晶闸管应该是有缺陷的不良品。

一、 温度对正反向耐压和漏电流的影响

随着环境温度升高，晶闸管正反向耐压，即击穿电压会有所提高，同时漏电流增加，见 (图一)。若温度升高耐压降低，则应该是“不良品”。漏电流随温度升高而增加幅度很大，结温125℃时要比室温时增加约百倍数量级，如某规格晶闸管室温时漏电流为0.05毫安，125℃时要达到几十个毫安甚至更大的数量级。

二、 温度对门极触发电流的影响

晶闸管工作在允许结温125℃时，称为高温状态。此时漏电流增加，又加上

PN结内少子寿命随温度升高而升高，放大系数随之增加。这两点导致门极触发电流随温度升高而下降，至高温状态工作时，已远比室温时为小。为避免过小的触发功率导致误触发，标准规定了“不触发电压”、“不触发电流”等项目，必须要大于此值时晶闸管才能触发，否则为不合格。应该注意，出厂时，门极电流是在室温条件下、阳极电压为6V时的测试值。而实用时为高温高压，此时因触发电流变小导致易触发导通。

三、 温度对开关时间的影响

开关时间包括开通与关断两个时间。温度对开通时间影响不大，但对关断时间影响很大，如 (图二) 所示。所以标准规定关断时间测量必须在高温条件下进行。高温测试关断时间比室温测试要增至1.5到2倍。导通时，PN结两边积累了携带电荷流动的“少数载流子”简称“少子”，关断过程是一个电荷消失的过程，此时间长短称为“关断时间”，是与“少子寿命”有关。少子寿命随温度升高而增加，积累的电荷消失更为不易，关断过程加长，“关断时间”增加。

四、 温度对dv/dt的影响

线路中，过高的dv/dt会导致晶闸管导通。触发电流偏小的晶闸管承受dv/dt能力相应也弱。同样，温度升高触发电流变小，晶闸管承受dv/dt能力相应下降。标准规定晶闸管必须在高温条件下进行dv/dt的测试。

五、 温度对维持电流的影响

维持电流是温度的函数。随温度升高而减小，而且变化的幅度较大。应用者在使用时，应加以充分考虑，见(图三)。出厂提供的维持电流是在室温时测出的。

六、 温度对通态特性的影响

温度升高晶闸管的通态压降减小。人们利用晶闸管的这个特性进行“结温”测试。先找出温度与某种晶闸管通态压降的关系曲线。反之，测出该种晶闸管工作时通态压降，就能在关系曲线上找到相应的温度值，此温度即为此时的芯片结温。

编者简介：朱英文：(1939- )，高级工程师，现任北京京仪椿树整流器有限责任公司技术顾问，中国电力电子产业网特约顾问，主要研究电力半导体器件的设计、制造、应用中的热设计和电力半导体器件主回路结构设计。曾参与专业词典、书籍的编写、翻译等工作。主要成果有：“无刷励磁发电机用旋转整流管设计和制造”，“晶闸管芯片球面磨角工艺”“大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算方法”等。

晶闸管又叫可控硅。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它主要有单向晶闸管、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，等等。从晶闸管的电路符号可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。晶闸管是可以处理耐高压、大电流的大功率器件，随着设计技术和制造技术的进步，越来越大容量化 。

常见晶闸管外形

基本结构：

晶闸管的外形如下图所示，分为螺栓形和平板形两种，螺栓形这种结构更换元件很方便，用于100A以下的元件。平板形，这种结构散热效果比较好，用于200A以上的元件。 晶闸管是由四层半导体构成的。图右所示为螺栓形晶闸管的内部结构，它由单晶硅薄片P1、N1、P2、N2四层半导体材料叠成，形成三个PN结。图 (b)和(c)所示分别为其示意图和表示符号。

晶闸管的工作原理：

在晶闸管的阳极与阴极之间加反向电压时，有两个PN结处于反向偏置，在阳极与阴极之间加正向电压时，中间的那个PN结处于反向偏置，所以，晶闸管都不会到导通(称为阻断)。

A—接电源正极K—接电源负极

(1)G不加电压(UGK=0) 这时晶闸管相当由三个PN结串接,其中一只反接, 因而不导通。

(2) G加上适当电压(UGK>0)，则产生正反馈。

晶闸管导通后，UAK(AK之间的压降很小)。不管UGK存在与否,晶闸管仍将导通。外电路使晶闸管的阳极电流IA小于某一数值时，就不能维持正反馈过程,晶闸管就会自行关断。

A—接电源负极 K—接电源正极

这时电路J1,T2均承受反向电压，无论控制极是否加正向触发电压，晶闸管均不导通，呈关断状态。

综上所述，在晶闸管的A-K之间加正向电压，还需在G-K之间加适当的触发电压，晶闸管就能导通。相似一个受控的二极管。

伏安特性：

晶闸管的阳极电压与阳极电流的关系，称为晶闸管的伏安特性，如图所示。晶闸管的阳极与阴极间加上正向电压时，在晶闸管控制极开路(Ig=0)情况下，开始元件中有很小的电流(称为正向漏电流)流过，晶闸管阳极与阴极间表现出很大的电阻，处于截止状态(称为正向阻断状态)，简称断态。

当阳极电压上升到某一数值时，晶闸管突然由阻断状态转化为导通状态，简称通态。阳极这时的电压称为断态不重复峰值电压(UDSM)，或称正向转折电压(UBO)。

导通后，元件中流过较大的电流，其值主要由限流电阻(使用时由负载)决定。在减小阳极电源电压或增加负载电阻时，阳极电流随之减小，当阳极电流小于维持电流IH时，晶闸管便从导通状态转化为阻断状态。由图可看出，当晶闸管控制极流过正向电流Ig时，晶闸管的正向转折电压降低， Ig越大，转折电压越小，当Ig足够大时，晶闸管正向转折电压很小，一加上正向阳极电压，晶闸管就导通。实际规定，当晶闸管元件阳极与阴极之间加上6V直流电压时，能使元件导通的控制极最小电流(电压)称为触发电流(电压)。

在晶闸管阳极与阴极间加上反向电压时，开始晶闸管处于反向阻断状态，只有很小的反向漏电流流过。当反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，这时，所对应的电压称为反向不重复峰值电压(URSM)，或称反向转折(击穿)电压(UBR)。

可见，晶闸管的反向伏安特性与二极管反向特性类似。

晶闸管的主要参数：

为了正确选用晶闸管元件，必须要了解它的主要参数，一般在产品的目录上都给出了参数的平均值或极限值，产品合格证上标有元件的实测数据。

(1)断态重复峰值电压UDRM

在控制极断路和晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压，其数值比正向转折电压小100V。

(2)反向重复峰值电压URRM

在控制极断路时，可以重复加在晶闸管元件上的反向峰值电压，此电压数值规定比反向击穿电压小100V。

通常把UDRM与UDRM中较小的一个数值标作器件型号上的额定电压。由于瞬时过电压也会使晶闸管遭到破坏，因而在选用的时候，额定电压一个应该为正常工作峰值电压的2～3辈，作为安全系数。

(3)额定通态平均电流(额定正向平均电流)IT

在环境温度不大于40oC和标准散热即全导通的条件下，晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流(在

一个周期内)的平均值，称为额定通态平均电流IT，简称额定电流。

额定通态平均电流(额定正向平均电流)IT

—— 在环境温度不大于40oC和标准散热即全导通的条件下，晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流(在一个周期内)的平均值，称为额定通态平均电流IT，简称额定电流。

其中，Ie为有效值

(4)维持电流IH

在规定的环境温度和控制极断路的条件下，维持元件继续导通的最小电流称为维持电流IH 。一般为几十毫安～一百多毫安，其数值与元件的温度成反比，在120摄氏度时维持电流约为25摄氏度时的一般。当晶闸管的正向电流小于这个电流时，晶闸管将自动关断。

晶闸管的型号及含义

国产晶闸管的型号一般表示为

元件的断态重复峰值电压

元件的额定通态平均电流

可控整流元件

N型硅材料

三个电极

例如：3CT50/500表示额定通态平均电流为50A ，断态重复峰值电压为500V的晶闸管元件。有些部门颁布了晶闸管其他的命名方法(如KP系列的晶闸管)。选用时一定要注意清楚了。

(6)判别晶闸管的好坏

制造厂通常已提供了许多有关晶闸管特性的各种资料数据或图表，供使用者参考，但是，有时候仍然有自行测试的必要。下面仅介绍一种利用万用表的欧姆档来识别管脚和判别管子好坏的办法。其测试方法可按表示进行。

一只良好的晶闸管，其阳极A与阴极K之间应为高阻值，所以，当万用表试A -K间的电阻时，亦不论电表如何接都

应为高阻值。而G-K间的逆向电阻比顺向电阻越大，表示晶闸管性能良好。

1)单向可控硅的检测。

万用表选电阻R*1Ω挡，用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻直至找出读数为数十欧姆的一对引脚，此时黑表笔的引脚为控制极G，红表笔的引脚为阴极K，另一空脚为阳极A。此时将黑表笔接已判断了的阳极A，红表笔仍接阴极K。此时万用表指针应不动。用短线瞬间短接阳极A和控制极G，此时万用表电阻挡指针应向右偏转，阻值读数为10欧姆左右。如阳极A接黑表笔，阴极K接红表笔时，万用表指针发生偏转，说明该单向可控硅已击穿损坏。

2) 双向可控硅的检测。

用万用表电阻R*1Ω挡，用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻，结果其中两组读数为无穷大。若一组为数十欧姆时，该组红、黑表所接的两引脚为第一阳极A1和控制极G，另一空脚即为第二阳极A2。确定A1、G极后，再仔细测量A1、G极间正、反向电阻，读数相对较小的那次测量的黑表笔所接的引脚为第一阳极A1，红表笔所接引脚为控制极G。将黑表笔接已确定的第二阳极A2，红表笔接第一阳极A1，此时万用表指针不应发生偏转，阻值为无穷大。再用短接线将A2、G极瞬间短接，给G极加上正向触发电压，A2、A1间阻值约10欧姆左右。随后断开A2、G间短接线，万用表读数应保持10欧姆左右。互换红、黑表笔接线，红表笔接第二阳极A2，黑表笔接第一阳极A1。同样万用表指针应不发生偏转，阻值为无穷大。用短接线将A2、G极间再次瞬间短接，给G极加上负的触发电压，A1、A2间的阻值也是10欧姆左右。随后断开A2、G极间短接线，万用表读数应不变，保持在10欧姆左右。符合以上规律，说明被测双向可控硅未损坏且三个引脚极性判断正确。

检测较大功率可控硅时，需要在万用表黑笔中串接一节1.5V干电池，以提高触发电压。

(7)晶闸管(可控硅)的管脚判别

晶闸管管脚的判别可用下述方法： 先用万用表R*1K挡测量三脚之间的阻值，阻值小的两脚分别为控制极和阴极，所剩的一脚为阳极。再将万用表置于R*10K挡，用手指捏住阳极和另一脚，且不让两脚接触，黑表笔接阳极，红表笔接剩下的一脚，如表针向右摆动，说明红表笔所接为阴极，不摆动则为控制极。

(8)晶闸管的应用

1)顺变装置(交流电变成直流电)

可变电压电源、恒压、恒流源、直流电机电源

2)逆变装置(直流变成交流电源)

频率精度高，负荷变化时输岀稳定，恒频率电源、不间断电源、交流电机电源。

3)变频装置(顺变和逆变的组合)用于同步机和异步机的调速。

4)直流电动机的调速(可代替直流发电机)

效率高、响应快、体积小、重量轻。