可控硅的基本结构及工作原理
可控硅全称“可控硅整流元件”(silicon controlled rectifier)，简写为scr，别名晶体闸流管(thyristor)，是一种具有三个pn结、四层结构的大功率半导体器件。可控硅体积小、结构简单、功能强，可起到变频、整流、逆变、无触点开关等多种作用，因此现已被广泛应用于各种电子产品中，如调光灯、摄像机、无线电遥控、组合音响等。
其原理图符号如下图所示：
从可控硅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，只是多了一个控制极g，正是它使得可控硅具有与二极管完全不同的工作特性。可控硅是可以处理耐高压、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 。
可控硅的基本结构如下图所示：
三个pn结(j1、j2、j3)组成4层p1-n1-p2-n2结构的半导体器件对外有三个电极，由最外层p型半导体材料引出的电极作为阳极a，由中间的p型半导体材料引出的电极称为控制极g，由最外层的n型半导体材料引出的电极称为阴极k，它可以等效成如图所示的两只三极管电路。
下面我们来看看可控硅的工作原理：
如下图所示，初始状态下，电压vak施加到可控硅的a、k两个端，此时三极管q1与q2都处于截止状态，两者地盘互不侵犯。
此时vak电压全部施加到a、k两极之间，这个允许施加的最大电压vak即断态重复峰值电压vdrm(peak repetitive off-state voltage)，相应的有断态重复峰值电流idrm(peak repetitive off-state current)
如下图所示，电压vgk施加到g、k两极后，q2的发射结因正向偏置而使其导通，从而产生了基极电流ib2，此时q2尚处于截止状态，可控硅阳极电流ia为0，q1的基极电流ib1也为0，电阻r2上也没有压降，因此q2的集电极-发射电压vce2为vak，这个电压值通常远大于vbe2，即使是在测试数据手册中的参数时，vak也至少有6v，实际应用时vak会有几百伏，因此，三极管q2的发射结正偏、集电结反偏，开始处于放大状态。
只有在g、k加上正向电压后，才可以触发可控硅的导通，这个触发电压的最小值称为门极触发电压vgt(gate trigger voltage)，这个值就是一个pn结的结电压(不是电池电压vgk)，此时流过控制极的电流称为门极触发电流igt(gate trigger voltage)
刚刚进入放大状态(微导通)的三极管q2将基极电流ib2进行放大，相应集电极的电流为ic2，其值为(ib2×β2)，尽管放大了β2倍，但此时的ic2还比较小，因此ia与ib1也比较小(但是已经不为0了)，电阻r2中也有微小电流，可以看成一个完整的电流回路，但此时的q2的集电极-发射极压降仍然很大。
与此同时，三极管q1的发射极一直是vak(最高电压)，集电极一直是较低的电压(vbe2)，只要基极设置合适的电压，就可以进入放大状态，所以一直卧薪尝胆、蛰伏待机。q2集电极电流ic2的出现，使得三极管q1有机可乘。
处于微导通状态的三极管q2形成的回路使三极管q1基极所欠缺的电压一步到位，时机终于成熟了，三极管q1也因此刚刚进入放大状态(微导通)!由于ib1与ic2是相同的，ib1经q1放大后，其集电极电流ic1=(ib2×β2×β1)，这个电流值又比ic2增大了β1倍。
三极管q1放大后的集电极电流ic1无处可逃，只好往q2的基极去钻(不会跑到电阻r1这边来，因为电压vgk肯定比vbe2要高，水往低处走)，ic1就变成了ib2，三极管q2的基极电流ib2被替换成了(ib2×β2×β1)，比原来增加了(β2×β1)倍。
所谓人多好办事，这个更大的基极电流ib2第二次被三极管q2放大，此时的ic2就是(ib2×β2×β1×β2)，然后又重复被两个三极管交互进行正反馈放大，周而复始。
在这个过程中，三极管q2的集电极-发射极压降越来越小，阳极电流ia的电流也越来越大，最终q2饱和了(q1也不甘示弱，节奏妥妥地跟上)，最后就成为下图所示的：
当q1与q2充分导通后(可控硅导通)，a、k两极之间的压降很小，其实就是q1发射结电压vbe1 + q2集电极-发射极饱和电压vce2，这个电压称为正向通态电压vtm(forward on-state voltage)
可以看到，vak的电压值最终全部加到电阻r2上面，整个过程就是由电压vgk引发的“血案”，原来r2电阻上没有任何压降，vgk电压触发可控硅后，vak电压就全部加在电阻r2上面了。
可控硅完全导通后，流过a、k两极的电流即为通态电流it(on-state current)，实际应用时，vak通常是交流电压(如220vac)，因此常将此参数标记为通态平均电流it(rms)，指可控硅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，而此时流过g、k两极的电流即为门极电流ig(gate current)，这个门极控制电流不应超过门极最大峰值电流igm(forward peak gate voltage)
当vak是交流电源的负半周时，可控硅因为a、k两极加反向电压而阻断，此时允许施加的最大电压称为反向重复峰值电压vrrm(peak repetitive reverse blocking voltage)，由于可控硅阻断时的电阻不是无穷大，此时的电流称之为反向重复峰值电流irrm(peak repetitive reverse blocking current)。
这两个值与之前介绍的idrm、vdrm是一样的，只不过idrm、vdrm是在控制g极断开、可控硅阻断状态下测量的，而irrm、vrrm是在可控硅a、k极接反向电压下测量的。
如果在可控硅阳极a与阴极k间加上反向电压时，开始可控硅处于反向阻断状态，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vrsm(peak non-repetitive surge voltage)。
上面我们只是把r2(与r1)作为象征性的限流电阻，其实r2完全可以是负载，如电灯泡，如下图所示：
当g、k两极没有加正向电压时，a、k之间相当于是断开的，灯泡不亮
当g、k加上正向电压后，a、k之间相当于短路，所以vak电压全部加在电灯泡上使其发光。
由地盘之争引发的“血案”就此完结!
但是还有下文哦!
如果在a、k之间充分导通后，我们拿掉电压vgk企图让灯泡熄灭，如下所示：
很遗憾，没有成功，灯泡还是一往无前地发射出嘲笑我们的刺眼光芒，因为这个时候vgk已经没有利用价值了，尽管没有vgk，可控硅内部还是会有三极管电流正反馈维持可控硅的继续导通。
在门极g开路时，要保持可控硅能处于导通状态所必须的最小正向电流，称为维持电流ih(holding current)。还有一个擎住电流il(latch current)，是可控硅刚从断态转入通态并移除g极触发信号后，能维持导通所需的最小电流。对于同一可控硅，通常il约为ih的数倍。
导演，我没看懂这两者有什么区别!其实这与数字电路中的电平是相似的，如下图所示：
如果一个低电平要让另一方认为是高电平，那必须要超过voh(上图的4.5v)，一旦这个低电平变成了高电平，继续让另一方认为是高电平，只需要不低于vih(上图的3.5v)即可，维持这个高电平的代价显示更低一些。
那么有什么办法让电灯泡灭呢?
有一种办法很明显，就是使电流ia下降到不足以维持内部正反馈过程，可控硅自然就阻断了，灯泡也会随之熄灭，也就是把vak电压降下来。这个地球人都知道，你vak虽然是大boss，但让我为你开路总得留下点买路钱吧!只要降低电压vak让ia小于ih，那么可控硅就断开了(或在a、k两极加反向电压，其实这与降低电压vak是一个道理)。
但问题是，大多数时候vak的电压不会那么容易(主动)下降，我帮主当得好好的，凭什么让我下台?老子有的是钱!
狡兔死，走狗烹，电压vgk深谙其中道理，也早早从“门极关断可控硅”手中重金买下简单的办法让灯泡熄灭。你丫的，我给你立下汗马功劳不让我当帮主，只有拆你的台了。如下图所示：
将电压vgk反向接入g、k两极后，想让三极管q2截止继而让可控硅进入阻断状态，但还是无法成功，因为可控硅导通后处于深度饱和状态，就算加反向电压也是无效的。
如果反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，此时所对应的电压称为反向门极峰值电压igm(reverse peak gate voltage)，使用时不应超过此值。
上面我们讨论的是常用的p型门极、阴极端受控的可控硅，还有一种不常用的n型门极、阳极端受控的可控硅，其原理图符号如下图所示，两者的原理是完全一样的，读者可自行分析一下。
下图的典型可控硅应用电路，可以用来调节灯泡的亮度。电路输入的220v交流电压经桥式整流后得到脉冲直流电压vp，此时可控硅vt为阻断状态，电路是不导通的;
随着脉冲直流电压vp通过可调电阻rp1、r1对电容c1进行充电，当电容c1上的电压足以触发可控硅vt时，可控硅导通后负载回路畅通，从而使电灯泡点亮，如下图所示：
调节可调电位器rp1即可控制电容c1的充电速度(充电常数越大充电速度越慢)，这样施加在灯泡上的交流电压的平均值就可以随之调整，从而调节电灯泡的高度。
Shell脚本中的变量详解
腕带的作用及选择方法
关于提高功率和降低燃油耗的电辅助增压方案设计
高通承诺未来一代的骁龙在运行Windows时表现会更好
EMC实践工作中,如何避免静电放电干扰
可控硅的基本结构及工作原理
想要布局物联网 这个关键缺一不可
传说中的上汽“L”项目终于露出了实锤
88E1548P MACSec使用-Ingress Pipe
设计桥式整流电路要考虑什么
win7 ISO镜像安装win7后怎么激活，步骤是怎样的
无人机反制设备为什么越来越受欢迎
DIY机器人系列:工程师自制蓝光呼吸WIFI机器人
4G TD-LTE测试解决方案全方位解读
安世半导体致力于为中国汽车半导体保驾护航
特斯拉加州弗里蒙特工厂的Model 3生产线,将停产两周
电吹风发热丝电阻丝点焊机特点的介绍
弹片微针模组能大大提高手机OLED屏幕的测试效率
国外使用超显微镜观察到锂离子在电化学充放电过程
使用stop、suspend方法来中断线程的坏处在哪？
其原理图符号如下图所示：
从可控硅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，只是多了一个控制极g，正是它使得可控硅具有与二极管完全不同的工作特性。可控硅是可以处理耐高压、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 。
可控硅的基本结构如下图所示：
三个pn结(j1、j2、j3)组成4层p1-n1-p2-n2结构的半导体器件对外有三个电极，由最外层p型半导体材料引出的电极作为阳极a，由中间的p型半导体材料引出的电极称为控制极g，由最外层的n型半导体材料引出的电极称为阴极k，它可以等效成如图所示的两只三极管电路。
下面我们来看看可控硅的工作原理：
如下图所示，初始状态下，电压vak施加到可控硅的a、k两个端，此时三极管q1与q2都处于截止状态，两者地盘互不侵犯。
此时vak电压全部施加到a、k两极之间，这个允许施加的最大电压vak即断态重复峰值电压vdrm(peak repetitive off-state voltage)，相应的有断态重复峰值电流idrm(peak repetitive off-state current)
如下图所示，电压vgk施加到g、k两极后，q2的发射结因正向偏置而使其导通，从而产生了基极电流ib2，此时q2尚处于截止状态，可控硅阳极电流ia为0，q1的基极电流ib1也为0，电阻r2上也没有压降，因此q2的集电极-发射电压vce2为vak，这个电压值通常远大于vbe2，即使是在测试数据手册中的参数时，vak也至少有6v，实际应用时vak会有几百伏，因此，三极管q2的发射结正偏、集电结反偏，开始处于放大状态。
只有在g、k加上正向电压后，才可以触发可控硅的导通，这个触发电压的最小值称为门极触发电压vgt(gate trigger voltage)，这个值就是一个pn结的结电压(不是电池电压vgk)，此时流过控制极的电流称为门极触发电流igt(gate trigger voltage)
刚刚进入放大状态(微导通)的三极管q2将基极电流ib2进行放大，相应集电极的电流为ic2，其值为(ib2×β2)，尽管放大了β2倍，但此时的ic2还比较小，因此ia与ib1也比较小(但是已经不为0了)，电阻r2中也有微小电流，可以看成一个完整的电流回路，但此时的q2的集电极-发射极压降仍然很大。
与此同时，三极管q1的发射极一直是vak(最高电压)，集电极一直是较低的电压(vbe2)，只要基极设置合适的电压，就可以进入放大状态，所以一直卧薪尝胆、蛰伏待机。q2集电极电流ic2的出现，使得三极管q1有机可乘。
处于微导通状态的三极管q2形成的回路使三极管q1基极所欠缺的电压一步到位，时机终于成熟了，三极管q1也因此刚刚进入放大状态(微导通)!由于ib1与ic2是相同的，ib1经q1放大后，其集电极电流ic1=(ib2×β2×β1)，这个电流值又比ic2增大了β1倍。
三极管q1放大后的集电极电流ic1无处可逃，只好往q2的基极去钻(不会跑到电阻r1这边来，因为电压vgk肯定比vbe2要高，水往低处走)，ic1就变成了ib2，三极管q2的基极电流ib2被替换成了(ib2×β2×β1)，比原来增加了(β2×β1)倍。
所谓人多好办事，这个更大的基极电流ib2第二次被三极管q2放大，此时的ic2就是(ib2×β2×β1×β2)，然后又重复被两个三极管交互进行正反馈放大，周而复始。
在这个过程中，三极管q2的集电极-发射极压降越来越小，阳极电流ia的电流也越来越大，最终q2饱和了(q1也不甘示弱，节奏妥妥地跟上)，最后就成为下图所示的：
当q1与q2充分导通后(可控硅导通)，a、k两极之间的压降很小，其实就是q1发射结电压vbe1 + q2集电极-发射极饱和电压vce2，这个电压称为正向通态电压vtm(forward on-state voltage)
可以看到，vak的电压值最终全部加到电阻r2上面，整个过程就是由电压vgk引发的“血案”，原来r2电阻上没有任何压降，vgk电压触发可控硅后，vak电压就全部加在电阻r2上面了。
可控硅完全导通后，流过a、k两极的电流即为通态电流it(on-state current)，实际应用时，vak通常是交流电压(如220vac)，因此常将此参数标记为通态平均电流it(rms)，指可控硅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，而此时流过g、k两极的电流即为门极电流ig(gate current)，这个门极控制电流不应超过门极最大峰值电流igm(forward peak gate voltage)
当vak是交流电源的负半周时，可控硅因为a、k两极加反向电压而阻断，此时允许施加的最大电压称为反向重复峰值电压vrrm(peak repetitive reverse blocking voltage)，由于可控硅阻断时的电阻不是无穷大，此时的电流称之为反向重复峰值电流irrm(peak repetitive reverse blocking current)。
这两个值与之前介绍的idrm、vdrm是一样的，只不过idrm、vdrm是在控制g极断开、可控硅阻断状态下测量的，而irrm、vrrm是在可控硅a、k极接反向电压下测量的。
如果在可控硅阳极a与阴极k间加上反向电压时，开始可控硅处于反向阻断状态，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vrsm(peak non-repetitive surge voltage)。
上面我们只是把r2(与r1)作为象征性的限流电阻，其实r2完全可以是负载，如电灯泡，如下图所示：
当g、k两极没有加正向电压时，a、k之间相当于是断开的，灯泡不亮
当g、k加上正向电压后，a、k之间相当于短路，所以vak电压全部加在电灯泡上使其发光。
由地盘之争引发的“血案”就此完结!
但是还有下文哦!
如果在a、k之间充分导通后，我们拿掉电压vgk企图让灯泡熄灭，如下所示：
很遗憾，没有成功，灯泡还是一往无前地发射出嘲笑我们的刺眼光芒，因为这个时候vgk已经没有利用价值了，尽管没有vgk，可控硅内部还是会有三极管电流正反馈维持可控硅的继续导通。
在门极g开路时，要保持可控硅能处于导通状态所必须的最小正向电流，称为维持电流ih(holding current)。还有一个擎住电流il(latch current)，是可控硅刚从断态转入通态并移除g极触发信号后，能维持导通所需的最小电流。对于同一可控硅，通常il约为ih的数倍。
导演，我没看懂这两者有什么区别!其实这与数字电路中的电平是相似的，如下图所示：
如果一个低电平要让另一方认为是高电平，那必须要超过voh(上图的4.5v)，一旦这个低电平变成了高电平，继续让另一方认为是高电平，只需要不低于vih(上图的3.5v)即可，维持这个高电平的代价显示更低一些。
那么有什么办法让电灯泡灭呢?
有一种办法很明显，就是使电流ia下降到不足以维持内部正反馈过程，可控硅自然就阻断了，灯泡也会随之熄灭，也就是把vak电压降下来。这个地球人都知道，你vak虽然是大boss，但让我为你开路总得留下点买路钱吧!只要降低电压vak让ia小于ih，那么可控硅就断开了(或在a、k两极加反向电压，其实这与降低电压vak是一个道理)。
但问题是，大多数时候vak的电压不会那么容易(主动)下降，我帮主当得好好的，凭什么让我下台?老子有的是钱!
狡兔死，走狗烹，电压vgk深谙其中道理，也早早从“门极关断可控硅”手中重金买下简单的办法让灯泡熄灭。你丫的，我给你立下汗马功劳不让我当帮主，只有拆你的台了。如下图所示：
将电压vgk反向接入g、k两极后，想让三极管q2截止继而让可控硅进入阻断状态，但还是无法成功，因为可控硅导通后处于深度饱和状态，就算加反向电压也是无效的。
如果反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，此时所对应的电压称为反向门极峰值电压igm(reverse peak gate voltage)，使用时不应超过此值。
上面我们讨论的是常用的p型门极、阴极端受控的可控硅，还有一种不常用的n型门极、阳极端受控的可控硅，其原理图符号如下图所示，两者的原理是完全一样的，读者可自行分析一下。
下图的典型可控硅应用电路，可以用来调节灯泡的亮度。电路输入的220v交流电压经桥式整流后得到脉冲直流电压vp，此时可控硅vt为阻断状态，电路是不导通的;
随着脉冲直流电压vp通过可调电阻rp1、r1对电容c1进行充电，当电容c1上的电压足以触发可控硅vt时，可控硅导通后负载回路畅通，从而使电灯泡点亮，如下图所示：
调节可调电位器rp1即可控制电容c1的充电速度(充电常数越大充电速度越慢)，这样施加在灯泡上的交流电压的平均值就可以随之调整，从而调节电灯泡的高度。
Shell脚本中的变量详解
腕带的作用及选择方法
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