说明晶闸管的基本工作原理（详细讲解晶闸管的原理与工作特性）

晶闸管（Thyristor）是开发最早的电力电子器件。晶闸管全称为晶体闸流管，是半控型电力电子器件，晶闸管可以被控制导通而不能用门极控制关断，具有耐高压、电流大、抗冲击能力强等特点。

晶闸管相当于一个可以被控制接通的导电开关，由PNPN四层半导体结构组成，它有三个极：阳极、阴极、控制极。

晶闸管是由PNPN四层单导体组成，有三个PN结。晶闸管有三个引线端子：阳极A、阴极K、和门极G。晶闸管阳极与阴极间电压和它的阳极电流之间的关系，称为晶闸管的伏安特性。

当IG=0时，如果在晶闸管两端施加正向电压，则J2结处于反偏，晶闸管处于正向阻断状态，只流过很小的漏电流，如果正向电压超过临界极限值（正向转折电压Ub0）时，则漏电流急剧增大，正向转折电压降低。导通后晶闸管的特性跟二极管的正向特性相似，即使通过很大的阳极电流，晶闸管本身的压降确很小。导通时如果门极电流为零，并且阳极电流降到维持电流IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。当在晶闸管上施加反向电压时，晶闸管的J1、J3结处于反偏状态，这时伏安特性类似二极管的反向特性。晶闸管处于反向阻断状态，只有很小的漏电流流过，当反向电压超过反向击穿电压后，反向漏电流急剧增大，晶闸管反向击穿。

在给晶闸管施加正向阳极电压的情况下，若再给门极加入适当的控制信号，可使晶闸管由阻断变为导通。晶闸管的门极和阴极之间是一个PN结J3，它的伏安特性称为门极伏安特性。

当给门极施加一定电压后门极附近会发热，当电压过大时，会使晶闸管整个结温度上升，直接影响晶闸管的正常工作，甚至使门极烧坏。所以门极上施加的电压、电流、功率是有一定限制的。

晶闸管在电路中起开关作用。由于器件的开通和关断时间很短，当开关频率较低时，可以假定晶闸管是瞬时开通和关断的，可以忽略其动态特性和损耗。当工作频率较高时，因工作周期缩短，晶闸管的开通和关断时间就不能忽略，动态损耗占比相对增大，成为引起晶闸管发热的主要原因。

1.开通时间

门极在原点处受到理想阶跃电流的触发，由于晶体管内部的正反馈过程需要时间，阳极的电流增长不可能瞬时完成。从门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流上升到稳态值的10%，这段时间称为延迟时间td。阳极电流从10%上升到90%所需要的时间称为上升时间tt。开通时间tgt为两者之和，即tgt=td tt。

对于普通晶闸管td=0.5~1.5μs，tt=0.5~3μs。

2.关断时间

已导通的晶闸管，当电源电压突然改变方向时，由于晶闸管电路中带有感性器件，阳极电流在衰减过程中必存在过渡过程。从导通电流逐步衰减到零，然后在反方向建立恢复电流，经过最大值后，再反方向衰减到零。

电源电压反向后，从正向电流降为零到能重新施加正向电压为止的时间间隔，称为晶闸管的电路换向关断时间tq，它由两部分组成：tq=trt tgt

trt——反向阻断恢复时间，是电流反向的持续期；

tgt——正向阻断恢复时间。

普通晶闸管的关断时间约为几百微秒；快速晶闸管的关断时间为几微秒到几十微秒。