文档介绍：一、晶闸管的基本结构
晶闸管（SemiconductorControlled Rectifier简称SCR）是一种四层结构（PNPN）的大功率半导体器件,它同时又被称作可控整流器或可控硅元件。它有三个引出电极，即阳极（A）、阴极（K）和门极（G）。其符号表示法和器件剖面图如图1所示。
图1 符号表示法和器件剖面图
普通晶闸管是在N型硅片中双向扩散P型杂质（铝或硼），形成结构，然后在的大部分区域扩散N型杂质（磷或锑）形成阴极，同时在上引出门极，在区域形成欧姆接触作为阳极。
图2、晶闸管载流子分布
二、晶闸管的伏安特性
晶闸管导通与关断两个状态是由阳极电压、阳极电流和门极电流共同决定的。通常用伏安特性曲线来描述它们之间的关系，如图3所示。
图3 晶闸管的伏安特性曲线
当晶闸管加正向电压时，和正偏，反偏，外加电压几乎全部降落在结上，结起到阻断电流的作用。随着的增大，只要，通过阳极电流都很小，因而称此区域为正向阻断状态。当增大超过以后，阳极电流突然增大，特性曲线过负阻过程瞬间变到低电压、大电流状态。晶闸管流过由负载决定的通态电流，器件压降为1V左右，特性曲线CD段对应的状态称为导通状态。通常将及其所对应的称之为正向转折电压和转折电流。晶闸管导通后能自身维持同态，从通态转换到断态，通常是不用门极信号而是由外部电路控制，即只有当电流小到称为维持电流的某一临界值以下，器件才能被关断。
当晶闸管处于断态（）时，如果使得门极相对于阴极为正，给门极通以电流，那么晶闸管将在较低的电压下转折导通。转折电压以及转折电流都是的函数，越大，越小。如图3所示，晶闸管一旦导通后，即使去除门极信号，器件仍然然导通。
当晶闸管的阳极相对于阴极为负，只要，很小，且与基本无关。但反向电压很大时（
），通过晶闸管的反向漏电流急剧增大，表现出晶闸管击穿，因此称为反向转折电压和转折电流。
三、晶闸管的静态特性
晶闸管共有3个PN结，特性曲线可划分为（0~1）阻断区、（1~2）转折区、（2~3）负阻区及（3~4）导通区。如图5所示。
（一）正向工作区
1、正向阻断区（0~1）区域
当AK之间加正向电压时，和结承受正向电压，而结承受反向电压，外加电压几乎全部落在结身上。反偏结起到阻断电流的作用，这时晶闸管是不导通。
2、雪崩区（1~2也称转折区）
当外加电压上升接近结的雪崩击穿电压时，反偏结空间电荷区宽度扩展的同时，内电场也大大增强，从而引起倍增效应加强。于是，通过结的电流突然增大，并使得流过器件的电流也增大。此时，通过结的电流，由原来的反向电流转变为主要由
和结注入的载流子经过基区衰减而在结空间电荷区倍增了的电流，这就是电压增加，电流急剧增加的雪崩区。因此区域发生特性曲线转折，故称转折区。
3、负载区（2~3）
当外加电压大于转折电压时候，结空间电荷区雪崩倍增所产生大量的电子—空穴对，受到反向电场的抽取作用，电子进入区，空穴进入区，由于不能很快的复合，所以造成结两侧附近发生载流子积累：空穴在区、电子在区，补偿离化杂质电荷，使得空间电荷区变窄。由此使得区电位升高、区电位下降，起了抵消外电场作用。随着结上外加电压下降，雪崩倍增效效应也随之减弱。另一方面和结的正向电压却有所增强，注入增加，造成通过结的电流增大，于是出现了电流增加电压减小的负阻现象。
4、低阻通态区（3~4）
如上所述，倍增效应使得结两侧形成电子和空穴的积累，造成结反偏电压减小；同时又使得和结注入增强，电路增大，因而结两侧继续有电荷积累，结电压不断下降。当电压下降到雪崩倍增停止以后，结电压全部被抵销后，结两侧仍有空穴和电子积累，结变为正偏。此时、和结全部正偏，器件可以通过大电流，因为处于低阻通态区。完全导通时，其伏安特性曲线与整流元件相似。
（二）反向工作区（0~5）
器件工作在反向时候，和结反偏，由于重掺杂的结击穿电压很低，结承受了几乎全部的外加电压。器件伏安特性就为反偏二极管的伏安特性曲线。因此，PNPN晶闸管存在反向阻断区，而当电压增大到结击穿电压以上，由于雪崩倍增效应，电流急剧增大，此时晶闸管被击穿。
图4 晶闸管的门极电流对电流—电压特性曲线的影响
四、晶闸管的特性方程
一个PNPN四层结构的两端器件，可以看成电流放大系数分别为和的和晶体管，其中结为共用集电结，如图6所示。当器件加正向电压时。正偏结注入空穴经过区的输运，到达集电极结（）空穴电流为；而正偏的结注入电子，经过区的输运到达结的电流为。由于结处于反向，通过结的电流还包括自身的反向饱和电流。
由图6可知，通过结的电流为上述三者之和，即
（1）