一、晶闸管的结构与工作原理

晶闸管是一种四层三结的半导体器件，结构为 PNPN 型，其三个电极分别为：

• 阳极（A，Anode）

• 阴极（K，Cathode）

• 门极（G，Gate）

其内部等效为三个晶体管互联的复合结构：一个 PNP 和一个 NPN 晶体管形成正反馈环路。

结构图解（文字描述）：

less复制编辑阳极（A）
  | [P]
  | [N] ← Gate（G）
  | [P]
  | [N]
  |
阴极（K）

在未触发前，虽然两端加有正向电压，但因中间 PN 结处于截止状态，电流无法流通；只有在满足特定条件后才会导通。

二、晶闸管的导通条件解析

晶闸管导通不是简单的正向加电，它必须满足三个基本条件：

条件一：阳极对阴极加正向电压（称为正向偏置）

• 要使晶闸管导通，首先必须在阳极A与阴极K之间加上正向电压（$V_{AK} > 0$），即阳极电位高于阴极。

• 此时内部的两个 PN 结 J1（阳极-P与中间N）和 J3（中间P与阴极-N）正向偏置，而 J2（中间N与中间P）反向偏置，器件整体仍处于截止状态。

条件二：门极施加正向触发电流

• 给门极G输入一个正向脉冲电流（从门极流入阴极方向），激发载流子注入，打破 J2 结的反向偏置，导致两个晶体管进入饱和正反馈状态。

• 此正反馈使得整个PNPN结构持续导通，即使门极电流撤除，也不会关闭。

条件三：阳极电流达到维持电流（I_H）

• 一旦晶闸管导通，必须有一定的阳极电流流过，保持其导通状态。

• 若阳极电流下降至低于维持电流 $I_H$，晶闸管将自动恢复到截止状态。

三、补充说明：无门极触发导通现象

在某些情况下，即使不加门极触发电流，晶闸管也可能因以下原因导通：

1. 过高正向电压击穿（称为正向击穿导通）：电压超过击穿电压 $V_{BO}$；

2. dv/dt 触发：电压上升太快（高 dv/dt）引起结电容导通；

3. 温度过高造成漏电流增大：形成误导通；

4. 电磁干扰或电路突波：误触发门极。

因此，在实际电路中应注意防止误触发：
例如增加缓冲网络（RC Snubber）、限流电阻、使用光隔离触发方式等。

四、晶闸管的触发方式

晶闸管可采用以下几种常见触发方式：

五、晶闸管关断条件补充说明

晶闸管一旦导通，门极失效，必须通过以下方法强制关断：

1. 降低阳极电流至低于维持电流 $I_H$；

2. 反向电压加在阳极阴极之间；

3. 使用交替导通控制法（如用于交流控制）；

4. 强迫关断电路（例如加装并联放电回路）；

这也是为什么晶闸管不能像MOSFET一样通过“门极拉低”来关断的原因。

六、典型晶闸管导通电路解析

以下是一个基本的晶闸管触发电路：

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      |     [R1]
      |     Gate ——[R2]—— 开关 —— GND
      |     A (阳极)
     |    [负载]
     |     K (阴极)
     |    GND

说明：

• R1 提供阳极电流；

• R2 限制门极电流；

• 手动或数字控制开关闭合触发导通；

• 晶闸管导通后，除非电源断开或负载电流小于维持电流，否则一直导通。

七、晶闸管常见应用场景