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可控硅（SCR）是1種半導(dǎo)體開關(guān)元器件。早就在1956年，Moll等人就公布了這類開關(guān)元器件的理論基礎(chǔ)。即便低功率器件在當(dāng)今開關(guān)區(qū)域已基本上銷聲匿跡，并被高壓雙極結(jié)型晶體管（BJT）、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）及絕緣柵雙極型晶體管（igbt模塊）等所替代，但它們在兆瓦級開關(guān)元器件區(qū)域仍無可取代，例如2kA、1.2kV的SCR就被使用于機(jī)車驅(qū)動器中，或用作控制鋁材生產(chǎn)廠家中的電爐等。

SCR是1種具備如下圖1a所顯示的晶體管等效線路的四層半導(dǎo)體元器件。
圖1：1個基本上的SCR類構(gòu)造（a），得到一定值的門極電流和維系電流（b），和大幅度改善的耐瞬變電壓性能，進(jìn)而有效的避免 陽極電壓陡增引發(fā)的意外導(dǎo)通（c）。

該元器件剛開始處在斷開模式，在正方向電流脈沖饋入門極1后，這一處在陽極和陰極間的四層構(gòu)造被導(dǎo)通，且已不再要門極電流。這里還能夠使用Q2基極導(dǎo)通SCR，但單片SCR通常僅有對于陰極的門極。

在一個更接近實(shí)際的晶體管模型中，PNP和NPN晶體管都帶著基極發(fā)射極電阻（如下圖1b所顯示）。因此規(guī)避了由Q1和Q2的漏電流而引發(fā)的意外導(dǎo)通，且門極電流具備之下的限定值：

SCR普遍存在的1個缺陷是：倘若陽極電壓上升時間超出臨界速率，即使門極電流為零，SCR也會導(dǎo)通。這時的陽極電壓稱之為換相電壓，當(dāng)陽極電流回零并降到維系水平之下時，在感性負(fù)載轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)中會發(fā)生換相電壓。電感中聚集的能量很容易造成陽極電壓陡然升高。除此之外，當(dāng)借助最少由2只以上以模擬多路開關(guān)形式相連接的SCR對阻性負(fù)載做好轉(zhuǎn)換時，當(dāng)中一只SCR被導(dǎo)通并使另外一只SCR陽極電壓陡然升高，這時也會發(fā)生換相電壓。

圖1b所顯示線路中，換相電壓斜率臨界值為：
當(dāng)中，VBE0約為0.7V（硅晶體管導(dǎo)通的常見工作電壓），CCB01和CCB02為晶體管Q1和Q2的集電極至基極電容量。因?yàn)檫@類電容值會伴隨著發(fā)射極至集電極工作電壓的增高而減少，在表達(dá)式（1）中要用這類電容的最大值。對于圖2中所用的晶體管，可估算CCB01+CCB02＜20pF。由RB1=RB2=6.8kΩ，得知SVcrit≈5V/μs。與單片SCR的換相電壓斜率臨界值（通常約等于100V/μs）相對比，圖2中SVcrit值比較低。盡管減少電阻器RB1和RB2的電阻值有一定的幫助，但如此會影響門極靈敏度（圖1b中線路可以做得非常靈敏，只要100μA左右的門極電流便可—等同于低功率單片SCR典型值的十分之一）。
當(dāng)中，VBE0約為0.7V（硅晶體管導(dǎo)通的常見工作電壓），CCB01和CCB02為晶體管Q1和Q2的集電極至基極電容量。因?yàn)檫@類電容值會伴隨著發(fā)射極至集電極工作電壓的增高而減少，在表達(dá)式（1）中要用這類電容的最大值。對于圖2中所用的晶體管，可估算CCB01+CCB02＜20pF。由RB1=RB2=6.8kΩ，得知SVcrit≈5V/μs。與單片SCR的換相電壓斜率臨界值（通常約等于100V/μs）相對比，圖2中SVcrit值比較低。盡管減少電

圖2：添加2個電容數(shù)值為1nF的SMD陶瓷電容器后，可以在ΔV做到10V的情形下防止導(dǎo)通。

圖1c表明了在維持低門極導(dǎo)通電流的同時添加換相電壓臨界斜率的辦法。借助將電容器C與NPN及PNP晶體管的基極發(fā)射極結(jié)并接，理論上可以得到無窮大的斜率值。電容器C的數(shù)值為：
這里，為簡單起見，假定陽極工作電壓呈線性增高，而△V為其增高的幅度。由常用晶體管基極電流容許的最大值可以得到實(shí)際的換相電壓斜率臨界值：
假定IBmax=200mA，則借助表達(dá)式（3）可以得到SVcrit的實(shí)際值，即SVcrit≈100kV/μs。

在實(shí)驗(yàn)中，圖2中的2N4036PNP晶體管因其轉(zhuǎn)換魯棒性而被選用，其基極電流最大值為500mA，而集電極電流最大值則為1A。在圖2中，使分立式SCR的陽極工作電壓陡然發(fā)生改變（在30ns內(nèi)使△V做到9V或使SVcrit做到300V/μs）后，未觀測到導(dǎo)通情況。

以上就是傳承電子介紹的半導(dǎo)體開關(guān)元器件可控硅的特性及使用解析，傳承電子是一家以電力電子為專業(yè)領(lǐng)域的功率半導(dǎo)體模塊制造商，為眾多的企業(yè)公司提供功率半導(dǎo)體模塊的定制、生產(chǎn)和加工，同時還給眾多公司提供來料代工或貼牌加工業(yè)務(wù)。主要產(chǎn)品為各種封裝形式的絕緣式和非絕緣式功率半導(dǎo)體模塊、各種標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)的功率半導(dǎo)體模塊等。