目录
一、回忆并加深理解三极管的工作原理
（1）基本正反偏原理
（2）为什么明明有那么多电子流经基极，却不算做基极电流呢？
二、晶闸管SCR及其工作原理
（1）晶闸管的组成结构示意图
（2）晶闸管的工作原理：脉冲触发型的半控器件
（3）晶闸管如何关断？
三、晶闸管的特性曲线
（1）静态伏安特性曲线
（2）动态特性曲线
四、总结
一、回忆并加深理解三极管的工作原理
（1）基本正反偏原理
首先回忆一下我们之前在模电中关于三极管的学习，可以参考我之前的笔记模电基础：三极管的基本原理_三极管中发射区为什么小-CSDN博客。
从这张原理图中看出来：
在NPN型三极管中，最上侧小N区是浓度很高的发射区，而剩下的P和N区都是浓度很低的区域，且底侧N区的面积很大。
当发射结（上侧的PN结）正偏的时候，即P接高压、N接低压，导通。所以N区的载流子电子可以大量的在外电场的吸引下流向P区（势垒降低了，多子可以大规模的扩散，更何况还有外电场的吸引力在加强扩散）。
而且此时第二个PN结（下侧的PN结）是反偏的，即内建电场被增强（电场方向从N指向P），于是刚刚发射出来的高浓度电子在短暂经过P区后又马不停蹄的被吸收到N区，同时由于集电极的面积足够大，他几乎把所有发送出来的电子都吃下去了，测量是95%以上。
由于我们电流考量的是最终载流子的收集情况，即基区由于很薄、浓度低，收集到的的电子很少，形成了较小的基极电流ib。大多数电子仅仅只是借用基区的通道流向集电极，而集电极虽然浓度也很低，但面积足够大，所以收集到了大量的自由电子，形成了较大集电极电流ic。至于发射极电流ie则略微比集电极电流稍大一点。
（2）为什么明明有那么多电子流经基极，却不算做基极电流呢？
所以看似三极管起到电流放大的作用，只不过是人们的视角从发射转移到了基极与集电极。然后将ib与ic之间的电流抽离出来，形成了一个放大系数而已。
而从三极管整个器件的视角来看：电流是不会凭空产生的，发射极发出多少电流，都会被基极电流+集电极电流完整分摊。
而电流放大作用虽然看似是在控制基极小电流，来得到放大后的集电极电流，实则是在控制发射极电流，然后再由一个已经确定的分配系数得到基极电流与集电极电流罢了。比如增大ib，根据三极管的放大特性会使得ic增大β倍。但背后的物理逻辑是这样的：ib增大，三极管阻抗降低，而外部的电源电压又不变，所以发射极电流自然增大了，从而体现出小电流控制大电流的特点。
二、晶闸管SCR及其工作原理
（1）晶闸管的组成结构示意图
（2）晶闸管的工作原理：脉冲触发型的半控器件
（1）当门极G极不输入任何脉冲信号时。无论你是给A侧加正电压、还是反过来给K侧加正电压，则必定至少有一个PN结没有导通。即晶闸管没有正常启动工作。
（2）当门极G输入一个短暂的电压脉冲、且阳极A为正电压时。即NPN管子（V2）的基极输入了一个正电压，从而导通V2管子。而V2管子一旦导通，V1管子的基极电流ib就与右侧电路形成了回路，即V1形成了基极电流。从而使得V1也被导通了，而V1导通的结果就是产生了较强的iC1输入到V2上，他们完整形成一个正反馈系统。此时即使拿掉门极的电池，也不会被关断了。即一个正反馈、自锁的设计思路。
关于更深层次的晶闸管工作原理、设计原理则与我们无关了，作为电气专业的学生我们仅仅需要使用这种已经制作好的工具器件，在此基础上设计更为复杂好用的电路即可。
（3）晶闸管如何关断？
正是因为晶闸管会被短暂的脉冲信号给触发，所以工程中最头疼的一个问题就是晶闸管容易被误触发，那么当它被触发后，我们该如何手动关闭晶闸管的导通状态呢？
首先门极在被导通后就失去了控制效果，所以必然不可能通过改变门极的状态来控制通断。只能依靠改变阳极 – 阴极（A-K）回路电气条件关断，工程上分为两大类关断方式：
他们二者的本质其实都是让阳极电流iA置零，从而直接切断电路的正反馈回路，而施加反压只不过是为了更快的置零电流的手段而已，通常用于提高晶闸管关断的频率；即使没有施加反压，在交流电网下，他也会周期性的自动归零。
三、晶闸管的特性曲线
（1）静态伏安特性曲线
图中只有FE直线是在门极被脉冲激活后的特性线，而一旦导通，UAK就被钳位在1V左右，无论iA变化的有多么剧烈（正常额定工作范围内）。所以在FE这一段内，可以近似看做垂直的线段，
（2）动态特性曲线
动态特性指的是一个完整的导通、关断周期与之消耗时间的关系。从图中可以看出，此时分为两个区间：开通时间+关断时间。
开通时间通常较短，只有几个微秒；而关断时间分为反向阻隔恢复时间+正向阻隔恢复时间，通常后者需要几百微秒，而前者同样很短只有几个微秒。而如果在正向阻隔恢复时间内重新对晶闸管施加正向电压，则晶闸管会直接正向导通，而不是受到门极脉冲的影响，即正向恢复与反向恢复是一个整体，不可分割。
好比一个人感冒了，你想要恢复到抵御病毒的时间只需要吃两天药即可，这就是反向阻隔时间；而如果你想恢复到感冒之前能够主动出击攻击别人的时间则需要更长时间的休息，这就是正向阻隔时间。更重要的是，如果你在正向阻隔时间内再次受到病毒攻击（即同正向电压），则会直接感冒，不用管门极是否导通！
四、总结
从晶闸管的原理可以看出来，它对于开断的控制作用其实不如三极管，属于半控器件：门极只能控制开通，无法主动控制关断。但它的突出优点是：器件一旦开通，后续不再需要门极长期通入导通信号，对比三极管能够大幅节省驱动功耗，这也是大功率工频电力装置优先选用晶闸管、而非三极管的关键原因。
尽管通过降低掺杂浓度、加宽基区等工艺可以提升三极管耐压，做成大功率管，但三极管导通期间基极必须全程持续通入驱动电流，导通多久就耗电多久，驱动损耗难以压低，因此大功率场景不占优势，大多只用在高频小功率设备中。
但在工频交流电网里，晶闸管不能门极关断的短板被工频电源天然弥补：50Hz 交流电周期性过零，阳极电流降到维持电流以下时器件自行关断。晶闸管导通后无需持续门极脉冲即可维持导通；仅在每个全新正向半周到来时，补发一次瞬时触发脉冲，器件才能在下一周期再次开通，若无触发脉冲，器件过零关断后将持续保持阻断。从整机连续工作来看，50Hz 工况下每秒需要周期性补充 50 次触发脉冲，但每次脉冲仅微秒级宽度，单个导通半周内绝大部分时间门极无电流、零功耗；反观三极管若实现同等半周导通，需要在整个导通半周期持续给基极供电，二者驱动功耗差距悬殊。
我们后续绝大多数整流、调压等电路的设计，大多都是依托晶闸管只能半周期可控导通的特性实现的。
至于为什么不用二极管去整流，则是因为二极管是不可控的被动设备，而晶闸管多了一个门极，让导通时间、整流大小等的自由度提高了。
