Author: Jackie Long
晶體閘流管（Thyristor）簡稱晶閘管，也稱為可控硅（Silicon Controlled Rectifier, SCR），這裡我們介紹一下單向晶閘管，它是具有三個PN結、四層結構的大功率半導體器件，其基本結構如下圖所示：
三個PN結構成4層P1-N1-P2-N2結構的半導體器件對外引出三個電極，由最外層P型半導體材料引出的電極作為陽極A，由中間的P型半導體材料引出的電極稱為控制極G，由最外層的N型半導體材料引出的電極稱為陰極K，它可以等效成如上圖所示的兩隻三極管電路。
下面我們來看看晶閘管的工作原理。初始狀態下，電壓VAK施加到晶閘管的A、K兩個端，此時三極管Q1與Q2都處於截止狀態，兩者地盤互不侵犯，相安無事，如下圖所示：
電壓VGK施加到G、K兩極後，Q2的發射結因正向偏置而使其導通，從而產生了基極電流IB2，此時Q2尚處於截止狀態，晶閘管陽極A電流IA為0，Q1的基極電流IB1也為0，電阻R2上也沒有壓降，因此Q2的集電極-發射電壓VCE2為VAK，這個電壓值通常遠大於VBE2，即使是在測試數據手冊中的參數時，VAK也至少有6V，實際應用時VAK會有幾百伏，因此，三極管Q2因發射結正偏、集電結反偏而開始進入放大狀態，如下圖所示：
剛剛進入放大狀態（微導通）的三極管Q2將基極電流IB2進行放大，相應集電極的電流為IC2，其值為（IB2×β2），儘管放大了β2倍，但此時的IC2還比較小，因此IA與IB1也比較小（但是已經不為0了），電阻R2中也有微小電流，可以看成一個完整的電流回路，但此時的Q2的集電極-發射極壓降VCE2仍然很大，如下圖所示：
與此同時，三極管Q1的發射極一直是VAK（最高電壓），集電極一直是較低的電壓（VBE2），只要基極設置合適的電壓，就可以進入放大狀態，所以一直臥薪嚐膽、蟄伏待機。Q2集電極電流IC2的出現，使得三極管Q1有機可乘。
處於微導通狀態的三極管Q2形成的迴路使三極管Q1基極所欠缺的電壓一步到位，時機終於成熟了，三極管Q1也因此剛剛進入放大狀態（微導通）！由於IB1與IC2是相同的，IB1經Q1放大後，其集電極電流IC1=（IB2×β2×β1），這個電流值又比IC2增大了β1倍，如下圖所示：
三極管Q1放大後的集電極電流IC1無處可逃，只好往Q2的基極去鑽（不會跑到電阻R1這邊來，因為電壓VGK肯定比VBE2要高，水往低處走），IC1就變成了IB2，三極管Q2的基極電流IB2被替換成了（IB2×β2×β1），比原來增加了（β2×β1）倍。
所謂人多好辦事，這個更大的基極電流IB2第二次被三極管Q2放大，此時的IC2就是（IB2×β2×β1×β2），然後又重複被兩個三極管交互進行正反饋放大，週而復始，如下圖所示：
在這個過程中，三極管Q2的集電極-發射極壓降越來越小，陽極電流IA的電流也越來越大，最終Q2飽和了（Q1也不甘示弱，節奏妥妥地跟上），最後的狀態如下圖所示：
可以看到，VAK的電壓值最終全部加到電阻R2上面，整個過程就是由電壓VGK引發的"血案"，原來R2電阻上沒有任何壓降，VGK電壓觸發晶閘管後，VAK電壓就全部加在電阻R2上面了。
上面我們只是把R2（與R1）作為象徵性的限流電阻，其實R2完全可以是負載，如電燈泡，如下圖所示：
當G、K兩極沒有加正向電壓時，A、K之間相當於是斷開的，燈泡不亮
當G、K加上正向電壓後，A、K之間相當於短路，所以VAK電壓全部加在電燈泡上使其發光。
由地盤之爭引發的"血案"就此完結！
但是還有下文哦！
如果在A、K之間充分導通後，我們拿掉電壓VGK企圖讓燈泡熄滅，如下所示：
很遺憾，沒有成功，燈泡還是一往無前地發射出嘲笑我們的刺眼光芒，因為這個時候VGK已經沒有利用價值了，儘管沒有觸發電壓VGK，晶閘管內部還是會有三極管電流正反饋維持晶閘管的繼續導通。
在門極G開路時，要保持晶閘管能處於導通狀態所必須的最小正向電流，稱為維持電流IH（Holding current）。還有一個擎住電流IL（Latch current），是晶閘管剛從斷態轉入通態並移除G極觸發信號後，能維持導通所需的最小電流。對於同一晶閘管，通常IL約為IH的數倍。
那麼有什麼辦法讓電燈泡滅呢？
有一種辦法很明顯，就是使電流IA下降到不足以維持內部正反饋過程，晶閘管自然就阻斷了，燈泡也會隨之熄滅，也就是把VAK電壓降下來。這個地球人都知道，你VAK雖然是大BOSS，但讓我為你開路總得留下點買路錢吧！只要降低電壓VAK讓IA小於IH，那麼晶閘管就斷開了（或在A、K兩極加反向電壓，其實這與降低電壓VAK是一個道理）。
但問題是，大多數時候VAK的電壓不會那麼容易（主動）下降，我幫主當得好好的，憑什麼讓我下臺？勞資有的是錢！
狡兔死，走狗烹，電壓VGK深諳其中道理，也早早從"門極關斷晶閘管"手中重金買下簡單的辦法讓燈泡熄滅。你丫的，我給你立下汗馬功勞還不讓我做第二把交椅，只有拆你的臺了。如下圖所示：
將電壓VGK反向接入G、K兩極後，想讓三極管Q2截止繼而讓晶閘管進入阻斷狀態，但還是陰謀以失敗告終，因為晶閘管導通後處於深度飽和狀態，就算加反向電壓也是無效的。
下一節我們繼續討論雙向晶閘管及門極可關斷晶閘管，麼麼噠～～
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