可控硅工作原理及参数详解
可控硅工作原理
可控硅工作原理可控硅（SCR）是一种重要的半导体元件，广泛应用于电子设备和电力电子控制领域。
它具有向前导电和向后断电功能，并可以在应用触发信号时控制电流的流动。
本文将详细介绍可控硅的工作原理。
可控硅的结构和原理可控硅是一种二端元件，它由四层PNPN结构组成。
在正向偏置状态下，可控硅呈现出低电阻状态，电流可以通过它流动。
而在反向偏置状态下，可控硅则具有高电阻和绝缘的特性。
可控硅的工作原理是通过添加一个触发电压来使得器件进入导电状态。
在偏置状态下，可控硅通过固定极性的控制端给予一个小电流，因为这一信号只能导通一个PN结。
但是，当成为一个可控硅的较高电压应用于器件控制端时，它能够翻转所有PN结，使得它们成为连接的串联结构，进而使得可控硅进入导通状态。
上述功能由三种方式实现。
第一种方式是交流门极触发模式。
在此模式下，在交流正半周期完成时，通过控制端施加电压来激活可控硅，并且可以保持高通电状态不会被关闭。
第二种方式是直流门极触发模式。
该模式与交流门极触发模式非常相似，但是此模式只施加一个直流电压而不是交流电压。
第三种方式是LC滤波器触发模式。
在这种情况下，在滤波器中储存的能量将通过控制端电压释放，从而触发可控硅。
可控硅的电路应用由于可控硅具有高电压和大电流的输入能力，因此其主要应用于工业电子。
可控硅广泛应用于电焊机、电炉、电力空调和大型机械设备中。
可控硅工作在正常的局部调制方式下，在电力电子应用中用作开关，实现了无级变频控制。
使用可控硅开关电路，可以实现灯光亮度、电能调节脉冲宽度等功能。
此类可控硅控制电路广泛用于交流调节器、交流电机驱动、电梯和列车制动等应用中。
总结综上所述，可控硅是一种重要的电子器件，它能够在拥有触发信号的情况下控制电流的流动。
它通过四层PNPN结构实现高电压和大电流的输入能力，并具有向前导电和向后断电功能。
可控硅广泛应用于电焊机、电炉、电力空调和大型机械设备中，并应用于交流调节器、交流电机驱动、电梯和列车制动等领域。
可控硅的工作原理
可控硅的工作原理
可控硅是一种半导体电子器件，它可以把输入的电流变换为控制信号，以输出更大的电流。
它是一种媒介技术，它使用电磁控制来控制功率设备，而这些功率设备往往是由电动机。
它的工作原理是：在电源的作用下，可控硅内部的几对寡势晶体管构成的可控硅场效应晶体管会在内部两个输入端之间形成一条电流桥，通过控制它们之间的参数来控制从输出接口（Vout）出发的电动机。
当码盘（可控硅的一部分）改变其位置时，该码盘会使得连接在中输出。
可控硅的工作原理与种类
可控硅的工作原理与种类可控硅（Silicon Controlled Rectifier，SCR）是一种用于控制大电流的半导体元件，广泛应用于电力电子领域。
其工作原理是基于PN结的特性，通过控制正向偏置电压和触发电流，实现对电流的控制。
可控硅由四个PN结组成，即两个正向接触的P区，中间夹着两个N区。
当P 区加上正向电压，N区加上反向电压时，PN结呈现出正向偏置特性，此时NPNPN结构的形成使电流能够通过。
但当P区加上负向电压，N区加上正向电压时，PN结的反向耐压特性生效，电流无法通过。
在可控硅导通之前，需要通过一个触发电流（Gate Current）来激活。
当触发电流Igt满足一定标准时，从低阻态（OFF态）向高阻态（ON态）切换，并开始导通电流，从而实现对电流的控制。
在可控硅中，还存在一个关键参数叫做触发电压（Gate Voltage）。
当触发电流通过后，正向电压达到一定值时，才能够激活并导通，这就是触发电压的作用。
触发电压的值取决于具体的可控硅型号与工作条件。
可控硅根据不同的工作状态和应用特性，可分为以下几种类型：1. 静态门极控制型可控硅（SGCR）静态门极控制型可控硅是最常见的一种可控硅类型。
当触发电流通过后，硅片的移动电荷会改变PN结的导电特性，从而实现硅片的导通。
通过改变触发信号来控制触发电流，可以实现对电流的调控。
2. 双向晶闸管（Thyristor）双向晶闸管是一种具有双向导通能力的可控硅。
与普通的单向可控硅不同，双向晶闸管可以实现两个方向上的导通和关断。
这种特性使其适用于交流电源的控制。
3. 光控硅（Light Controlled SCR，LSCR）光控硅是一种通过光控制触发电流的可控硅。
光控硅内部嵌入了一个光敏元件，当光敏元件受到光照时，产生电流以激活SCR。
通过改变光照强度和光敏元件的特性，可以实现对电流的控制。
4. 可控硅二极管（SCR-Diodes）可控硅二极管是一种由多个可控硅串联而成的电子元件。
可控硅的工作原理
一、可控硅的工作原理可控硅是可控硅整流器的简称。
它是由三个PN结四层结构硅芯片和三个电极组成的半导体器件。
图3-29是它的结构、外形和图形符号。
可控硅的三个电极分别叫阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。
当器件的阳极接负电位(相对阴极而言)时，从符号图上可以看出PN结处于反向，具有类似二极管的反向特性。
当器件的阳极上加正电位时(若控制极不接任何电压)，在一定的电压范围内，器件仍处于阻抗很高的关闭状态。
但当正电压大于某个电压(称为转折电压)时，器件迅速转变到低阻通导状态。
加在可控硅阳极和阴极间的电压低于转折电压时，器件处于关闭状态。
此时如果在控制极上加有适当大小的正电压(对阴极)，则可控硅可迅速被激发而变为导通状态。
可控硅一旦导通，控制极便失去其控制作用。
就是说，导通后撤去栅极电压可控硅仍导通，只有使器件中的电流减到低于某个数值或阴极与阳极之间电压减小到零或负值时，器件才可恢复到关闭状态。
图3-30是可控硅的伏安特性曲线。
图中曲线I为正向阻断特性。
无控制极信号时，可控硅正向导通电压为正向转折电压(U B0)；当有控制极信号时，正向转折电压会下降(即可以在较低正向电压下导通)，转折电压随控制极电流的增大而减小。
当控制极电流大到一定程度时，就不再出现正向阻断状态了。
曲线Ⅱ为导通工作特性。
可控硅导通后内阻很小，管子本身压降很低，外加电压几乎全部降在外电路负载上，并流过比较大的负载电流，特性曲线与二极管正向导通特性相似。
若阳极电压减小(或负载电阻增加)，致使阳极电流小于维持电流I H时，可控硅从导通状态立即转为正向阻断状态，回到曲线I状态。
曲线Ⅲ为反向阻断特性。
当器件的阳极加以反向电压时，尽管电压较高，但可控硅不会导通(只有很小的漏电流)。
只有反向电压达到击穿电压时，电流才突然增大，若不加限制器件就会烧毁。
正常工作时，外加电压要小于反向击穿电压才能保证器件安全可靠地工作。
可控硅的重要特点是：只要控制极中通以几毫安至几十毫安的电流就可以触发器件导通，器件中就可以通过较大的电流。
可控硅的工作原理及应用电路
可控硅的工作原理及应用电路一、可控硅的基本工作原理可控硅，又称为可控整流二极管（SCR），是一种半导体器件，具有单向导通性的特点。
可控硅最基本的结构是由P型硅及N型硅构成的PN结，还通过额外的控制极（称为G极）控制导通与截止。
其基本工作原理如下：1.正向导通状态：当正向电压施加在可控硅的阳极和阴极之间时，若G极未施加正向信号，则可控硅处于截止状态；若G极施加正向信号，则电流开始流过可控硅，进入导通状态。
2.正向截止状态：当正向电压施加在可控硅的阳极和阴极之间时，若G极未施加正向信号，则可控硅处于截止状态，不导电；即使G极施加正向信号，只有当电压达到一定的阈值（称为触发电压）时，可控硅才能进入导通状态。
3.反向阻断状态：当反向电压施加在可控硅的阳极和阴极之间时，可控硅处于完全截止状态，不导电。
二、可控硅的应用电路可控硅由于其可控性和高功率特点，广泛应用于各种控制电路和电力电子器件中。
以下是一些常见的可控硅应用电路：1. 灯光控制电路可控硅可以用来控制灯光的亮度，常见的应用是使用可控硅作为调光器。
这种电路通过控制可控硅的导通角度来改变交流电路中的功率，从而达到调节灯光亮度的目的。
2. 电动机控制电路可控硅可以用来控制电动机的启动和停止，常见的应用是使用可控硅作为电动机的触发器。
通过控制可控硅的导通时间，可以控制电动机的转速和转向。
3. 直流电源电路可控硅可以用来控制直流电源的电压和电流输出，常见的应用是使用可控硅作为直流电源的调节器。
通过控制可控硅的导通角度和触发时间，可以实现直流电源的稳压和稳流功能。
4. 温度控制电路可控硅可以用来控制温度传感器和加热器之间的电流流动，常见的应用是使用可控硅作为温度控制电路的关断开关。
通过控制可控硅的导通角度和触发时间，可以实现温度的精确控制。
5. 电化学电源电路可控硅可以用来控制电化学电源中的电流输出，常见的应用是使用可控硅作为电化学电源的控制器。
通过控制可控硅的导通角度和触发时间，可以实现电化学过程的精确控制。
可控硅工作原理及参数详解
当 Q1 与 Q2 充分导通后（可控硅导通），A、K 两极之间的压降很小，其实就是 Q1 发射
结电压 + VBE2 Q2 集电极‐发射极饱和电压 VCE1，这个电压称为正向通态电压 VTM（Forward
On‐State Voltage）
可以看到，VAK 的电压值最终全部加到电阻 R2 上面，整个过程就是由电压 VGK 引发的“血 案”，原来 R2 电阻上没有任何压降，VGK 电压触发可控硅后，VAK 电压就全部加在电阻 R2 上 面了。
当 G、K 两极没有加正向电压时，A、K 之间相当于是断开的，灯泡不亮
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Author: Jackie Long
当 G、K 加上正向电压后，A、K 之间相当于短路，所以 VAK 电压全部加在电灯泡上使其 发光。
此时 VAK 电压全部施加到 A、K 两极之间，这个允许施加的最大电压 VAK 即断态重复峰值 电压 VDRM（Peak Repetitive Off‐State Voltage），相应的有断态重复峰值电流 IDRM（Peak Repetitive Off‐State Current）
如下图所示，电压 VGK 施加到 G、K 两极后，Q2 的发射结因正向偏置而使其导通，从而 产生了基极电流 IB2，此时 Q2 尚处于截止状态，可控硅阳极电流 IA 为 0，Q1 的基极电流 IB1 也为 0，电阻 R2 上也没有压降，因此 Q2 的集电极‐发射电压 VCE2 为 VAK，这个电压值通常远 大于 VBE2，即使是在测试数据手册中的参数时，VAK 也至少有 6V，实际应用时 VAK 会有几百 伏，因此，三极管 Q2 的发射结正偏、集电结反偏，开始处于放大状态。
107na0可控硅参数
107na0可控硅参数1. 可控硅的基本概念和原理可控硅（SCR）是一种半导体器件，也被称为双向可控硅。
它是一种具有控制电流流动的能力的二极管。
可控硅的主要特点是具有一定的触发电压，当触发电压施加到可控硅的控制端时，可控硅会进入导通状态，电流开始流动；当触发电压被去除时，可控硅会进入截止状态，电流停止流动。
可控硅的原理是基于PN结的特性，它由四层半导体材料构成，其中有三个PN结。
当可控硅未触发时，PN结处于正向偏置状态，电流无法通过；当触发电压施加到控制端时，PN结会反向击穿，形成一个导通路径，电流开始流动。
2. 可控硅的主要参数2.1 触发电压（Vgt）触发电压是指施加到可控硅控制端的电压，当电压达到一定阈值时，可控硅会进入导通状态。
触发电压是可控硅的一个重要参数，不同型号的可控硅具有不同的触发电压。
2.2 阻断电压（Vdrm）阻断电压是指可控硅在截止状态下能够承受的最大电压。
当施加到可控硅的电压超过阻断电压时，可控硅会被击穿，导致电流流动，这是不可控的。
因此，选择合适的阻断电压对于可控硅的应用非常重要。
2.3 保持电流（Ih）保持电流是指可控硅在导通状态下需要维持的最小电流。
如果电流低于保持电流，可控硅会自动进入截止状态。
保持电流的大小取决于可控硅的结构和性能。
2.4 导通电压降（Vtm）导通电压降是指可控硅在导通状态下的电压降。
导通电压降是可控硅的一个重要参数，它影响可控硅的功耗和效率。
较低的导通电压降可以减少能量损耗，提高可控硅的效率。
3. 可控硅的应用3.1 交流电控制可控硅可以用于交流电控制，例如调光、电压调节和电流控制等。
通过控制可控硅的触发电压和导通角，可以实现对交流电的精确控制。
3.2 直流电控制可控硅也可以用于直流电控制，例如电机控制和直流电源调节等。
通过控制可控硅的触发电压和导通角，可以实现对直流电的精确控制。
3.3 开关控制可控硅可以作为开关使用，用于电路的开关控制。
通过控制可控硅的触发电压，可以实现对电路的开关操作，从而实现对电路的控制。
可控硅元件的工作原理及基本特性
可控硅元件的工作原理及基本特性1、工作原理可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图1所示当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。
此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2= 3 2ib2因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。
此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1= 3 1ib1= 3 1 32这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。
由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。
由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表1状态条件说明从关断到导通1、阳极电位咼于是阴极电位2、控制极有足够的正向电压和电流两者缺一不可维持导通1、阳极电位咼于阴极电位2、阳极电流大于维持电流两者缺一不可从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位2、阳极电流小于维持电流任一条件即可2、基本伏安特性可控硅的基本伏安特性见图 2(1 )反向特性当控制极开路，阳极加上反向电压时(见图3), J2结正偏，但J1、J2结反偏。
此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后，接差J3结也击穿，电流迅速增OR段所示，弯曲处的电压URO叫反向转折电压”。
此时，可控加，图3的特性开始弯曲，如特性硅会发生永久性反向击穿。
图1可控硅等效图解图图2可控硅基本伏安特性图3阳极加反向电压（2 ）正向特性当控制极开路，阳极上加上正向电压时（见图4）, J1、J3结正偏，但J2结反偏，这与普通PN结的反向特性相似，也只能流过很小电流，这叫正向阻断状态，当电压增加，图3的特性发生了弯曲，如特性OA段所示，弯曲处的是UBO叫：正向转折电压图4阳极加正向电压由于电压升高到J2结的雪崩击穿电压后，J2结发生雪崩倍增效应，在结区产生大量的电子和空穴，电子时入N1 区,空穴时入P2区。
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上面我们只是把 R2（与 R1）作为象征性的限流电阻，其实 R2 完全可以是负载，如电 灯泡，如下图所示：
所谓人多好办事，这个更大的基极电流 IB2 第二次被三极管 Q2 放大，此时的 IC2 就是（IB2 ×β2×β1×β2），然后又重复被两个三极管交互进行正反馈放大，周而复始。
在这个过程中，三极管 Q2 的集电极‐发射极压降越来越小，阳极电流 IAA 的电流也越来越 大，最终 Q2 饱和了（Q1 也不甘示弱，节奏妥妥地跟上），最后就成为下图所示的：
可控硅完全导通后，流过 A、K 两极的电流即为通态电流 IT（On‐State Current），实际应 用时，VAK 通常是交流电压（如 220VAC），因此常将此参数标记为通态平均电流 IT（RMS），指 可控硅元件可以连续通过的工频正弦半波电流（在一个周期内）的平均值，而此时流过 G、 K 两极的电流即为门极电流 IG（Gate Current），这个门极控制电流不应超过门极最大峰值电 流 IGM（Forward Peak Gate Voltage）
当 Q1 与 Q2 充分导通后（可控硅导通），A、K 两极之间的压降很小，其实就是 Q1 发射
结电压 + VBE2 Q2 集电极‐发射极饱和电压 VCE1，这个电压称为正向通态电压 VTM（Forward
On‐State Voltage）
可以看到，VAK 的电压值最终全部加到电阻 R2 上面，整个过程就是由电压 VGK 引发的“血 案”，原来 R2 电阻上没有任何压降，VGK 电压触发可控硅后，VAK 电压就全部加在电阻 R2 上 面了。
如果反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，此时所对应的电压称为反向门 极峰值电压 IGM（Reverse Peak Gate Voltage），使用时不应超过此值。
上面我们讨论的是常用的 P 型门极、阴极端受控的可控硅，还有一种不常用的 N 型门 极、阳极端受控的可控硅，其原理图符号如下图所示，两者的原理是完全一样的，读者可自
在门极 G 开路时，要保持可控硅能处于导通状态所必须的最小正向电流，称为维持电 流 IH（Holding current）。还有一个擎住电流 IL（Latch current），是可控硅刚从断态转入通态 并移除 G 极触发信号后，能维持导通所需的最小电流。对于同一可控硅，通常 IL 约为 IH 的 数倍 。
当 VAK 是交流电源的负半周时，可控硅因为 A、K 两极加反向电压而阻断，此时允许施 加的最大电压称为反向重复峰值电压 VRRM（Peak Repetitive Reverse Blocking Voltage），由于 可控硅阻断时的电阻不是无穷大，此时的电流称之为反向重复峰值电流 IRRMM（Peak Repetitive Reverse Blocking Current）。
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Author: Jackie Long
这两个值与之前介绍的 IDRM、VDRM 是一样的，只不过 IDRM、VDRM 是在控制 G 极断开、可 控硅阻断状态下测量的，而 IRRM、VRRM 是在可控硅 A、K 极接反向电压下测量的。
调节可调电位器 RP1 即可控制电容 C1 的充电速度（充电常数越大充电速度越慢），这 样施加在灯泡上的交流电压的平均值就可以随之调整，从而调节电灯泡的高度。
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下面我们来看看可控硅的工作原理： 如下图所示，初始状态下，电压 VAK 施加到可控硅的 A、K 两个端，此时三极管 Q1 与 Q2 都处于截止状态，两者地盘互不侵犯。
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此时 VAK 电压全部施加到 A、K 两极之间，这个允许施加的最大电压 VAK 即断态重复峰值 电压 VDRM（Peak Repetitive Off‐State Voltage），相应的有断态重复峰值电流 IDRM（Peak Repetitive Off‐State Current）
如下图所示，电压 VGK 施加到 G、K 两极后，Q2 的发射结因正向偏置而使其导通，从而 产生了基极电流 IB2，此时 Q2 尚处于截止状态，可控硅阳极电流 IA 为 0，Q1 的基极电流 IB1 也为 0，电阻 R2 上也没有压降，因此 Q2 的集电极‐发射电压 VCE2 为 VAK，这个电压值通常远 大于 VBE2，即使是在测试数据手册中的参数时，VAK 也至少有 6V，实际应用时 VAK 会有几百 伏，因此，三极管 Q2 的发射结正偏、集电结反偏，开始处于放大状态。
由地盘之争引发的血案就此完结！
但是还有下文哦！
如果在 A、K 之间充分导通后，我们拿掉电压 VGK 企图让灯泡熄灭，如下所示：
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很遗憾，没有成功，灯泡还是一往 无前地发射出嘲笑我们的刺眼光芒 ，因为这个时候 VGK 已经没有利用价值了，尽管没有 VGK，可控硅内部还是会有三极管电流正反馈维持可控 硅的继续导通。
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行分析一下。
Author: Jackie Long
下图的典型可控硅应用电路，可以用来调节灯泡的亮度。电路输入的 220V 交流电 压经桥式整流后得到脉冲直流电压 VP，此时可控硅 VT 为阻断状态，电路是不导通的；
刚刚进入放大状态（微导通）的三极管 Q2 将基极电流 IB2 进行放大，相应集电极的电流 为 IC2，其值为（IB2×β2），尽管放大了β2 倍，但此时的 IC2 还比较小，因此 IA 与 IB1 也比较 小（但是已经不为 0 了），电阻 R2 中也有微小电流，可以看成一个完整的电流回路，但此 时的 Q2 的集电极‐发射极压降仍然很大。
当 G、K 两极没有加正向电压时，A、K 之间相当于是断开的，灯泡不亮
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当 G、K 加上正向电压后，A、K 之间相当于短路，所以 VAK 电压全部加在电灯泡上使其 发光。
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与此同时，三极管 Q1 的发射极一直是 VA（K 最高电压），集电极一直是较低的电压（VBE2）， 只要基极设置合适的电压，就可以进入放大状态，所以一直卧薪尝胆、蛰伏待机。Q2 集电 极电流 IC2 的出现，使得三极管 Q1 有机可乘。
处于微导通状态的三极管 Q2 形成的回路使三极管 Q1 基极所欠缺的电压一步到位，时 机终于成熟了，三极管 Q1 也因此刚刚进入放大状态（微导通）！由于 IB1 与 IC2 是相同的，IB1 经 Q1 放大后，其集电极电流 IC1=（IB2×β2×β1），这个电流值又比 IC2 增大了β1 倍。
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三极管 Q1 放大后的集电极电流 IC1 无处可逃，只好往 Q2 的基极去钻（不会跑到电阻 R1 这边来，因为电压 VGK 肯定比 VBE2 要高，水往低处走），IC1 就变成了 IB2，三极管 Q2 的基极 电流 IB2 被替换成了（IB2×β2×β1），比原来增加了（β2×β1）倍。
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可控硅参数详解
可控硅全称“可控硅整流元件”（Silicon Controlled Rectifier），简写为 SCR，别名晶体闸 流管（Thyristor），是一种具有三个 PN 结、四层结构的大功率半导体器件。可控硅体积小、 结构简单、功能强，可起到变频、整流、逆变、无触点开关等多种作用，因此现已被广泛应 用于各种电子产品中，如调光灯、摄像机、无线电遥控、组合音响等。
其原理图符号如下图所示：
从可控硅的电路符号可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，只是多了一 个控制极 G，正是它使得可控硅具有与二极管完全不同的工作特性。可控硅是可以处理耐高 压、大电流的大功率器件，随着设计技术和制造技术的进步，越来越大容量化 。
可控硅的基本结构如下图所示：
三个 PN 结（J1、J2、J3）组成 4 层 P1‐N1‐P2‐N2 结构的半导体器件对外有三个电极， 由最外层 P 型半导体材料引出的电极作为阳极 A，由中间的 P 型半导体材料引出的电极称为 控制极 G，由最外层的 N 型半导体材料引出的电极称为阴极 K，它可以等效成如图所示的两 只三极管电路。
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只有在 G、K 加上正向电压后，才可以触发可控硅的导通，这个触发电压的最小值称为 门极触发电压 VGT（Gate Trigger Voltage），这个值就是一个 PN 结的结电压（不是电池电压 VGK），此时流过控制极的电流称为门极触发电流 IGT（Gate Trigger Voltage）