在电力电子领域，可控硅作为一种重要的半导体器件，广泛应用于整流、开关、变频等众多电路中。下面我们将详细介绍可控硅的工作原理、主要技术参数、不同类型的用途、检测方法以及相关的单结晶体管知识。
　　一、可控硅的工作原理
　　可控硅，即可控硅整流器，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。其三个电极分别为阳极（A）、阴极（K）和控制极（G）。
　　当阳极接负电位（相对阴极而言）时，从符号图上可知 PN 结处于反向，具有类似二极管的反向特性。当阳极上加正电位，且控制极不接任何电压时，在一定电压范围内，器件处于阻抗很高的关闭状态。但当正电压大于转折电压时，器件会迅速转变到低阻通导状态。若加在可控硅阳极和阴极间的电压低于转折电压，器件处于关闭状态，此时在控制极上加适当大小的正电压（对阴极），可控硅可迅速被激发导通。而且，可控硅一旦导通，控制极便失去控制作用，即导通后撤去栅极电压，可控硅仍保持导通，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。
　　可控硅的伏安特性曲线分为正向阻断特性（曲线 I）、导通工作特性（曲线 Ⅱ）和反向阻断特性（曲线 Ⅲ）。无控制极信号时，可控硅正向导通电压为正向转折电压（UB0）；有控制极信号时，正向转折电压会下降，且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，不再出现正向阻断状态。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 IH 时，可控硅从导通状态立即转为正向阻断状态。当器件的阳极加以反向电压时，只有反向电压达到击穿电压，电流才会突然增大，若不加限制器件就会烧毁，所以正常工作时，外加电压要小于反向击穿电压以保证器件安全可靠运行。
　　二、可控硅的主要技术参数
　　正向阻断峰值电压（VPFU）：指在控制极开路及正向阻断条件下，可以重复加在器件上的正向电压的峰值，此电压规定为正向转折电压值的 80％。
　　反向阻断峰值电压（VPRU）：是指在控制极断路和额定结温度下，可以重复加在器件上的反向电压的峰值，此电压规定为较高反向测试电压值的 80％。
　　额定正向平均电流（IF）：在环境温度为 +40°C 时，器件导通（标准散热条件）可连续通过工频（我国规定为 50Hz）正弦半波电流的平均值。
　　正向平均压降（UF）：在规定的条件下，器件通以额定正向平均电流时，在阳极与阴极之间电压降的平均值。
　　维持电流（IH）：在控制极断开时，器件保持导通状态所必需的极小正向电流。
　　控制极触发电流（Ig）：阳极与阴极之间加直流 6V 电压时，使可控硅完全导通所必需的极小控制极直流电流。
　　控制极触发电压（Ug）：是指从阻断转变为导通状态时控制极上所加的极小直流电压。
　　普通小功率可控硅参数如下表所示：
　　型号额定正向平均电流（A）正向阻断峰值电压（V）反向阻断峰值电压（V）极大正向平均压降（V）维持电流（mA）控制极触发电压（V）控制极电流（mA）控制极极大允许正向电压（V）
　　3CT1130～300030～30001.2＜20＜2.5＜2010
　　3CT5530～300030～30001.2＜40＜3.5＜5010
　　3CT101030～300030～30001.2＜60＜3.5＜7010
　　3CT202030～300030～30001.2＜60＜3.5＜7110
　　三、多种用途的可控硅
　　根据结构及用途的不同，可控硅有多种类型：
　　快速可控硅：可以工作在较高的频率下，用于大功率直流开关、电脉冲加工电源、激光电源和雷达调制器等电路中。
　　双向可控硅：特点是可以使用正的或负的控制极脉冲，控制两个方向电流的导通，主要用于交流控制电路，如温度控制、灯光调节及直流电极调速和换向电路等。
　　逆导可控硅：主要用于直流供电车辆（如无轨电车）的调速。
　　可关断可控硅：利用正的控制极脉冲可触发导通，用负的控制极脉冲可以关断阳极电流，恢复阻断状态，可做成无触点开关或用于直流调压、电视机中行扫描电路及高压脉冲发生器电路等。
　　下面通过两个例子说明可控硅电路的工作过程：
　　采用双基极管的可控硅调压电路中，D1～D2 组成全波桥式整流电路，BG 双基极管构成可控硅的同步触发电路（张弛振荡器）。整流电压经电阻 R1 降压后加在 A、B 两点，整流后脉动电压的正半周通过 R4、W 向电容 C 充电，当充电电压达到双基极管峰点电压 UP 时，BG 由截止转为导通，电容 C 通过 b1e 结及 R 迅速放电，其放电电流在 R 上产生一个尖脉冲，成为触发可控硅（SCR）极的触发信号，从而导致可控硅导通。可控硅导通后其正向压降很低，张弛振荡器即停止工作，电源电压过零时（由于无滤波电容，故为单向脉动电压）可控硅就自动关断。待下一个正半周到来时，电容 C 又充电，重复上述过程，串联于整流电路的负载 RL 上就得到一个受控的脉冲电压。电容 C 的充电速度与 R4、W 及 C 的乘积有关，所以调节 W 之值，即能改变电容 C 充电到 U 值的时间，也就可以改变可控硅的导通时间，从而改变了负载上电压的大小。
　　利用可控硅做成的感应（接近）开关，是利用人体电容和电阻与电路上电容 C1 并联促使氖管 N 导通点燃，从而在电阻 R1 上产生可控硅的触发信号，使可控硅导通，点着串于可控硅电路里的灯泡，也可在电路里串接继电器，带动其他电器装置的开启或关闭。
　　四、用万用表检查可控硅的好坏
　　判定可控硅的电极：小功率可控硅的电极从外形上一般阳极为外壳，阴极线比控制极引线长。若不知电极引线，可用万用表的电阻档进行判别。从可控硅的结构图可知，阴极与控制极之间有一个 PN 结，而阳极与控制极之间有两个反向串联的 PN 结。用电表 R×100 档先测出控制极，方法是将负表笔试接某一电极，正表笔依次碰触另外两个电极，若有阻值很小（约几百欧姆），另阻值很大（约几千欧姆），说明负表笔接的正是控制极（G）。在阻值小的那次测量中，接正表笔的一端是阴极（C 或 K），阻值大的那次，接正表笔的是阳极（A）；若两次测出的阻值均很大，说明负表笔接的不是控制极，应更换另外一个电极，重复上述判别。
　　检查可控硅的好坏：对于一个良好的可控硅，应满足三个 PN 结均良好；可控硅反向电压时能够阻断，不导通；可控硅正向在控制极开路时能够阻断；如果控制极加了正向电流，而阳极加正向电压时可控硅可以导通，且撤去控制极电流后仍能维持导通。前三项可通过测量极间电阻的方法判别，后一条要进行导通试验。
　　测极间电阻：用万用表电阻档测阳极与控制极之间、阳极与阴极之间的电阻，宜用电表电阻极，阻值均应很高。如阻值很小，并用低阻档再量阻值仍较小，表明可控硅已击穿、管子是坏的。阳极和阴极之间的正向电阻值（即阳极接负表笔，阴极接正表笔时阻值），反映可控硅正向阻断特性，阻值愈大，表示正向漏电流愈小。阳极与阴极之间的反向阻值反映可控硅的反向阻断特性，阻值愈大，表示反向漏电流愈小。测控制极与阴极之间的电阻，用 R×10 或 R×100 档测量为宜。如果正向电阻（控制极接负笔，阴极接正笔）极大，接近∞处，表示控制极与阴极之间已经烧毁，管子已坏。至于反向电阻应很大，不过有些管子控制极与阴极之间的反向电阻并不太高，这也是正常的。
　　导通试验：利用万用表的直流电流档（100mA 档或更大些电流档），需外加 6V 直流电源，按图所示电路接好。先不合开关 K，此时电流表指示应很小（正向阻断），当 K 闭合时电流应有 100mA 左右。电流若很小表明管子正向压降太大或已损坏。再断开 K，电表指示应仍为 100mA 左右基本上无变化。切断 6V 电源再重复上述过程，如一切同前表示管子导通性能是良好的。在没有万用表时，用 6.3V 小灯泡代替电表也可以，导通时灯泡亮。
　　五、单结晶体管
　　单结晶体管只有一个 PN 结，又称双基极二极管，外形与三极管相似，有三只管脚，分别为发射极（e）和两个基极（b1 和 b2），它是一种具有负阻特性的器件（电流增加而电压降反而减小的特性）。
　　当输入电压 U＜ηUbb 时，发射极与基极之间的 PN 结处于反向偏置，管子截止，电流很小。当输入电压 Ube＞ηUbb + UD（UD 为二极管正向压降约为 0.7V）时，PN 结正向导电，Ie 明显增加，rbl 阻值迅速减小，Ue 相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性就是双基极管的负阻特性。管子由截止区进入负阻区的交界点称为峰点，与其对应的发射极电压和电流分别称为峰点电压 VP 和峰点电流 IP，显然 UP≈ηUbb。随着发射极电流 Ie 不断增加，Ue 不断下降，降至某一点时不再下降了，这一点称为谷点。谷点之后管子特性进入了饱和区，与谷点对应的发射极电压 Uu 与发射极电流 Iu 分别称为谷点电压和谷点电流，显然 Uu 是维持单结管导通的极小发射极电压，只要 Ue > Uu 管子又会重新截止。特性进入饱和区后，发射极与基极间的电流达到饱和状态，所以 Ue 继续增加时，Ie 增加不多。