晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结图1，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管，图2
当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导通，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此，两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门极电流Ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通，晶体管饱和导通。
设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2；发射极电流相应为Ia和Ik；电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,
晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和：
Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0
若门极电流为Ig，则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig
从而可以得出晶闸管阳极电流为：I=(Ic0+Iga2）/（1-（a1+a2））（1—1）式
硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3所示。
当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未受电压的情况下，式（1—1）中，Ig=0,(a1+a2）很小，故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸管处于正向阻断状态。当晶闸管在正向阳极电压下，从门极G流入电流Ig，由于足够大的Ig流经NPN管的发射结，从而提高其电流放大系数a2，产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结，并提高了PNP管的电流放大系数a1，产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅速进行。从图3，当a1和a2随发射极电流增加而（a1+a2）≈1时，式（1—1）中的分母1-（a1+a2）≈0，因此提高了晶闸管的阳极电流Ia.这时，流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。晶闸管已处于正向导通状态。
式（1—1）中，在晶闸管导通后，1-（a1+a2）≈0，即使此时门极电流Ig=0，晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。晶闸管在导通后，门极已失去作用。
在晶闸管导通后，如果不断的减小电源电压或增大回路电阻，使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时，由于a1和a1迅速下降，当1-（a1+a2）≈0时，晶闸管恢复阻断状态。
特性
晶闸管的阳极电压与阳极电流的关系，称为晶闸管的伏安特性，如图所示。晶闸管的阳极与阴极间加上正向电压时，在晶闸管控制极开路(Ig=0)情况下，开始元件中有很小的电流(称为正向漏电流)流过，晶闸管阳极与阴极间表现出很大的电阻，处于截止状态(称为正向阻断状态)，简称断态。
当阳极电压上升到某一数值时，晶闸管突然由阻断状态转化为导通状态，简称通态。阳极这时的电压称为断态不重复峰值电压(UDSM)，或称正向转折电压(UBO)。
导通后，元件中流过较大的电流，其值主要由限流电阻(使用时由负载)决定。在减小阳极电源电压或增加负载电阻时，阳极电流随之减小，当阳极电流小于维持电流IH时，晶闸管便从导通状态转化为阻断状态。由图可看出，当晶闸管控制极流过正向电流Ig时，晶闸管的正向转折电压降低， Ig越大，转折电压越小，当Ig足够大时，晶闸管正向转折电压很小，一加上正向阳极电压，晶闸管就导通。实际规定，当晶闸管元件阳极与阴极之间加上6V直流电压时，能使元件导通的控制极最小电流(电压)称为触发电流(电压)。
在晶闸管阳极与阴极间加上反向电压时，开始晶闸管处于反向阻断状态，只有很小的反向漏电流流过。当反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，这时，所对应的电压称为反向不重复峰值电压(URSM)，或称反向转折(击穿)电压(UBR)。
可见，晶闸管的反向伏安特性与二极管反向特性类似。
晶闸管的开通和关断的动态过程的物理过程较为复杂，图 2.5 简单地给出了晶闸管开通和关断过程的电压与电流波形。
图中开通过程描述的是晶闸管门极在坐标原点时刻开始受到理想阶跃触发电流触发的情况；而关断过程描述的是对已导通的晶闸管，在外电路所施加的电压在某一时刻突然由正向变为反向的情况（如图中点划线波形）。
开通过程
晶闸管的开通过程就是载流子不断扩散的过程。对于晶闸管的开通过程主要关注的是晶闸管的开通时间 ton。
由于晶闸管内部的正反馈过程以及外电路电感的限制，晶闸管受到触发后，其阳极电流只能逐渐上升。从门极触发电流上升到额定值的 10%开始，到阳极电流上升到稳态值的 10%（对于阻性负载相当于阳极电压降到额定值的 90%），这段时间称为触发延迟时间 td。阳极电流从 10%上升到稳态值的 90%所需要的时间（对于阻性负载相当于阳极电压由 90%降到 10%）称为上升时间 tr，开通时间 ton定义为两者之和，即t on = t d +tr
通常晶闸管的开通时间与触发脉冲的上升时间，脉冲峰值以及加在晶闸管两极之间的正向电压有关。[2] 
关断过程
处于导通状态的晶闸管当外加电压突然由正向变为反向时，由于外电路电感的存在，其阳极电流在衰减时存在过渡过程。阳极电流将逐步衰减到零，并在反方向流过反向恢复电流，经过最大值 IRM后，再反方向衰减。同时，在恢复电流快速衰减时，由于外电路电感的作用，会在晶闸管两端引起反向的尖峰电压 URRM。从正向电流降为零，到反向恢复电流衰减至接近于零的时间，就是晶闸管的反向阻断恢复时间 trr。[2] 
反向恢复过程结束后，由于载流子复合过程比较慢，晶闸管要恢复其对反向电压的阻断能力还需要一段时间，这叫做反向阻断恢复时间 tgr。在反向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正向导通，而不受门极电流控制而导通。所以在实际应用中，需对晶闸管施加足够长时间的反压，使晶闸管充分恢复其对正向电压的阻断能力，电路才能可靠工作。晶闸管的电路换向关断时间 toff定义为 trr与 tgr之和，即
toff= trr+ tgr
除了开通时间 ton、关断时间 toff及触发电流 IGT外，本文比较关注的晶闸管的其它主要参数包括：
断态（反向）重复峰值电压 UDRM（URRM）：是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向（反向）峰值电压。通常取晶闸管的 UDRM 和 URRM 中较小的标值作为该器件的额定电压。
通态平均电流 IT(AV)：国际规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为 40℃和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。这也是标称其额定电流的参数。[2] 
维持电流 IH：是指晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。
IH与结温有关，结温越高，则 IH越小。
擎住电流 IL：是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。对同一晶闸管来说，通常 IL约为 IH的 2～4 倍。[2] 
浪涌电流 ITSM：浪涌电流是指由于电路异常情况引起的使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。
断态电压临界上升率 du/dt：是指在额定结温、门极开路的情况下，不能使晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。
通态电流临界上升率 di/dt：指在规定条件下，晶闸管能承受的最大通态电流上升率。如果 di/dt 过大，在晶闸管刚开通时会有很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而使晶闸管损坏。[2] 
触发技术
晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，使得晶闸管在需要时正常开通。晶闸管触发电路必须满足以下几点要求：
①触发脉冲的宽度应足够宽使得晶闸管可靠导通； ② 触发脉冲应有足够的幅度，对一些温度较低的场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的 3～5 倍，脉冲的陡度也需要增加，一般需达1～2A/μs； ③ 所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内；④应有良好的抗干扰能力、温度稳定性及与主电路的电气隔离； ⑤ 触发脉冲型式应有助于晶闸管元件的导通时间趋于一致。在高电压大电流晶闸管串联电路中，要求串联的元件同一时刻导通，宜采用强触发的形式。[2] 
晶闸管触发方式主要有三种：
① 电磁触发方式，将低电位触发信号经脉冲变压器隔离后送到高电位晶闸管门极。这种触发方式成本较低，技术比较成熟。但要解决多路脉冲变压器的输出一致问题，同时触发时的电磁干扰较大。 ② 直接光触发方式，将触发脉冲信号转变为光脉冲，直接触发高位光控晶闸管。这种触发方式只适用于光控晶闸管，且该种晶闸管的成本较高，不适宜采用； ③ 间接光触发方式，利用光纤通信的方法，将触发电脉冲信号转化为光脉冲信号，经处理后耦合到光电接受回路，把光信号转化为电信号。既可以克服电磁干扰，又可以采用普通晶闸管，降低了成本。[2] 
晶闸管串联技术
当需要耐压很高的开关时，单个晶闸管的耐压有限，单个晶闸管无法满足耐压需求，这时就需要将多个晶闸管串联起来使用，从而得到满足条件的开关。
在器件的应用中，由于各个元件的静态伏安特性和动态参数不同，因此将引起各元件间电压分配不均匀而导致发生损坏器件的事故。影响串联运行电压分配不均匀的因素主要有以下几个：
1、静态伏安特性对静态均压的影响。不同元件的伏安特性差异较大，串联使用时会使电压分配不均衡。同时，半导体器件的伏安特性容易受温度的影响，不同的结温也会使均压性能受到影响。[2] 
2、关断电荷和开通时间等动态特性对动态均压的影响。晶闸管串联运行，延迟时间不同，门极触发脉冲的大小不同，都会导致阀片的开通适度不同。阀片的开通速度不同，会引起动态电压的不均衡。同时关断时间的差异也会造成各晶闸管不同时关断的现象。关断电荷少，则易关断，关断时间也短，先关断的元件必然承受最高的动态电压。[2] 
晶闸管串联技术的根本目的的是保证动、静态特性不同的晶闸管在串联后能够安全稳定运行且都得到充分的利用。这就涉及到串联晶闸管的元件保护、动态和静态均压、触发一致性、反向恢复过电压的抑制、开通关断缓冲等一系列问题。[2] 
晶闸管的主要参数编辑
为了正确选用晶闸管元件，必须要了解它的主要参数，一般在产品的目录上都给出了参数的平均值或极限值，产品合格证上标有元件的实测数据。　(1)断态重复峰值电压UDRM　在控制极断路和晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压，其数值比正向转折电压小100V。　(2)反向重复峰值电压URRM　在控制极断路时，可以重复加在晶闸管元件上的反向峰值电压，此电压数值规定比反向击穿电压小100V。　通常把UDRM与URRM中较小的一个数值标作器件型号上的额定电压。由于瞬时过电压也会使晶闸管遭到破坏，因而在选用的时候，额定电压一个应该为正常工作峰值电压的2～3倍，作为安全系数。　(3)额定通态平均电流(额定正向平均电流)IT　在环境温度不大于40oC和标准散热即全导通的条件下，晶闸管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，称为额定通态平均电流IT，简称额定电流。　(4)维持电流IH
在规定的环境温度和控制极断路的条件下，维持元件继续导通的最小电流称为维持电流IH 。一般为几十毫安～一百多毫安，其数值与元件的温度成反比，在120摄氏度时维持电流约为25摄氏度时的一半。当晶闸管的正向电流小于这个电流时，晶闸管将自动关断。
晶闸管的选用编辑
(1)选择晶闸管的类型：晶闸管有多种类型，应根据应用电路的具体要求合理选用。
若用于交直流电压控制、可控整流、交流调压、逆变电源、开关电源保护电路等，可选用普通单向晶闸管。
若用于交流开关、交流调压、交流电动机线性调速、灯具线性调光及固态继电器、固态接触器等电路中，应选用双向晶闸管。
若用于交流电动机变频调速、斩波器、逆变电源及各种电子开关电路等，可选用门极关断晶闸管。
若用于锯齿波发生器、长时间延时器、过电压保护器及大功率晶体管触发电路等，可选用BTG晶闸管。
若用于电磁灶、电子镇流器、超声波电路、超导磁能储存系统及开关电源等电路，可选用逆导晶闸管。
若用于光电耦合器、光探测器、光报警器、光计数器、光电逻辑电路及自动生产线的运行监控电路，可选用光控晶闸管。
2．选择晶闸管的主要参数：晶闸管的主要参数应根据应用电路的具体要求而定。
所选晶闸管应留有一定的功率裕量，其额定峰值电压和额定电流(通态平均电流)均应高于受控电路的最大工作电压和最大工作电流1．5～2倍。
晶闸管的正向压降、门极触发电流及触发电压等参数应符合应用电路(指门极的控制电路)的各项要求，不能偏高或偏低，否则会影响晶闸管的正常工作。
单向晶闸管的检测编辑
(1)判别各电极：根据普通晶闸管的结构可知，其门极G与阴极K极之间为一个PN结，具有单向导电特性，而阳极A与门极之间有两个反极性串联的PN结。因此，通过用万用表的R×100或R×1 k Q档测量普通晶闸管各引脚之间的电阻值，即能确定三个电极。具体方法是：将万用表黑表笔任接晶闸管某一极，红表笔依次去触碰另外两个电极。若测量结果有一次阻值为几千欧姆(kΩ)，而另一次阻值为几百欧姆(Ω)，则可判定黑表笔接的是门极G。在阻值为几百欧姆的测量中，红表笔接的是阴极K，而在阻值为几千欧姆的那次测量中，红表笔接的是阳极A，若两次测出的阻值均很大，则说明黑表笔接的不是门极G，应用同样方法改测其他电极，直到找出三个电极为止。也可以测任两脚之间的正、反向电阻，若正、反向电阻均接近无穷大，则两极即为阳极A和阴极K，而另一脚即为门极G。普通晶闸管也可以根据其封装形式来判断出各电极。 螺栓形普通晶闸管的螺栓一端为阳极A，较细的引线端为门极G，较粗的引线端为阴极K。平板形普通晶闸管的引出线端为门极G，平面端为阳极A，另一端为阴极K。金属壳封装(T0—3)的普通晶闸管，其外壳为阳极A。塑封(T0—220)的普通晶闸管的中间引脚为阳极A，且多与自带散热片相连。
触发能力检测：对于小功率(工作电流为5 A以下)的普通晶闸管，可用万用表R×1档测量。测量时黑表笔接阳极A，红表笔接阴极K，此时表针不动，显示阻值为无穷大(∞)。用镊子或导线将晶闸管的阳极A与门极短路(见图2)，相当于给G极加上正向触发电压，此时若电阻值为几欧姆至几十欧姆(具体阻值根据晶闸管的型号不同会有所差异)，则表明晶闸管因正向触发而导通。再断开A极与G极的连接(A、K极上的表笔不动，只将G极的触发电压断掉)。若表针示值仍保持在几欧姆至几十欧姆的位置不动，则说明此晶闸管的触发性能良好。