晶闸管是高速固态器件，可用于控制电机、加热器和灯具。
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在之前的教程中，我们探讨了可控硅整流器（SCR）的基本构造和操作，通常称为晶闸管。这次我们将探讨如何使用晶闸管和晶闸管电路来控制更大的负载，如灯具、电机或加热器等。
我们之前提到，为了使晶闸管“开启”，我们需要在晶闸管处于正向方向时向门极（G）端注入一个小的触发电流脉冲（不是连续电流），即阳极（A）相对于阴极（K）为正，以实现再生锁定。
典型晶闸管
典型晶闸管通常，这个触发脉冲只需要持续几微秒，但门极脉冲施加的时间越长，内部雪崩击穿发生得越快，晶闸管的“开启”时间也越快，但不得超过最大门极电流。一旦触发并完全导通，晶闸管两端的电压降（阳极到阴极）在所有阳极电流值下都相当恒定，大约为1.0V，直到其额定值。
但请记住，一旦晶闸管开始导通，即使没有门极信号，它也会继续导通，直到阳极电流降至器件的保持电流（IH）以下，低于此值时它会自动“关闭”。因此，与双极晶体管和场效应晶体管（FET）不同，晶闸管不能用于放大或受控开关。
晶闸管是专门设计用于高功率开关应用的半导体器件，不具备放大器的能力。晶闸管只能在开关模式下工作，像开关一样打开或关闭
一旦通过其门极端触发导通，晶闸管将始终保持导通（通过电流）。因此，在直流电路和一些高感性交流电路中，必须通过单独的开关或关闭电路人为地减少电流。
直流晶闸管电路
当连接到直流电源时，晶闸管可以用作直流开关来控制更大的直流电流和负载。当使用晶闸管作为开关时，它的行为类似于电子锁存器，因为一旦激活，它将保持在“开启”状态，直到手动重置。考虑下面的直流晶闸管电路。
直流晶闸管开关电路
用作开关这个简单的“开关”晶闸管触发电路使用晶闸管作为开关来控制灯，但它也可以用作电机、加热器或其他此类直流负载的开关控制电路。晶闸管正向偏置，并通过短暂关闭常开“开启”按钮S1触发导通，S1通过门极电阻RG将门极端连接到直流电源，从而允许电流流入门极。如果RG的值相对于电源电压设置得太高，晶闸管可能不会触发。
一旦电路被“开启”，它会自锁并保持“开启”状态，即使按钮被释放，只要负载电流大于晶闸管的锁定电流。按钮S1的额外操作不会影响电路状态，因为一旦“锁定”，门极将失去所有控制。晶闸管现在完全“开启”（导通），允许全负载电路电流通过器件正向流动并返回电池电源。
在直流电路中使用晶闸管作为开关的一个主要优点是它具有非常高的电流增益。晶闸管是电流操作器件，因为小的门极电流可以控制更大的阳极电流。
门极-阴极电阻RGK通常用于降低门极的灵敏度并增加其dv/dt能力，从而防止器件的误触发。
由于晶闸管已自锁到“开启”状态，电路只能通过中断电源并将阳极电流降低到晶闸管的最小保持电流（IH）值以下来重置。
打开常闭“关闭”按钮S2会断开电路，将流过晶闸管的电路电流减少到零，从而迫使它“关闭”，直到再次施加另一个门极信号。
然而，这种直流晶闸管电路设计的一个缺点是机械常闭“关闭”开关S2需要足够大，以处理在触点打开时流过晶闸管和灯的电路功率。
如果是这种情况，我们可以用一个大机械开关替换晶闸管。克服这个问题并减少对更大更坚固的“关闭”开关需求的一种方法是将开关与晶闸管并联连接，如图所示。
替代直流晶闸管电路
开关电路这里晶闸管开关像以前一样接收所需的端电压和门极脉冲信号，但之前电路中的较大常闭开关已被替换为与晶闸管并联的较小常开开关。
激活开关S2会在晶闸管的阳极和阴极之间短暂施加短路，通过将保持电流降低到其最小值以下来停止器件导通。
交流晶闸管电路
当连接到交流电源时，晶闸管的行为与之前的直流连接电路不同。这是因为交流电源周期性地反转极性，因此任何用于交流电路的晶闸管都会自动反向偏置，导致它在每个周期的半周期内“关闭”。考虑下面的交流晶闸管电路。
交流开关电路
晶闸管电路上述晶闸管触发电路在设计上类似于直流SCR电路，除了省略了额外的“关闭”开关并包含了二极管D1，以防止反向偏置施加到门极。
在正弦波形的正半周期期间，器件正向偏置，但开关S1打开，零门极电流施加到晶闸管，它保持“关闭”。在负半周期期间，器件反向偏置，无论开关S1的状态如何，它都将保持“关闭”。
如果现在关闭开关S1，在每个正半周期开始时，晶闸管完全“关闭”，但不久后，门极将出现足够的正触发电压，因此电流存在以将晶闸管完全导通并使灯“开启”。
晶闸管现在在正半周期期间锁定“开启”，门极没有影响并有效地短路到阴极。这种情况持续到晶闸管在正半周期结束时自动“关闭”，当正弦波形在180度达到零伏时，阳极电流降至保持电流值以下。
在下一个负半周期期间，器件完全“关闭”，直到下一个正半周期，当过程重复并且晶闸管再次导通，只要开关关闭。
然后在这种情况下，灯将只接收来自交流电源的一半可用功率，因为晶闸管的行为类似于整流二极管，并且只在正向偏置的正半周期期间导通电流。晶闸管继续向灯提供一半功率，直到开关打开。
如果可以快速打开和关闭开关S1，使晶闸管在每个正半周期的“峰值”（90度）点接收其门极信号，器件将只在正半周期的一半时间内导通。换句话说，导通只会在正弦波的一半时间内发生，这种情况会导致灯接收来自交流电源的总功率的“四分之一”或四分之一。
通过准确改变门极脉冲和正半周期之间的时间关系，可以使晶闸管向负载提供所需的任何百分比功率，介于0%和50%之间。显然，使用此电路配置，它不能向灯提供超过50%的功率，因为它不能在反向偏置的负半周期期间导通。考虑下面的电路。
半波相位控制
半波相位控制电路相位控制是晶闸管交流功率控制的最常见形式，可以构建如上所示的基本交流相位控制电路。这里晶闸管的门极电压来自通过触发二极管D1的RC充电电路。
在正半周期期间，当晶闸管正向偏置时，电容器C通过电阻R1跟随交流电源电压充电。只有当点“A”处的电压上升到足以使触发二极管D1导通时，门极才会激活。
此时，电容器放电到晶闸管的门极，使其完全导通。在正半周期内导通开始的时间由RC电路的时间常数控制。这个时间常数可以通过可变电阻R1设置。
增加R1的值会延迟提供给晶闸管门极的触发电压和电流，从而导致器件导通时间的滞后。因此，器件导通的半周期部分可以在0到180度之间控制。
这意味着灯消耗的平均功率可以调整。然而，晶闸管是单向器件，因此每个正半周期只能提供最多50%的功率。
有多种方法可以使用“晶闸管”实现100%全波交流控制。一种方法是在二极管桥式整流电路中包含一个晶闸管，该电路将交流转换为通过晶闸管的单向电流，而更常见的方法是使用两个反向并联连接的晶闸管。
更实际的方法是使用单个三端双向可控硅（Triac），因为该器件可以在两个方向上触发，因此适用于交流开关应用。
