晶體閘流管(英語(yǔ):Thyristor),簡(jiǎn)稱晶閘管,指的是具有四層交錯(cuò)P、N層的半導(dǎo)體裝置。最早出現(xiàn)與主要的一種是硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier,SCR),中國(guó)大陸通常簡(jiǎn)稱可控硅,又稱半導(dǎo)體控制整流器,是一種具有三個(gè)PN結(jié)的功率型半導(dǎo)體器件,為第一代半導(dǎo)體電力電子器件的代表。晶閘管的特點(diǎn)是具有可控的單向?qū)щ?,即與一般的二極管相比,可以對(duì)導(dǎo)通電流進(jìn)行控制。晶閘管具有以小電流(電壓)控制大電流(電壓)作用,并體積小、輕、功耗低、效率高、開(kāi)關(guān)迅速等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、可控整流、逆變、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)速等方面。
半導(dǎo)體的出現(xiàn)成為20世紀(jì)現(xiàn)代物理學(xué)其中一項(xiàng)最重大的突破,標(biāo)志著電子技術(shù)的誕生。而由于不同領(lǐng)域的實(shí)際需要,促使半導(dǎo)體器件自此分別向兩個(gè)分支快速發(fā)展,其中一個(gè)分支即是以集成電路為代表的微電子器件,特點(diǎn)為小功率、集成化,作為信息的檢出、傳送和處理的工具;而另一類就是電力電子器件,特點(diǎn)為大功率、快速化。1955年,美國(guó)通用電氣公司發(fā)表了世界上第一個(gè)以硅單晶為半導(dǎo)體整流材料的硅整流器(SR),1957年又發(fā)表了全球首個(gè)用于功率轉(zhuǎn)換和控制的可控硅整流器(SCR)。由于它們具有體積小、重量輕、效率高、壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì),尤其是SCR能以微小的電流控制較大的功率,令半導(dǎo)體電力電子器件成功從弱電控制領(lǐng)域進(jìn)入了強(qiáng)電控制領(lǐng)域、大功率控制領(lǐng)域。在整流器的應(yīng)用上,晶閘管迅速取代了水銀整流器(引燃管),實(shí)現(xiàn)整流器的固體化、靜止化和無(wú)觸點(diǎn)化,并獲得巨大的節(jié)能效果。從1960年代開(kāi)始,由普通晶閘管相繼衍生出了快速晶閘管、光控晶閘管、不對(duì)稱晶閘管及雙向晶閘管等各種特性的晶閘管,形成一個(gè)龐大的晶閘管家族。
但晶閘管本身存在兩個(gè)制約其繼續(xù)發(fā)展的重要因素。一是控制功能上的欠缺,普通的晶閘管屬于半控型器件,通過(guò)門(mén)極(控制極)只能控制其開(kāi)通而不能控制其關(guān)斷,導(dǎo)通后控制極即不再起作用,要關(guān)斷必須切斷電源,即令流過(guò)晶閘管的正向電流小于維持電流。由于晶閘管的關(guān)斷不可控的特性,必須另外配以由電感、電容及輔助開(kāi)關(guān)器件等組成的強(qiáng)迫換流電路,從而使裝置體積增大,成本增加,而且系統(tǒng)更為復(fù)雜、可靠性降低。二是因?yàn)榇祟惼骷⒆阌诜至⒃Y(jié)構(gòu),開(kāi)通損耗大,工作頻率難以提高,限制了其應(yīng)用范圍。1970年代末,隨著可關(guān)斷晶閘管(GTO)日趨成熟,成功克服了普通晶閘管的缺陷,標(biāo)志著電力電子器件已經(jīng)從半控型器件發(fā)展到全控型器件。