單向可控硅，也稱為硅控制整流器（SCR），是一種四層三端半導體器件，廣泛應用于交流電路的控制中。它能夠實現對電流的控制，但與普通二極管不同，可控硅的導通和截止可以通過外部信號來控制。

單向可控硅的基本結構

單向可控硅由四個層次的半導體材料組成，分別是NPNP結構。這四個層次分別是：

1. 陽極（Anode） ：最外層的N型半導體。
2. 第一基極（Gate） ：位于陽極下的P型半導體，也稱為控制極。
3. 第二基極（Kathode） ：位于第一基極下的N型半導體。
4. 陰極（Cathode） ：最內層的P型半導體。

工作原理

1. 正向阻斷 ：當陽極相對于陰極為正電壓，且控制極沒有足夠的正向電流時，SCR處于阻斷狀態。
2. 正向導通 ：當陽極相對于陰極為正電壓，且控制極有足夠的正向電流時，SCR導通。
3. 反向阻斷 ：當陽極相對于陰極為負電壓時，無論控制極如何，SCR都處于阻斷狀態。

導通與截止的條件

單向可控硅的導通和截止條件如下：

1. 導通條件 ：

• 陽極電壓大于陰極電壓（正向電壓）。
• 控制極電流達到一定的閾值，通常稱為“觸發電流”或“門極電流”。

2. 截止條件 ：

• 陽極電壓小于陰極電壓（反向電壓）。
• 陽極電流降低到低于維持電流的值，SCR將自動截止。

導通到截止的轉換

當單向可控硅處于導通狀態時，要使其截止，需要滿足以下條件：

1. 電流降低 ：陽極電流必須降低到低于維持電流的值。維持電流是SCR繼續導通所需的最小電流，通常遠低于觸發電流。
2. 外部控制 ：可以通過控制電路設計，確保在需要時降低陽極電流。
3. 電壓變化 ：如果電路設計允許，可以通過改變陽極電壓來強制SCR截止。

應用實例

在實際應用中，單向可控硅常用于調光、調速、電機控制等場合。例如，在調光電路中，通過改變控制極的電流，可以控制通過燈絲的電流，從而調節亮度。