閘流體
閘流體( thyristor )是晶體閘流管的簡稱，又可稱做可控矽整流器，以前被簡稱為可控矽；它是一種大功率、可以控制其導通截止的半導體，具有弱電控制強電的特點，2023年美國通用電器公司開發出世界上第一款閘流體產品，並於1958 年將其商業化；閘流體是pnpn 四層半導體結構，它有三個極：陽極，陰極和門極; 閘流體具有矽整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應用於可控整流、交流調壓、無觸點電子開關、逆變及變頻等電子電路中。
閘流體的特點是可以用弱訊號控制強訊號。從控制的觀點看，它的功率放大倍數很大，用幾十到一二百毫安電流，兩到三伏的電壓可以控制幾十安、千毫伏的工作電流電壓，換句話說，它的功率放大倍數可以達到數十萬倍以上。由於元件的功率增益可以做得很大，所以在許多電晶體放大器功率達不到的場合，它可以發揮作用。從電能的變化與調節方面看，它可以實現交流一直流、直流一交流、交流一交流、直流一直流以及變頻等各種電能的變換和大小的控制。
閘流體的結構
閘流體是一種具有三個pn 結、三個電極(陽極a 、陰極k 和控制極或稱為門極 g)的pnpn四層半導體器件。下圖是閘流體內部管芯結構圖。
閘流體的工作原理
為了說明為了說明閘流體的工作原理，可將閘流體等效地看成由pnp和npn型兩個三極體連線而成，每個三極體基極與另乙個三極體的集電極相連，如圖所示，陽極a相當於pnp型三極體t2的發射極，陰極k相當於npn型i三極體的發射極。
如電路圖連線所示，在閘流體陽極a和陰極k之間加正向電壓，同時在控制極g和陰極k之間也加正向電壓時，則可使閘流體導通。
控制極的作用只是使閘流體觸發導通，而導通後，控制極就失去了控制作用，所以控制極g又稱做門極。陽極電流減少到小於某一數值時，閘流體就不能維持正反饋過程而變為關斷，此時稱為正向阻斷；如果在陽極和陰極之間加反向電壓時，閘流體亦不可導通，稱為反向阻斷。
閘流體的導通條件為:(1)在陽極和陰極間加正向電壓；(2)在控制極和陰極間加正向觸發電壓；(3)陽極電流不小於維持電流。
閘流體的伏安特性曲線
(1)正向特性
當u>0時對應的曲線呈正向特性。由圖可看出,閘流體的正向特性可分為阻斷狀態oa段和導通狀態bc段兩個部分。
(2)反向特性
當u<0時，對應的曲線稱為反向特性閘流體的反向特性與二極體相似，此時，閘流體狀態與控制極上是否加觸發電壓無關。
主要引數為：
1. 正向轉折電壓ub0
控制極開路、額定結溫條件下，在閘流體的陽極與陰極加正弦半波正向電壓，元件由正向阻斷轉嚮導通狀態所對應的電壓峰值，稱為正向轉折電壓ubo。
2. 反向轉折電壓ursm
控制極開路、額定結溫條件下，閘流體陽極與陰極間加反向陽壓，元件從反向阻斷路向擊穿狀態時的反向電壓值稱為反向轉折電壓u rsm
3、正向重複峰值電壓ufm
0.8ub0值稱為正向重複峰值電壓。它的本意是在控制極開路、額定結溫條件下，允許重複加於閘流體的正向電壓峰值。
4、反向重複峰值電壓urm
0.8ursm 值稱為反向重複峰值電壓。它的本意是在控制極開路、額定結溫條件下，允許重複加於閘流體的反向電壓峰值。
5、額定電壓
取u fm 和urm 中的最小者為標註在閘流體上的額定電壓值(由於閘流體的ub0 和 u rsm 具有對稱性，所以ufm 和urm 亦有對稱性)為安全，在使用一般取額定電壓是正常工作電壓峰值的 2~3 倍。
6、額定正向平均電流i f
在標準散熱條件、規定的環境溫度條件下，允許連續通過閘流體的工頻正弦半波電流平均值稱為額定平均電流if。為使用中不使閘流體過熱，一般取i f是正常平均電流的1.5~2 倍。7、維持電流ih控制極開路、維持閘流體導通的最小電流稱為維持電流。小於此值時閘流體將自行關斷。
8、浪湧電流ih
元件在通態平均電流穩定工作後，在工頻正弦乙個周波時間內，元件所能承受的過載峰值電流值。此時元件的結溫不應超過規定的極限結溫。
9、控制極觸發電壓ug 和觸發電流ig
規定環境溫度下，加一定陽壓(一般用工頻半波峰值電壓為6v )時，能使閘流體從阻斷到導通所需的最小控制極直流電壓和直流值。一般ug 約為 1~5v ，ig約為幾毫安至幾百毫安。為使可靠觸發，所加控制極觸發電壓和觸發電流應適當大於標定值。
10、控制極反向電壓ugr
規定結溫條件下，控制極與陰極之間所能加的最大反向電壓峰值稱為控制極反向電壓ugr 一般不得超過10v 。除此之外，還有反映閘流體開關特性的開通時間ton、關斷時間 toff 、通態電流上公升率 di/dt 、斷態電壓上公升率 du/dt 以及控制極不觸發電壓和不不觸發電流等。
常見的閘流體介紹
雙向閘流體：雙向閘流體是使用率較高的一種殊型閘流體，它是一種npnpn 型五層結構的半導體器件，其結構類似於兩個反向併聯的普通閘流體，它沒有確定的陽極和陰極，只將其控制極以外的兩個電極稱為主電極v1和v2 。它不僅能代替兩隻反極性併聯的閘流體，而且僅用乙個觸發電路，是目前比較理想的交流開關器件。雙向閘流體廣泛用於工業、交通、家電領域、實現交流調壓、交流調速、交流開關、舞台調光和檯燈調光等多種功能。此外，它還被用在固態繼電器和固態接觸電路中。
快速閘流體：快速閘流體的基本結構、伏安特性和普通閘流體無甚差別，但因其製造工藝有所不同，器件的引數就不同。其主要特點是開關時間短，工作頻率可達400hz。有時把快速閘流體中高頻特性更好的、可以在10khz 以上頻率工作的高頻閘流體。
可關斷閘流體：可關斷閘流體(gto)是在其控制极加正向觸發脈衝電流時閘流體導通，而在其控制极加負脈衝電流時就能關斷正在導能的閘流體，所以這種閘流體關斷控制較為方便，其開關速度也快，作頻率可達35khz 。它既保留了普通閘流體耐壓高、電流大等優點，還具有自關斷能力，使用方便，是理想的高壓、大電流開關器件。大功率可關斷閘流體已廣泛用於斬波調速、變頻調速、逆變電源等領域，顯示出強大的生命力。
光控閘流體：光控閘流體也是一種四層三端元件，不過其控制極不是由電脈衝觸發，而是加一定的光照度時閘流體就可導通。光控閘流體具有很強的抗干擾能力、良好的高壓絕緣性能和較高的瞬時過電壓承受能力，因而被應用於高壓直流輸電(hdc)、靜止無功功率補償(svc)等領域。
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