高压直流输电（HVDC）是晶闸管的重要应用领域之一。与交流输电相比，HVDC在长距离输电、海底电缆输电和异步电网互联中具有明显的优势，而晶闸管是HVDC换流站的重要器件。在HVDC系统中，晶闸管主要用于构成换流器，包括整流器和逆变器。整流器将三相交流电转换为直流电，逆变器则将直流电还原为交流电。传统的HVDC换流器多采用12脉动桥结构，每个桥由6个晶闸管串联组成，通过精确控制晶闸管的触发角，可实现对直流电压和功率的调节。晶闸管在HVDC中的关键优势包括：高耐压能力（单个晶闸管可承受数千伏电压）、大电流容量（可达数千安培）、可靠性高（使用寿命长）和成本效益好。例如，中国的特高压直流输电工程（如±800kV云广直流工程）采用了大量光控晶闸管（LTT），单阀组额定电压达800kV，额定电流达4000A，传输容量超过5000MW。然而，晶闸管在HVDC中的应用也面临挑战。由于晶闸管属于半控型器件，关断依赖电流过零，因此在故障情况下的快速灭弧能力较弱。为解决这一问题，现代HVDC系统引入了混合式换流器技术，将晶闸管与全控型器件（如IGBT）结合，提高系统的故障穿越能力和动态响应性能。 晶闸管模块的通态电流容量从几安培到数千安培不等，满足多种应用需求。Infineon晶闸管功率模块

为了确保单向晶闸管在工作过程中的安全性和可靠性，必须设计完善的保护电路。过电压保护电路能够防止晶闸管因承受过高的电压而损坏。常见的过电压保护措施有阻容吸收电路和压敏电阻保护。阻容吸收电路利用电容和电阻的组合，在过电压出现时吸收能量，限制电压的上升率。压敏电阻则在电压超过其击穿电压时，呈现低电阻状态，将过电压能量释放掉。过电流保护电路用于防止晶闸管因过大的电流而烧毁。常用的过电流保护方法有快速熔断器保护、过电流继电器保护和电子保护电路。快速熔断器能够在电路出现短路等故障时迅速熔断，切断电路，保护晶闸管。在设计保护电路时，需要根据晶闸管的额定参数和实际工作环境，合理选择保护元件的参数，以确保保护电路的有效性。 贴片型晶闸管模块晶闸管常用于交流调压器，如舞台灯光控制。

单向晶闸管（SCR）与可控硅的关系

晶闸管根据结构与特性分类，可分为单向晶闸管、双向晶闸管。单向晶闸管（SCR）是**基础的晶闸管类型，早期被称为“可控硅”。它*允许电流从阳极流向阴极，适用于直流或单向交流电路。SCR的典型应用包括整流器、逆变器和固态继电器。其名称“可控硅”源于硅材料和对导通的可控性，但现代术语中，“晶闸管”涵盖更广，SCR*为子类。SCR的缺点是关断依赖外部条件，因此在需要快速开关的场合需搭配辅助电路。

单向晶闸管的触发电路需要为门极提供合适的触发脉冲，以确保器件可靠导通。触发电路主要有阻容触发、单结晶体管触发、集成触发电路等类型。阻容触发电路结构简单，成本低，它利用电容充放电来产生触发脉冲，但脉冲宽度和相位控制精度较差。单结晶体管触发电路能够输出前沿陡峭的脉冲，适用于中小功率的晶闸管电路。集成触发电路如KJ004、TC787等，具有可靠性高、触发精度高、温度稳定性好等优点，广泛应用于工业控制领域。设计触发电路时，需要考虑触发脉冲的幅度、宽度、前沿陡度以及与主电路的同步问题。例如，在三相桥式全控整流电路中，触发脉冲必须与三相电源同步，以保证晶闸管在正确的时刻导通，从而获得稳定的直流输出。 晶闸管模块的触发方式包括电流触发、光触发和电压触发等。

由于在双向可控硅的主电极上，无论加以正向电压或是反向电压，也不管触发信号是正向还是反向，它都能被触发导通，因此它有以下四种触发方式：(1)当主电极T2对Tl所加的电压为正向电压，控制极G对***电极Tl所加的也是正向触发信号。双向可控硅触发导通后，电流I2l的方向从T2流向T1。由特性曲线可知，这时双向可控硅触发导通规律是按***象限的特性进行的，又因为触发信号是正向的，所以把这种触发叫做“***象限的正向触发”或称为I+触发方式。(2)如果主电极T2仍加正向电压，而把触发信号改为反向信号，这时双向可控硅触发导通后，通态电流的方向仍然是从T2到T1。我们把这种触发叫做“***象限的负触发”或称为I-触发方式。(3)两个主电极加上反向电压U12，输入正向触发信号，双向可控硅导通后，通态电流从T1流向T2。双向可控硅按第三象限特性曲线工作，因此把这种触发叫做Ⅲ+触发方式。 (4)两个主电极仍然加反向电压U12，输入的是反向触发信号，双向可控硅导通后，通态电流仍从T1流向T2。这种触发就叫做Ⅲ-触发方式。 双向可控硅虽然有以上四种触发方式，但由于负信号触发所需要的触发电压和电流都比较小。工作比较可靠，因此在实际使用时，负触发方式应用较多。晶闸管的失效模式包括过热烧毁、电压击穿等。中国香港扬杰晶闸管

晶闸管的触发电路需匹配门极特性以提高可靠性。Infineon晶闸管功率模块

晶闸管（Thyristor）是一种具有四层PNPN结构的半导体功率器件，由三个PN结组成，包含阳极（A）、阴极（K）和门极（G）三个端子。其工作原理基于PN结的正向偏置与反向偏置特性：当门极施加正向触发脉冲时，晶闸管从阻断状态转为导通状态，此后即使撤去触发信号，仍保持导通，直至阳极电流低于维持电流或施加反向电压。晶闸管的**特性包括：单向导电性、可控触发特性、高耐压与大电流容量、低导通损耗等。其导通状态下的压降通常在1-2V之间，远低于机械开关，因此适用于高功率场景。此外，晶闸管的关断必须依赖外部电路条件（如电流过零或反向电压），这一特性使其在交流电路中应用时需特别设计换流电路。在实际应用中，晶闸管的触发方式分为电流触发、光触发和温度触发等，其中电流触发**为常见。触发脉冲的宽度、幅度和上升沿对晶闸管的可靠触发至关重要，一般要求触发脉冲宽度大于晶闸管的开通时间（通常为几微秒至几十微秒）。 Infineon晶闸管功率模块