可控硅 ，也叫晶闸管，是一种大功率电器元件。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现小功率控制大功率设备。可控硅又分为单向可控硅和双向可控硅。
- 单向可控硅（SCR）
等效模型：
图 1 单向可控硅等效模型
导通原理：
图 2 单向可控硅导通原理
① 当电压正极通过电阻，将会出来一个电流，通过可控硅的 G 极进入后，到这个 NPN 三极管，电流通过 BE 回到电源负极。
② 当 BE 之间有电流导通的时候，CE 之间会产生一个更大的电流（根据 Ice = β * Ibe），这个电流是由电源正极流过 PNP 三极管 → NPN 三极管再回到电源负极的一个回路。
③ PNP 的 CE 之间也会产生一个较大的电流，而这个电流将会继续为可控硅的 G 极提供导通电流。
反正简单来说就是 A、K极有电压，G 极有一个触发电流，就能够实现单向可控硅的开启，且后续即使不在 G 极处继续通过电流，也可维持可控硅的导通，直到流过小于擎柱电流的时候才不继续导通。
参数了解：
图 3 单向可控硅特性曲线图
图 4 单向可控挂的主要参数
图 5 双向可控硅的结构示意图
基础知识：
双向可控硅有四种触发模式，即无论所加电压极性是正向还是反向，只要控制 G 和 A1 之间有加正负极性不同的触发电压，就可以触发导通成低阻状态。但是通常第四象限导通触发不稳定，可能导致可控硅迅速过热、烧毁等，所以一般手册不建议在第四象限触发，正因如此，双向可控硅也会分成：三象限双向可控硅和四象限双向可控硅。
图 6 双向晶闸管的四象限触发
简单来说就是，无论 A1 、A2 端所加电压是正向还是反向，只要控制 G 和 A1 之间加有不同极性的触发电压，就可以触发导通。
由于生产工艺等问题使可控硅第四象限需要的触发电流较大，以及容易误触发等原因，三象限可控硅是四象限可控硅的优化产品，所以直接将第四象限给屏蔽了，但是四象限可控硅也不是毫无用处，其大部分应用于较简单、省成本的电子产品中。
三象限可控硅的具体优势：
- 提高了可控硅的 dV/dt 能力（抗干扰能力）；
- 提高了可控硅抗正负半周换向电流上升率能力）；
- 部分可控硅的结温可以从 125℃ 提升到 150℃
二、可控硅的应用场景有哪些？
- 可控硅可以以大控小，作为开关导通；
图 7 可控硅做开关导通示意图
- 作为隔离式控制电路使用。比如一边是交流电源，一边是 MCU 提供的电源的时候，需要隔离电路进行控制。
图 8 可控硅作隔离控制电路
- 抗浪涌。
图9 可控硅作防浪涌
- 做固态继电器使用。
- 在逆变 UPS 中用于并网控制。
三、固态继电器（SSR）：
固态继电器使用固态元件（BJT、晶闸管、IGBT、MOSFET 和 TRIAC）来执行开关操作。
工作原理：
固态继电器由一个传感器组成，该传感器也是一个电子设备，响应控制信号以打开或关闭负载电源。固态继电器分为不同的类型，但主要类型包括光耦合固态继电器和变压器耦合固态继电器。
在变压器耦合固态继电器中，通过 DC 到 AC 转换器向变压器的初级提供一个小的 DC 电流，然后将该电流转换为交流电并升压以操作固态器件（如下面是：TRIAC）以及触发电路。
图 10 变压器耦合固态继电器
在光耦合的情况下，光敏器件用于执行开关操作。控制信号施加到 LED 上，使得光敏器件通过检测 LED 发出的光从而进入导通模式：
图 11 光耦合固态继电器
简单来说，固态继电器是一种没有移动触点的继电器，在操作方面，固态继电器与具有移动触点的机械继电器相似，但是固态继电器采用半导体开关元件，例如晶闸管、三端双向可控硅开关、二极管和晶体管。
图 12 固态继电器的输出电路图
固态继电器最常见的应用是交流负载的切换，无论是控制交流电源的开/关切换、调光、电机速度控制还是需要其他电源，这些交流负载可以使用具有长寿命和高开关速度的固态继电器通过低电流直流电压轻松控制。
内部结构图：
图 13 光电继电器的内部结构图
它们的区别：
双向可控硅耦合器是一种光耦,主要用作主双向可控硅的触发器。固态继电器是由双向可控硅耦合器、主双向可控硅、电阻和电容器组成的一个半导体继电器。
双向可控硅耦合器可单独打开/关闭负载。然而,其可控制的电流非常小(100mA) ,因此SSR可用于对大电流执行导通/关断控制的应用。由于其结构，双向可控硅耦合器一旦接通，就易于保持流过双向可控硅的电流。即使此后关闭LED信号,双向可控硅耦合器也不会关闭,除非流经双向可控硅的电流达到某个电流(保持电流)电平或以下。
因此,双向可控硅耦合器无法与LED信号同执行关断控制。但是光继电器可以做到结合LED信号控制导通和关断操作。
参考资料：