1957年制造出基于硅单晶的P1N1P2N2四层三端器件。由于其特性类似于真空闸流管，国际上称为硅闸流管，简称SCR T。因为可控硅最早应用于可控整流器，所以又叫可控硅整流元件，简称可控硅。
在性能上，SCR不仅具有单向导通性，还具有比硅整流器(俗称“死硅”)更有价值的可控性。它只有两种状态:开和关。
可控硅整流器可以控制毫安级电流的大功率机电设备。如果超过这个频率，由于元件的开关损耗显著增加，允许通过的平均电流将会降低。此时，标称电流应该下降。
可控硅有很多优点，比如:用小功率控制大功率，功率放大高达几十万倍；反应极快，微秒级开关；无触点操作，无火花，无噪音；效率高，成本低等等。
SCR的缺点:静态和动态过载能力差；容易被干扰误导。
可控硅主要有螺栓形、平板形和平底形。
1、晶闸管的结构。
不管可控硅的形状如何，它们的管芯都是由P型硅和N型硅组成的四层P1N1P2N2结构。参见图1。它有三个PN结(J1、J2、JBOY3乐队)，分别来自J1结构的P1层、阳极A、阴极K和控制电极G，所以它是一个四层三端半导体器件。
2.工作原理
可控硅是四层三端结构元件，有三个PN结。分析原理时，可以认为是由一个PNP晶体管和一个NPN晶体管组成，其等效图如图1所示。
图一。SCR结构示意图和符号图。
当直流电压加到阳极A时，BG1和BG2管都处于放大状态。此时，如果从控制电极G输入正触发信号，基极电流ib2将在BG2中流动，该电流将被BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接连接到BG1的基极，所以ib1=ic2。此时电流ic2被BG1放大，所以BG1 = β 1b1 = β 1b2的集电极电流IC1。这个电流流回BG2的基极，呈现正反馈，使得ib2不断增大。由于这种正反馈循环，两个管的电流急剧增加，晶闸管饱和导通。
由于BG1和BG2形成的正反馈作用，一旦晶闸管导通，即使控制极G的电流消失，晶闸管仍能保持导通状态。因为触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以晶闸管不能关断。
因为可控硅只有两种工作状态:导通和关断，所以它具有开关特性，需要一定的条件才能转换，如表1所示。
SCR的基本伏安特性如图2所示。
图2可控硅整流器的基本伏安特性
(1)反向特性
当控制电极开路，阳极施加反向电压时(见图3)，J2结正偏置，但J1和J2结反偏置。此时只有很小的反向饱和电流可以流过。当电压进一步增加到J1结的雪崩击穿电压时，结JBOY3乐队也击穿，电流迅速增加。如图3的特性曲线或剖面图所示，弯曲处的电压URO称为“反向转折电压”。此时，SCR将被反转。
(2)积极的特征
当控制极开路，阳极加直流电压时(见图4)，J1和JBOY3乐队的结正偏，而J2的结反偏，类似于普通PN结的反向特性，只有很小的电流可以流过，称为正向阻断状态。当电压升高时，图3的特性曲线发生弯曲，如特性曲线OA部分所示，弯曲部分为UBO，称为正向转折电压。
图4阳极加直流电压
电压上升到J2结的雪崩击穿电压后，J2结发生雪崩倍增效应，结区产生大量电子和空穴，电子进入N1区，空穴进入P2区。进入N1区的电子通过J1结与从P1区注入N1区的空穴复合。同样，进入P2区的空穴与从N2区通过JBOY3乐队结注入P2区的电子复合，产生雪崩击穿。进入N1区的电子和进入P2区的空穴不能完全复合，使得电子在N1区积累，空穴在P2区积累。结果，只要电流稍微增加，P2区的电位增加，N1区的电位降低，J2结变成正的。
此时，三个结J1、J2和JBOY3乐队都处于正偏置，晶闸管进入正向导通状态——导通状态。此时，其特性与普通PN结相似，如图2中的BC部分所示。
2、触发传导
图5直流电压被加到阳极和控制电极上。
3.可控硅在电路中的主要用途是什么？
普通可控硅基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。如果把二极管换成可控硅,就可以构成可控整流电路。现在我画一个简单的单相半波可控整流电路〔图第四条(甲)款.在正弦交流电压U2的正半周期间,如果对的控制极没有输入触发脉冲Ug，VS仍然不能导通,只有在U2处于正半周,在控制极外加触发脉冲地下（underground的缩写）时,可控硅被触发导通。现在,画出它的波形图〔图第4条(c)及(d)〳，可以看到,只有在触发脉冲地下（underground的缩写）到来时,负载RL上才有电压(美)保险商实验所(Underwriters' Laboratories)输出（波形图上阴影部分)。地下（underground的缩写）到来得早,可控硅导通的时间就早；地下（underground的缩写）到来得晚,可控硅导通的时间就晚。通过改变控制极上触发脉冲地下（underground的缩写）到来的时间,就可以调节负载上输出电压的平均值UL(阴影部分的面积大小)。在电工技术中,常把交流电的半个周期定为180 ,称为电角度。这样,在U2的每个正半周,从零值开始到触发脉冲到来瞬间所经历的电角度称为控制角α;在每个正半周内可控硅导通的电角度叫导通角θ。很明显,α和θ都是用来表示可控硅在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的。通过改变控制角α或导通角θ,改变负载上脉冲直流电压的平均值UL，实现了可控整流。
4.在桥式整流电路中，用可控硅代替所有的二极管是可控整流电路吗？
在桥式整流电路中，只需用可控硅代替两个二极管就可以构成全波可控整流电路。现在画电路图和波形图(图5)，你就能看懂了。
5.SCR控制电极所需的触发脉冲是如何产生的？
晶闸管触发电路的类型很多，有阻容移相桥式触发电路、单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、用小晶闸管触发大晶闸管的触发电路等等。
6.什么是单结晶体管？它有什么特殊性质？
单结晶体管，也称为双基二极管，是一种由PN结和三个电极组成的半导体器件(图6)。我们先画出它的结构示意图[图7 (a)]。在N型硅片的两端制作两个电极，即基极B1和第二基极B2；在硅片的另一侧，靠近B2的地方，制作了一个PN结，相当于一个二极管。从P区引出的电极称为发射极E..为了分析方便，B1和B2之间的N型区可以等效为一个纯电阻RBB，称为基极电阻，可以看作是两个电阻RB2和RB1的串联[图7 (b)]。值得注意的是，RB1的电阻会随着发射极电流IE的变化而变化，具有可变电阻的特点。如果DC电压UBB施加在两个基极B2和B1之间， A点的电压UA如下:如果发射极电压UE
7.如何用单结晶体管组成晶闸管触发电路？
我们单独画出单结晶体管张弛振荡器的电路(图8)。它由单结晶体管和RC充放电电路组成。接通电源开关S后，电源UBB通过电位器RP给电容C充电，电容上的电压UC呈指数上升。当UC上升到单结晶体管的峰值电压UP时，单结晶体管突然导通，基极电阻RB1急剧下降，电容C通过PN结迅速向电阻R1放电，使R1两端电压Ug发生正跳变，形成陡峭的脉冲前沿[图8 (b)]。随着电容器C的放电，UE呈指数下降，直到单结晶体管在低于谷电压UV时截止。这样，峰值触发脉冲在R1的两端输出。这时， 电源UBB再次开始给电容C充电，进入第二次充放电过程。这样，电路周期性振荡。调整RP可以改变振荡周期。
8.在可控整流电路的波形图中发现，晶闸管受直流电压时，每半个周期发出一个触发脉冲的时间是相同的，即控制角α和导通角θ相等。那么，单结晶体管张弛振荡器如何精确配合交流电源实现有效控制呢？
为了实现整流电路输出电压的“可控”，需要使触发电路在直流电压的每半个周期内同时发出一个触发脉冲。这种协同工作模式称为与电源的触发脉冲同步。如何才能做到同步？让我们看看电压调节器的电路图(图1)。请注意，这里的单结晶体管张弛振荡器的电源是桥式整流电路输出的全波脉冲DC电压。当晶闸管不导通时，张弛振荡器的电容器C由电源充电。当UC指数上升到峰值电压UP时，单结晶体管VT导通。在VS导通期间，负载RL上有交流电压和电流。同时，导通的VS两端的电压降非常小， 迫使张弛振荡器停止工作。当交流电压过零时，可控硅VS强制关断，张弛振荡器上电，电容C再次充电，重复上述过程。这样，每次交流电压过零，张弛振荡器发出触发脉冲的时间都是一样的，这取决于RP的阻值和C的电容，通过调节RP的阻值，可以改变电容C的充电时间，这也改变了Ug发出的时间，相应地改变了SCR的控制角，使负载RL上输出电压的平均值发生变化，从而达到调压的目的。
三端双向可控硅开关的T1和T2不能互换。否则，管道和相关控制电路将会损坏。
常用的SCR模型:
1.KK系列快速可控硅整流器:电流？Xml:命名空间前缀= st1/200 a-3000 a/电压800V-3000V。
2.KP系列普通可控硅整流器:电流200 a-3500 a/电压400V-4000V。
3.KS系列双向晶闸管:电流200 a-800 a/电压500V-1800V。
4.KA系列高频可控硅:电流200 a-1200 a/电压800V-1400V。
5.KE系列逆变焊机专用可控硅:电流200A，300 a/电压800V-1300V。
6.ZE系列逆变焊机专用二极管:电流300A，500 a/电压600V-1300V。
7.ZK系列快恢复二极管:电流200 a-3500 a/电压200V-2000V。
8.ZP系列整流二极管:电流200 a-6300 a/电压200V-3800V。