可控硅（晶闸管，Thyristor）是一种四层（P-N-P-N）三端半导体功率器件，其内部核心结构由三个PN结（J₁、J₂、J₃）和三个电极（阳极A、阴极K、门极G）构成。以下是详细组成结构：

1. 半导体层结构（四层三结）

可控硅由交替堆叠的 P型 和 N型 半导体材料构成四层结构，形成三个串联的PN结（从阳极到阴极）：

• P₁层：阳极区（连接阳极A）
• N₁层：门极区（门极G从此层引出）
• P₂层：隔离/控制区
• N₂层：阴极区（连接阴极K）

三个PN结按顺序排列：

• J₁结：P₁-N₁交界处
• J₂结：N₁-P₂交界处（反向偏置）
• J₃结：P₂-N₂交界处

关键点：门极G从P₂层下方的N₁层引出，靠近阴极侧，实现对主电流的触发控制。

2. 等效电路模型（晶体管联动）

可控硅可等效为两个互联的双极性晶体管（BJT）：

• PNP型晶体管：P₁-N₁-P₂层 → T1（PNP）
• NPN型晶体管：N₁-P₂-N₂层 → T2（NPN）

  阳极(A) ──[P₁]─|─[N₁]─|─[P₂]─|─[N₂]── 阴极(K)  
              J₁     J₂     J₃  
              │      │      
              └──基极→ T1 (PNP)  
              └──基极→ T2 (NPN)  
              门极(G)从N₁层引出

  触发门极电流时，T2导通→驱动T1导通→形成正反馈回路，使器件进入导通状态（闩锁效应）。

3. 封装结构

实际封装需考虑大电流和散热需求：

• 金属外壳型（如TO-3）：阳极连接金属外壳，阴极和门极通过绝缘引脚引出。
• 塑封型（如TO-220）：阳极与散热片相连，门极和阴极为独立引脚。
• 平板压接型：两面金属电极直接压接半导体晶圆，适用于高压大电流场景。

4. 特殊类型结构扩展

• 双向可控硅（TRIAC）：
  相当于两个反向并联的SCR，结构为 N-P-N-P-N五层，实现双向导通控制。
• 门极可关断晶闸管（GTO）：
  增加精细P区结构，允许门极负脉冲电流强制关断主电流。

关键特性总结

注：可控硅的阻断能力依赖J₂结的反向偏置，而导通后的自锁效应使其持续导通，直至电流低于维持电流或施加反向电压。

通过上述分层结构设计和触发机制，可控硅实现了用微小门极电流控制大功率负载的功能，广泛应用于整流、调压、固态继电器等场景。