3.1 双向晶闸管解析

双向晶闸管工作原理双向晶闸管工作原理:双向可控硅具有两个方向轮流导通、关断的特性。

双向可控硅实质上是两个反并联的单向可控硅，是由NPNPN 五层半导体形成四个PN 结构成、有三个电极的半导体器件。

主电极的构造是对称的（都从N 层引出），它的电极不像单向可控硅那样分别叫阳极和阴极，把与控制极相近的叫做第一电极A1，另一个叫做第二电极A2。

双向可控硅的主要缺点是承受电压上升率的能力较低。

这是双向可控硅在一个方向导通结束时，硅片在各层中的载流子还没有回到截止的，采取相应的保护措施。

双向可控硅元件主要用于交流控制电路，如温度控制、灯光控制、防爆交流开关以及直流电机调速和换向等电路。

下面讲一下可控硅的工作原理：1、可控硅元件的结构不管可控硅的外形如何，它们的管芯都是由P 型硅和N 型硅组成的四层P1N1P2N2 结构。

见图1。

它有三个PN 结（J1、J2、J3），从J1 结构的P1 层引出阳极A，从N2 层引出阴级K，从P2 层引出控制极G，所以它是一种四层三端的半导体器件。

2、工作原理可控硅是P1N1P2N2 四层三端结构元件，共有三个PN 结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP 管和一个NPN 管所组成，其等效图解如图1 所示当阳极A 加上正向电压时，BG1 和BG2 管均处于放大状态。

此时，如果从控制极G 输入一个正向触发信号，BG2 便有基流ib2 流过，经BG2 放大，其集电极电流ic2=β2ib2。

因为BG2 的集电极直接与BG1 的基极相连，所以ib1=ic2。

此时，电流ic2 再经BG1 放大，于是BG1 的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。

这个电流又流回到BG2 的基极，表成正反馈，使ib2 不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，。

双向晶闸管交流调压电路分析双向晶闸管交流调压电路分析同学：老师，双向晶闸管看起来与单向晶闸管的外形差不多，也有三个电极（图 2 ），它的主要工作特性是什么呢？教师：双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联（图3 ），但只有一个控制极。

这样，双向晶闸管在正、反两个方向上都能够控制导电，而单向晶闸管却是一种可控的单方向导电器件。

给双向晶闸管的控制极加正的或负的触发脉冲，都能使管子触发导通。

这样，触发电路的设计就具有很大的灵活性，可以采用多种不同的触发方式。

此外，双向晶闸管的两个主电极不再分为阳极和阴极，而是称为第一电极 T1 和第二电极 T2 。

双向晶闸管在电路中不能用作可控整流元件，主要用来进行交流调压、交流开关、可逆直流调速等等。

同学：双向晶闸管触发电路（图1 ）中，使用了双向触发二极管，我们过去没有听说过这种管子，这是一种什么样的器件呢？老师：双向触发二极管（图4 ）从结构上来说，是一种没有控制极的晶闸管，我们可以把它看成是两个二极管的反向并联。

这样，无论在双向触发二极管的两极之间外加什么极性的电压，只要电压的数值达到管子的转折电压值，就能使它导通。

值得注意的是，双向触发二极管的转折电压较高，一般在 20 ～ 40V 范围。

同学：老师，您给我们讲讲双向触发二极管组成的双向晶闸管触发电路的工作原理吧。

老师：调压器电路主要由阻容移相电路和双向晶闸管两部分组成。

我们单独画出这两部分电路（图 5 ）， R5 、 RP 和 C5 构成阻容移相电路。

合上电源开关 S ，交流电源电压通过 R5 、 RP 向电容器 C5 充电，当电容器 C5 两端的电压上升到略高于双向触发二极管 ST 的转折电压时， ST 和双向晶闸管 VS 相继导通，负载 RL 得电工作。

当交流电源电压过零瞬间，双向晶闸管自行关断，接着 C5 又被电源反向充电，重复上述过程。

分析电路时，大家应该意识到，触发电路是工作在交流电路中的，交流电压的正、负半周分别会发出正、负触发脉冲送到双向晶闸管的控制极，使管子在正、负半周内对称地导通一次。

双向晶闸管的检测方法(1)电极的判断与触发特性测试将万用表置Rx1挡，测量双向晶闸管任意两脚之司的阻值，如果测出某脚和其他两脚之间的电阻均为无穷大，则该脚为T2极。

确定T2极后，可假定其余两脚中某一脚为T1电极，而另一脚为G极，然后采用触发导通测试方法确定假定极性的正确性。

试验方法如图所示。

首先将负表笔接T1极，正表笔接乃极，所测电阻应为无穷大。

然后用导线将T2极与G极短接，相当于给G极加上负触发信号，此时所测T1-T2极间电阻应为10Ω左右，证明双向晶闸管已触发导通，如图(a)所示。

将巧极与G极间的短接导线断开，电阻值若保持不变，说明管子在T1→T2方向上能维持导通状态。

再将正表笔接T1极，负表笔接T2极，所测电阻也应为无穷大，然后用导线将T2极与G 极短接，相当于给G极加上正触发信号，此时所测T1-T2极间电阻应为10Ω左右，如图(b)所示。

若断开T2极与G极间的短接导线阻值不变，则说明管子经触发后，在T2→T1方向上也能维持导通状态，且具有双向触发性能。

上述试验也证明极性的假定是正确的，否则是假定与实际不符，需重新作出假定，重复上述测量过程。

双向晶闸管测试方法(2)大功率双向晶闸管触发能力的检测小功率双向晶闸管的触发电流较小，采用万用表Rx1挡可以检查出管子的触发性能。

大功率双向晶闸管的触发电流较大，再采用万用表Rx1挡测量巳无法使管子触发导通。

为此可采用图所示的方法进行测量，但测量中需要采用不同极性的电源，以确定管子的双向触发能力。

晶闸管模块晶闸管模块内由多个晶闸管或晶闸管与整流管混合组成，电流容量一般为25~100A，电压范围为400~1600V。

它具有体积小、重量轻、散热板与电路高度电气绝缘、安装方便、耐冲击等特点，主要用于电力变换与电力控制，如各种整流设备、交一直流电机驱动电路、无触点开关以及调光装置等。

表给出了一组晶闸管模块的主要特性参数，它们的外形如图所示。

一些晶闸管模块主要特性参数型晶闸管模块外形关断晶闸管的检测可关断晶闸管的极性及触发导通性能的检测可参考前面所述的方法进行，其关断能力采用双万用表法检查，如图所示，表1用来进行触发导通，表2用以产生负向触发信号。

双向晶闸管的作用双向晶闸管（Bidirectional Thyristor）是一种半导体器件，具有双向导通特性，可以在正向和反向两个方向上传导电流。

它广泛应用于电力电子领域，具有许多重要的作用和应用。

双向晶闸管可以用作电流控制开关。

通过控制晶闸管的触发电压和触发角，可以实现对电流的精确控制。

这使得双向晶闸管在交流电路中可以实现高效的电流控制，从而实现对电器设备的精确调节。

例如，在交流电调压器中，通过控制晶闸管的触发角，可以调节电器设备所需的电压大小，达到调节功率的目的。

另外，在交流电动机启动过程中，双向晶闸管也可以用于控制电流的启动和停止，保护电动机。

双向晶闸管还可以用于实现交流电的整流。

在交流电路中，交流电是正负交替的，在某些应用场合下，需要将交流电转换为直流电。

这时可以使用双向晶闸管作为整流器，通过控制晶闸管的触发角和触发电压，可以实现对交流电的整流。

通过整流，交流电转换为直流电后，可以更方便地进行后续的处理和使用。

例如，在电力系统中，交流电转换为直流电后，可以用于直流输电、电容器补偿和电解过程等。

双向晶闸管还可以用于实现交流电的逆变。

逆变是将直流电转换为交流电的过程，通常用于交流电源无法直接供应的场合。

通过使用双向晶闸管的逆变器，可以将直流电源转换为需要的交流电信号。

逆变器广泛应用于太阳能发电、风力发电等可再生能源领域，将直流电源转换为交流电以满足电网的需求。

双向晶闸管还可以用于电力系统的保护。

在电力系统中，由于各种原因，例如短路故障和过电流等，会导致电网出现故障。

为了保护电力系统的正常运行，需要及时检测故障并采取相应的保护措施。

双向晶闸管可以用于电力系统的保护装置，通过控制晶闸管的触发电压和触发角，可以在出现故障时迅速切断电流，保护电力设备和电路。

总结起来，双向晶闸管在电力电子领域具有广泛的应用。

它可以用作电流控制开关，实现精确的电流控制；可以用作整流器，将交流电转换为直流电；可以用作逆变器，将直流电转换为交流电；还可以用于电力系统的保护。

1．5双向晶闸管双向晶闸管(TRIAC，Bidirectional Triode Thyrister，Triode AC Switch)是把两个反并联的晶闸管集成在同一硅片上，用一个门极控制触发的组合型器件。

这种结构使它在两个方向都具有和晶闸管同样的对称的开关特性，且伏安特性相当于两只反向并联的晶闸管，不同的是它由一个门极进行两个方向控制，因此可以认为是一种控制交流功率的理想器件，主要应用于交流无触点继电器、交流相位控制等。

1．5．1双向晶闸管的基本结构和伏安特性双向晶闸管是一种交流器件，其伏安特性是对称的。

即正向或反向都具有能触发导通的开关特性，因此无所谓阳极与阴极。

通常，把通向主回路的两个引出端子分别称为Tl，T2端，并假定靠近门极的端子为T1端，也就是常规的阴极，见图1．9。

1、特性与符号双向晶闸管的外形与普通晶闸管相同，也有塑封式、螺栓式和平板式，也有三个电极，其中一个是门极G，另外两个则分别叫做第一阳极和第二阳极。

图1．9(a)给出了双向晶闸管的典型结构。

它内部有NPNPN五层结构；T2，Tl，G为三个引出端子。

其中P1N1P2N2 称为正向晶闸管，其伏安特性画在第1象限，称为(I)特性。

而把与正向晶闸管反向并联的N4P1N1P2 称为反向晶闸管，其伏安特性画在第1II象限，称为(111)特性。

如图1．9(b)所示，这两个晶闸管的触发导通都是由门极G来控制的。

2、触发方式双向晶闸管的触发信号加在门极与第一阳极之间。

不论触发信号的极性如何，都能被触发。

因此可用交流信号做触发信号。

因双向晶闸管的主电路加正、反向电压都能被触发的特性双向晶闸管的触发方式有四种。

（1）Ⅰ+触发方式：曲线在第一象限，a2为正，a1为负，g对a1为正。

（2）Ⅰ-触发方式：曲线在第一象限，a2为正，a1为负，g对a1为负。

（3）Ⅲ+触发方式：曲线在第三象限，a2为负，a1为正，g对a1为正（4）Ⅲ-触发方式：曲线在第三象限，a2为负，a1为正，g对a1为负四种触发方式中其中以Ⅲ+方式要求触发电流最大，因而触发灵敏度最低，使用中应尽量避免使用这种触发方式。

双向晶闸管的主要参数双向晶闸管（Bilateral SCR）是一种特殊的晶体管，具有双向导电特性。

它是一种具有控制启动能力的半导体开关，常用于交流电路中。

双向晶闸管具有多个主要参数，其中包括额定电压、额定电流、触发电流、触发电压、封装形式等。

额定电压是指双向晶闸管所能承受的最高电压。

在选择双向晶闸管时，应根据电路所需的电压范围来选择合适的额定电压。

如果电压超过了额定电压，双向晶闸管可能会被击穿而损坏。

额定电流是指双向晶闸管所能承受的最大电流。

在设计电路时，需要根据电路的负载要求选择合适的额定电流。

如果电流超过了额定电流，双向晶闸管可能会发生过载而失效。

触发电流是指使双向晶闸管进入导通状态所需的最小电流。

只有当电流超过了触发电流时，双向晶闸管才会开始导通。

触发电流的大小取决于双向晶闸管的内部结构和材料，不同型号的双向晶闸管具有不同的触发电流。

触发电压是指使双向晶闸管进入导通状态所需的最小电压。

只有当电压超过了触发电压时，双向晶闸管才会开始导通。

触发电压的大小也取决于双向晶闸管的内部结构和材料，不同型号的双向晶闸管具有不同的触发电压。

封装形式是指双向晶闸管的外观和尺寸。

双向晶闸管通常采用塑料封装或金属封装，不同封装形式适用于不同的应用场合。

常见的封装形式有TO-92、TO-220、TO-252等。

除了以上主要参数外，双向晶闸管还具有一些其他的参数，如耐压能力、导通压降、关断能力等。

耐压能力是指双向晶闸管能够承受的最大电压。

导通压降是指当双向晶闸管导通时，在其两个电极之间的电压降。

关断能力是指双向晶闸管在关断状态下所能承受的最大电流。

双向晶闸管是一种重要的半导体器件，具有双向导电特性。

通过控制触发电流和触发电压，可以实现对交流电的控制。

在选择双向晶闸管时，需要考虑其主要参数，如额定电压、额定电流、触发电流、触发电压和封装形式等。

这些参数的选择应根据具体的应用需求和电路要求进行合理搭配，以确保电路的稳定运行和安全可靠。

Multisim双向晶闸管控制1. 引言本文将介绍如何使用Multisim软件进行双向晶闸管（thyristor）的控制。

首先，我们会对双向晶闸管的原理和特性进行简要介绍，然后详细讲解如何在Multisim中设计和模拟双向晶闸管控制电路。

2. 双向晶闸管简介双向晶闸管是一种半导体器件，具有开关功能。

它可以在两个方向上导通电流，并能够通过控制信号进行开关操作。

双向晶闸管通常用于交流电路中的功率控制和转换。

2.1 双向晶闸管的结构双向晶闸管由四个层组成：P-N-P-N。

其中，两个P层和两个N层相互交替排列。

这种结构使得双向晶闸管可以在两个方向上导通电流。

2.2 双向晶闸管的工作原理当一个正脉冲信号施加到控制端时，双向晶闸管会进入导通状态。

此时，交流电压可以通过它正常传输。

当一个负脉冲信号施加到控制端时，双向晶闸管会进入关断状态，阻断电流的流动。

2.3 双向晶闸管的应用双向晶闸管常被用于交流电路中的电压和功率控制。

它可以用于调光、电动机控制、交流变频器等应用场景。

3. Multisim软件介绍Multisim是一款由National Instruments公司开发的电子电路仿真软件。

它可以帮助工程师和学生设计和模拟各种电子电路，并进行性能分析。

3.1 Multisim的主要特点•提供丰富的元件库，包括各种传感器、集成电路、半导体器件等。

•具有直观友好的用户界面，方便用户进行电路设计和仿真。

•支持多种模拟和数字信号处理功能。

•可以生成详细的性能分析报告，并进行波形显示和数据采集。

4. 在Multisim中设计双向晶闸管控制电路在这一部分，我们将详细讲解如何在Multisim中设计和模拟双向晶闸管控制电路。

我们将使用Multisim提供的元件库中的双向晶闸管元件，并通过控制信号来控制它的导通和关断。

4.1 创建电路原理图首先，我们需要创建一个新的电路原理图。

在Multisim中，选择”File”->“New”->“Schematic”创建一个新的电路原理图。

双向晶闸管工作原理
双向晶闸管原理
双向晶闸管可以等效为两个单向晶闸管反向并联，如图4-47所示。

双向晶闸管可以控制双向导通，因此除控制极G外的另两个电极不再分阳极、阴极，而称之为主电极T1、T2。

当有触发电压加至控制极G时，双向晶闸管导通，井在触发电压消
失后仍维持导通状态，电流既可从T1经过VS2流向T2，又可从T2经过
VS1流向Tl。

当电流小于晶闸管的维持电流时晶闸管关断。

双向晶闸管的工作原理
单向晶闸管只能单向导通，而双向晶闸管可以双向导通。

下面艾特贸易小编以图1-13所示电路来说明双向晶闸管的两种触发导通方式。