三端双向可控硅的结构与意义
在学习电子电路知识的过程中，可控硅算得上是一个较难的知识点。很多初学者对于三端双向可控硅的意义并不明确，那幺三端双向可控硅的作用是什幺？本文就为大家讲解三端双向可控硅的作用和意义，感兴趣的朋友快来看一看吧。
?图1
?双向可控硅又称为双向晶闸管，普通晶闸管（VS）实质上属于直流控制器件。要控制交流负载，必须将两只晶闸管反极性并联，让每只SCR控制一个半波，为此需两套独立的触发电路，使用不够方便。双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅需一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。其英文名称TRIAC即三端双向交流开关之意。
?图2
?图2是双向可控硅的结构。
?双向可控硅（晶闸管）结构原理：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。由于主电极的构
造是对称的（都从N层引出），所以它的电极不像单向可控硅那样分别叫阳
极和阴极，而是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。
?在各层中的载流子还没有回到截止状态的位置，必须采取相应的保护措施。
双向可控硅为什么称为“TRIAC”? 三端：TRIode(取前三个字母) 交流半导体开关：AC-semiconductor switch(取前两个字母) 以上两组名词组合成“TRIAC”，或“TRIACs”中文译意“三端双向可控硅开关”。 由此可见“TRIAC”是双向可控硅的统称。 另: 双向：Bi-directional(取第一个字母) 控制：Controlled (取第一个字母) 整流器：Rectifier (取第一个字母) 再由这三组英文名词的首个字母组合而成：“BCR”，中文译意：双向可控硅。 以“BCR”来命名双向可控硅的典型厂家如日本三菱，如：BCR1AM-12、BCR8KM、BCR08AM 等等。 -------------- 双向：Bi-directional (取第一个字母) 三端：Triode (取第一个字母) 由以上两组单词组合成“BT”，也是对双向可控硅产品的型号命名,典型的生产商如：意法ST公司、荷兰飞利浦-Philips公司，均以此来命名双向可控硅. 代表型号如：PHILIPS 的BT131-600D、BT134-600E、BT136-600E、BT138-600E、BT139-600E、、等。这些都是四象限/非绝缘型/双向可控硅；Philips公司的产品型号前缀为“BTA”字头的，通常是指 三象限的双向可控硅。三象限的品种主要应用于电机电路、三相市电输入的电路、承受的瞬间浪涌电流高。 ------------------- 而意法ST公司，则以“BT”字母为前缀来命名元件的型号，并且在“BT”后加“A”或“B”来表示绝缘与非绝缘。组成：“BTA”、“BTB”系列的双向可控硅型号，如： 四象限、绝缘型、双向可控硅：BTA06-600C、BTA08-600C、BTA10-600B、BTA12-600B、BTA16-600B、BTA41-600、、、等等； 四象限、非绝缘、双向可控硅：BTB06-600C、BTB08-600C、BTB10-600B、BTB12-600B、BTB16-600B、BTB41-600、、、等等； ST公司所有产品型号的后缀字母(型号最后一个字母)带“W”的，均为“三象限双向可控硅”。如“BW”、“CW”、“SW”、“TW”； 代表型号如：BTB12-600BW、BTA26-700CW、BTA08-600SW、、、、等等。 至于型号后缀字母的触发电流，各个厂家的代表含义如下： PHILIPS公司：D=5mA，E=10mA，C=15mA，F=25mA，G=50mA，R=200uA或5mA，型号没有后缀字母之触发电流，通常为25-35mA； PHILIPS公司的触发电流代表字母没有统一的定义，以产品的封装不同而不同。 意法ST公司：TW=5mA，SW=10mA，CW=35mA，BW=50mA，C=25mA，B=50mA，H=15mA，T=15mA， 注意：以上触发电流均有一个上下起始误差范围，产品PDF文件中均有详细说明，一般分为最小值/典型值/最大值，而非“=”一个参数值。 对于产品类别、品种系列的名词国际上通用的命名有:
一、可控硅的工作原理 可控硅是可控硅整流器的简称。它是由三个PN结四层结构硅芯片和三个电极组成的半导体器件。 图3-29是它的结构、外形和图形符号。 可控硅的三个电极分别叫阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。当器件的阳极接负电位(相对阴极而言)时，从符号图上可以看出PN结处于反向，具有类似二极管的反向特性。当器件的阳极上加正电位时(若控制极不接任何电压)，在一定的电压范围内，器件仍处于阻抗很高的关闭状态。但当正电压大于某个电压(称为转折电压)时，器件迅速转变到低阻通导状态。加在可控硅阳极和阴极间的电压低于转折电压时，器件处于关闭状态。此时如果在控制极上加有适当大小的正电压(对阴极)，则可控硅可迅速被激发而变为导通状态。可控硅一旦导通，控制极便失去其控制作用。就是说，导通后撤去栅极电压可控硅仍导通，只有使器件中的电流减到低于某个数值或阴极与阳极之间电压减小到零或负值时，器件才可恢复到关闭状态。 图3-30是可控硅的伏安特性曲线。 图中曲线I为正向阻断特性。无控制极信号时，可控硅正向导通电压为正向转折电压(U B0)；当有控制极信号时，正向转折电压会下降(即可以在较低正向电压下导通)，转折电压随控制极电流的增大而减小。当控制极电流大到一定程度时，就不再出现正向阻断状态了。 曲线Ⅱ为导通工作特性。可控硅导通后内阻很小，管子本身压降很低，外加电压几乎全部降在外电路负载上，并流过比较大的负载电流，特性曲线与二极管正向导通特性相似。若阳极电压减小(或负载电阻增加)，致使阳极电流小于维持电流I H时，可控硅从导通状态立即转为正向阻断状态，回到曲线I状态。 曲线Ⅲ为反向阻断特性。当器件的阳极加以反向电压时，尽管电压较高，但可控硅不会导通(只有很小的漏电流)。只有反向电压达到击穿电压时，电流才突然增大，若不加限制器件就会烧毁。正常工作时，外加电压要小于反向击穿电压才能保证器件安全可靠地工作。
双向可控硅及其触发电路 双向可控硅是一种功率半导体器件，也称双向晶闸管，在单片机控制系统中，可作为功率驱动器件，由于双向可控硅没有反向耐压问题，控制电路简单，因此特别适合做交流无触点开关使用。双向可控硅接通的一般都是一些功率较大的用电器，且连接在强电网络中，其触发电路的抗干扰问题很重要，通常都是通过光电耦合器将单片机控制系统中的触发信号加载到可控硅的控制极。为减小驱动功率和可控硅触发时产生的干扰，交流电路双向可控硅的触发常采用过零触发电路。（过零触发是指在电压为零或零附近的瞬间接通，由于采用过零触发，因此需要正弦交流电过零检测电路） 双向可控硅分为三象限、四象限可控硅，四象限可控硅其导通条件如下图： 总的来说导通的条件就是：G极与T1之间存在一个足够的电压时并能够提供足够的导通电流就可以使可控硅导通，这个电压可以是正、负，和T1、T2之间的电流方向也没有关系。因为双向可控硅可以双向导通，所以没有正极负极，但是有T1、T2之分 再看看BT134-600E的简介：（飞利浦公司的，双向四象限可控硅，最大电流4A）
推荐电路： 为了提高效率，使触发脉冲与交流电压同步，要求每隔半个交流电的周期输出一个触发脉冲，且触发脉冲电压应大于4V ，脉冲宽度应大于20us.图中BT 为变压器，TPL521 - 2 为光电耦合器，起隔离作用。当正弦交流电压接近零时，光电耦合器的两个发光二极管截止，三极管T1基极的偏置电阻电位使之导通，产生负脉冲信号，T1的输出端接到单片机80C51 的外部中断0 的输入引脚，以引起中断。在中断服务子程序中使用定时器累计移相时间，然后发出双向可控硅的同步触发信号。过零检测电路A、B 两点电压输出波形如图2 所示。
单向可控硅与双向可控硅结构电原理图及测试方法 可控硅的检测 1.单向可控硅的检测 万用表选用电阻R×1档，用红黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻直至找出读数为数十欧姆的一对引脚，此时黑笔接的引脚为控制极G，红笔接的引脚为阴极K，另一空脚为阳极A。此时将黑表笔接已判断了的阳极A，红表笔仍接阴极K。此时万用表指针应不动。用短接线瞬间短接阳极A和控制极G，此时万用表指针应向右偏转，阻值读数为10欧姆左右。如阳极A接黑表笔，阴极K接红表笔时，万用表指针发生偏转，说明该单向可控硅已击穿损坏
。 2.双向可控硅的检测 用万用表电阻R×1档，用红黑两表笔分别测任意两引脚正反向电阻，结果其中两组读数为无穷大。若一组为数十欧姆时，该组红黑表笔所接的两引脚为第一阳极A1和控制极G，另一空脚即为第二阳极A2。确定A、G极后，再仔细测量A1、G极间正反向电阻，读数相对较小的那次测量的黑表笔所接的引脚为第一阳极A1，红表笔所接引脚为控制极G。将黑表笔接已确定了的第二阳极A2，红表笔接第一阳极A1，此时万用表指针应不发生偏转，阻值为无穷大。再用短接线将A2、G极瞬间短接，给G极加上正向触发电压，A2、A1间阻值约为10欧姆左右。随后断开A2、G极短接线，万用表读数应保持10欧姆左右。互换红黑表笔接线，红表笔接第二阳极A2，黑表笔接第一阳极A1。同样万用表指针应不发生偏转，阻值为无穷大。用短接线将A2、G极间再次瞬间短接，给G极加上负向的触发电压，A1、A2间阻
值也是10欧姆左右。随后断开A2、G极间短接线，万用表读数应不变，保持10欧姆左右。符合以上规律，说明被测双向可控硅管未损坏且三个引脚极性判断正确。 检测较大功率可控硅管是地，需要在万用表黑笔中串接一节1.5V干电池，以提高触发电压。双向可控硅（TRIAC）在控制交流电源控制领域的运用非常广泛，如我们的日光灯调光电路、交流电机转速控制电路等都主要是利用双向可控硅可以双向触发导通的特点来控制交流供电电源的导通相位角，从而达到控制供电电流的大小[1]。然而对其工作原理和结构的描述，以我们可以查悉的资料都只是很浅显地提及，大部分都是对它的外围电路的应用和工作方式、参数的选择等等做了比较多的描述，更进一步的--哪怕是内部方框电路--内容也很难找到。 由于可控硅所有的电子部件是集成在同一硅源之上，我们根本是不可能通过采用类似机械的拆卸手段来观察其内部结构。为了深入了解和运用可控硅，依据现有可查资料所给P 型和N型半导体的分布图，采用分离元器件--三极管、电阻和电容--来设计一款电路，使该电路在PN的连接、分布和履行的功能上完全与双向可控硅类似，从而通过该电路来达到深入解析可控硅和设计实际运用电路的目的。 1 双向可控硅工作原理与特点 从理论上来讲，双向可控硅可以说是有两个反向并列的单向可控硅组成，理解单向可控硅的工作原理是理解双向可控硅工作原理的基础[2-5]。 1.1单向可控硅 单向可控硅也叫晶闸管，其组成结构图如图1-a所示，可以分割成四个硅区P、N、P、N和A、K、G三个接线极。把图一按图1-b 所示切成两半，就很容易理解成如图1-c所示由一个PNP三极管和一个NPN三极管为主组成一个单向可控硅管。
三端双向可控硅,三端双向可控硅是什么意思 双向可控硅又称为双向晶闸管普通晶闸管(VS)实质上属于直流控制器件。要控制交流负载， 必须将两只晶闸管反极性并联，让每只SCR控制一个半波， 为此需两套独立的触发电路，使用不够方便。双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅需一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。其英文名称TRIAC即三端双向交流开关之意。 答案补充 下图是双向可控硅的结构； 答案补充 双向可控硅（晶闸管）结构原理：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 。由于主电极的构造是对称的（都从N层引出），所以它的电极不像单向可控硅那样分别叫阳极和阴极，而是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。这是因为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状态的位置，必须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。 用万用表电阻R*1Ω挡，用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻，结果其中两组读数为无穷大。若一组为数十欧姆时，该组红、黑表所接的两引脚为第一阳极A1和控制极G，另一空脚即为第二阳极A2。确定A1、G极后，再仔细测量A1、G极间正、反向电阻，读数相对较小的那次测量的黑表笔所接的引脚为第一阳极A1，红表笔所接引脚为控制极G。
将黑表笔接已确定的第二阳极A2，红表笔接第一阳极A1，此时万用表指针不应发生偏转，阻值为无穷大。再用短接线将A2、G极瞬间短接，给G极加上正向触发电压，A2、A1间阻值约10欧姆左右。随后断开A2、G间短接线，万用表读数应保持10欧姆左右。互换红、黑表笔接线，红表笔接第二阳极A2，黑表笔接第一阳极A1。同样万用表指针应不发生偏转，阻值为无穷大。用短接线将A2、G极间再次瞬间短接，给G极加上负的触发电压，A1、A2间的阻值也是10欧姆左右。随后断开A2、G极间短接线，万用表读数应不变，保持在10欧姆左右。符合以上规律，说明被测双向可控硅未损坏且三个引脚极性判断正确 可控硅的工作原理是什么？ 可控硅在自动控制控制，机电领域，工业电气及家电等方面都有广泛的应用。可控硅是一种有源开关元件，平时它保持在非道通状态，直到由一个较少的控制信号对其触发或称“点火”使其道通，一旦被点火就算撤离触发信号它也保持道通状态，要使其截止可在其阳极与阴极间加上反向电压或将流过可控硅二极管的电流减少到某一个值以下。可控硅二极管可用两个不同极性（P-N-P和N-P-N）晶体管来模拟，如图G1所示。当可控硅的栅极悬空时，BG1和BG2都处于截止状态，此时电路基本上没有电流流过负载电阻RL，当栅极输入一个正脉冲电压时BG2道通，使BG1的基极电位下降，BG1因此开始道通，BG1的道通使得BG2的基极电位进一步升高，BG1的基极电位进一步下降，经过这一个正反馈过程使BG1和BG2进入饱和道通状态。电路很快从截止状态进入道通状态，这时栅极就算没有触发脉冲电路由于正反馈的作用将保持道通状态不变。如果此时在阳极和阴极加上反向电压，由于BG1和BG2均处于反向偏置状态所以电路很快截止，另外如果加大负载电阻RL的阻值使电路电流减少BG1和BG2的基电流也将减少，当减少到某一个值时由于电路的正反馈作用，电路将很快从道通状态翻转为截止状态，我们称这个电流为维持电流。在实际应用中，我们可通过一个开关来短路可控硅的阳极和阴极从而达到可控硅的关断。 三端双向可控硅开关原理图 为了减少供给照明开关的能量，调光开关会迅速地开启和关闭照明电路。在这个切换电路中，最关键的要素是一个三极管交流电开关，或者叫作三端双向可控硅开关。 三端双向可控硅开关是一个很小的半导体装置，类似于二极管或晶体管。类似于晶体管的三端双向可控硅开关由很多层不同的半导体材料制成，它包括N型材料（包含许多自由电子）和P型材料（包含许多自由电子可进入的“空穴”）。关于这些材料的说明，请参见半导体工作原理。 这里是N型和P型材料在三端双向可控硅开关中的排列方式。
可控硅工作原理 一种以硅单晶为基本材料的Ｐ１Ｎ１Ｐ２Ｎ２四层三端器件，创制于１９５７年，由于它特性类似于真空闸流管，所以国际上通称为硅晶体闸流管，简称可控硅Ｔ。又由于可控硅最初应用于可控整流方面所以又称为硅可控整流元件，简称为可控硅ＳＣＲ。 在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件（俗称死硅）更为可贵的可控性。它只有导通和关断两种状态。 可控硅能以毫安级电流控制大功率的机电设备，如果超过此频率，因元件开关损耗显著增加，允许通过的平均电流相降低，此时，标称电流应降级使用。 可控硅的优点很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍；反应极快，在微秒级内开通、关断；无触点运行，无火花、无噪音；效率高，成本低等等。 可控硅的弱点：静态及动态的过载能力较差；容易受干扰而误导通。 可控硅从外形上分类主要有：螺栓形、平板形和平底形。 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 图１、可控硅结构示意图和符号图 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，可控硅使饱和导通。 由于ＢＧ１和ＢＧ２所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极Ｇ的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表１
双向可控硅斩波实验报告 一．概述 双向可控硅是一种功率半导体器件，也称双向晶闸管，双向晶闸管可广泛用于工业、交通、家用电器等领域，实现交流调压、电机调速、交流开关、路灯自动开启与关闭、温度控制、台灯调光、舞台调光等多种功能。 双向和单向可控硅的区别。 普通晶闸管（又称可控硅）是一种大功率半导体器件，主要用于大功率的交直流变换、调压等。 单向可控硅通过触发信号（小的触发电流）来控制导通（可控硅中通过大电流）的可控特性，一只双向可控硅的工作原理，可等效两只同型号的单向可控硅互相反向并联，然后串联在调压电路 在单片机控制系统中，可作为功率驱动器件，由于双向可控硅没有反向耐压问题，控制电路简单，因此特别适合做交流无触点开关使用。双向可控硅接通的一般都是一些功率较大的用电器，且连接在强电网络中，其触发电路的抗干扰问题很重要，通常都是通过光电耦合器将单片机控制系统中的触发信号加载到可控硅的控制极。为减小驱动功率和可控硅触发时产生的干扰，交流电路双向可控硅的触发常采用过零触发电路。过零触发是指在电压为零或零附近的瞬间接通。由于采用过零触发，因此上述电路还需要正弦交流电过零检测电路。图一为此次实验电路原理图。
图1 双向可控硅实验电路原理图 二．项目主要研究内容 1.过零检测电路 为减小驱动功率和可控硅触发时产生的干扰，交流电路中可控硅的触发常采用过零触发电路。过零触发是指在电压为零或零附近的瞬间接通。由于采用过零触发，因此上述电路还需要正弦交流电过零检测电路。如图2所示。为了提高效率，使触发脉冲与交流电压同步，要求每隔半个交流电的周期输出一个触发脉冲，且触发脉冲电压应大于4V ，脉冲宽度应大于20us.图中SDCZ3 为交流输入端子，TPL521为光电耦合器，起隔离作用。当正弦交流电压接近零时，光电耦合器的两个发光二极管截止，三极管Q2基极的偏置电阻电位使之导通，产生下降沿信号，T1的输出端接到单片机89C51 的外部中断0 的P3.2引脚，以引起外部中断。在中断服务子程序中使用定时器累计移相时间，然后发出双向可控硅的同步触发信号。
三端双向可控硅进行可靠操作的设计规则 1，正确触发 要打开一个双向可控硅开，栅极驱动电路必须提供一个“活力”的栅极电流来保证快速有效的触发。 栅极电流的振幅： 门极电流（IG）要比指定的最大门触发电流高得多(IGTmax)。此参数是温度Tj = 25度时给定的。 在较低的温度下，用曲线表现为门极触发电流随温度的相对变化。设计预期的最低工作温度的栅极驱动。高IG值提供了一个高效触发（看§2）。 作为一个实际的原则，我们建议： 门电路的设计：
VOL = output voltage of the microcontroller (at 0 logic level) VOL=微处理器的输出电压 VG = voltage across the gate of the triac. Take the specified VGT. 在双向晶闸管的栅极电压。采取指定的VGT IG = required gate current (IG > 2. IGT max)所需的栅极电流 栅极电流持续时间： （对于ON-OFF开关） 脉宽的操作可以明显的降低栅极驱动功耗。 采用栅电流Ig直到负载电流达到闭锁电流（IL） 建议使用连续的栅极直流电流，避免流过的负载电流(IT < 50 or 100 mA)低于维持电流和擎住电流而引起电流的不连续性。 象限： 在新的项目中，为了是双向可控硅高性能运行，应避免在第4象限工作，仅在指定的1、2、3象限。2，平滑导通 当可控硅导通，确保了通态电流上升率不超过规定的最高值。例如在有缓冲网络跨接在双向可控硅时，在电容放电的情况下，检查这一点是非常重要的。 如果di / dt的超过规定值，然后栅区周围的电流密度过高时，产生过热。高重复性的di / dt可能引起硅晶片的逐步退化，引起栅极电流的增加和阻断能力的丧失。 在大多数情况下开关零电压大大降低了通态di / dt和浪涌电流。 提醒： &一个强大的栅极电流提高了可控硅的di / dt的能力，并提高通态的换向的可靠性：IG >> IGT (at least 2 or 3 times IGT max，至少2或3倍IGT max)。 &在三端双向可控硅跨接有RC网络的情况下，串联电阻的值必须足以限制通过双向可控硅的峰值电流和di / dt。 我们推荐： *在门极两端不要使用电容。 该电容显著降低di / dt的能力，此外，这种电容并不能改善静态dv / dt特性。 图2 为了尽量减少在打开时的di / dt的应力： R必须是大于47Ω更高； 不能并接栅极电容（CGK）
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
双向可控硅得工作原理及原理图 双向可控硅得工作原理1、可控硅就是P1N1Ｐ2N2四层三端结构元件,共有三个ＰＮ结,分析原理时，可以把它瞧作由一个ＰNＰ管与一个ＮPＮ管所组成当阳极A加上正向电压时，BG1与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得集电极直接与ＢG１得基极相连,所以ib1＝ic2。此时，电流ｉc2再经BG1放大,于就是BG1得集电极电流iｃ1=β1iｂ1=β1β2ｉｂ2。这个电流又流回到BG２得基极,表成正反馈,使ｉｂ２不断增大，如此正向馈循环得结果，两个管子得电流剧增,可控硅使饱与导通.由于BG1与BG２所构成得正反馈作用，所以一旦可控硅导通后,即使控制极G得电流消失了,可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用,没有关断功能，所以这种可控硅就是不可关断得。 由于可控硅只有导通与关断两种工作状态，所以它具有开关特性,这种特性需要一定得条件才能转化2,触发导通在控制极Ｇ上加入正向电压时（见图5）因J3正偏，P2区得空穴时入Ｎ2区,N2区得电子进入Ｐ2区,形成触发电流IGT。在可控硅得内部正反馈作用（见图2）得基础上,加上IGT得作用，使可控硅提前导通,导致图3得伏安特性OA 段左移,ＩＧＴ越大,特性左移越快。 TＲIAC得特性?什么就是双向可控硅：ＩAＣ(TRI—ELＥCTROＤＥAＣSWIＴCH）为三极交流开关,亦称为双向晶闸管或双向可控硅。TRIＡC为三端元件,其三端分别为T1（第二端子或第二阳极），T 2(第一端子或第一阳极）与G(控制极）亦为一闸极控制开关，与ＳCR最大得不同点在于ＴRIＡC无论于正向或反向电压时皆可导通,其符号构造及外型,如图1所示。因为它就是双向元件，所以不管T1 ,Ｔ2得电压极性如何，若闸极有信号加入时,则T1,T２间呈导通状态；反之,加闸极触发信号，则T１,T2间有极高得阻抗。 ?(ａ）符号（b）构造 图１TRＩAC 二、ＴRIAC得触发特性: ?由于TRIAC为控制极控制得双向可控硅,控制极电压VG极性与阳极间之电压VT１T2四种组合分别如下：?（1）、VT1T2为正，ＶG为正。?(2）、VT１T2为正,VＧ为负。?（3）、VT1T2为负, VG 为正。?（４)、VT1T2为负，VG为负。 一般最好使用在对称情况下（1与４或２与3），以使正负半周能得到对称得结果,最方便得控制方法则为1与4之控制状态，因为控制极信号与VT１T2同极性。
双向可控硅MAC97A6的电路应用 家电维修2010-08-22 00:08:15 阅读2916 评论2 字号：大中小订阅 MAC97A6为小功率双向可控硅（双向晶闸管），最多应用于电风扇速度控制或电灯的亮度控制，市场上流行的“电脑风扇”或“电子程控风扇”，不外乎是用集成电路控制器与老式风扇相结合的新一代产品。这里介绍的电路就是利用一块市售的专用集成电路RY901及MAC97A6，将普通电扇改装为具有多功能的高档电扇，很适宜无线电爱好者制作与改 装。 这种新型IC的主要特点是：（1）集开关、定时、调速、模拟自然风为一体，外围元件少、电路简单、易于制作；（2）省掉了体积较大的机械定时器和调速器，采用轻触式开关和电脑控制脉冲触发，因而无机械磨损，使用寿命长；（3）各种动作电脑程序具备相应的发光管指示，耗电量少，体积小，重量轻，显示直观，便于操作；（4）适合开发或改造成多路家电的定时控制等。RY901采用双列直插式16脚塑封结构，为低功耗CMOS集成电路。其外形、引出脚排列及各脚功能如图1所示。工作原理
典型应用电路如图2所示（[url=https://www.doczj.com/doc/fa10810541.html,/ad/ykkz/fsdlkz.rar]点击下载原理图[/url] ）。市电220V由C1、R1降压VD9稳压，经VD10、C2整流滤波后, 提供5V－6V左右的直流电源作为RY901IC组成的控制器电压。在刚接通电源时，电脑控制器暂处于复位（静止）状态，面板上所有发光二极管VD1－VD8均不亮，电风扇不转。若这时每按动一次风速选择键SB3，可依次从IC的11－13脚输出控制电平（脉冲信号），经发光管VDl－VD3和限流电阻R2－R4，分别触发双向晶闸管VS1－VS3的G极，用以控制它的导通与截止，再经电抗器L进行阻抗变换，即可按强风、中风、弱风、强风……的顺序来改变其工作状态，并且风速指示管VD1－VD3（红色）对应点亮或熄灭；当按风型选择键SB4，电风扇即按连续风（常风）、阵风（模拟自然风）、连续风……的方式循环改变其工作状态，在连续风状态下，风型指示管VD4（黄色）熄灭，在阵风状态下，VD4闪光；当按动定时时间选择键SB2，定时指示管VD5－VD8依次对应点亮或熄灭，即每按动一次SB2，可选择其中一种定时时间，共有0.5、l、2、4小时和不定时5种工作方式供选择。当定时时间一到，IC内部的定时电路停止工作，相应的定时指示管熄灭同时IC的11－13脚也无控制信号输出，双向晶闸管VS1－VS3截止，从而导致风扇自动停止运转；在风扇不定时工作时，欲停止风扇转动，只要按动一下复位开关SB1，所有指示灯熄灭，电源被切断，风扇停转；如欲启动风扇，照上述方法操作即可。元器件选择与制作图中除降压电容C1用优质的CBB-400V聚苯电容；泄放保护电阻R1用1W金属膜电阻或线绕电阻外，其余元器件均为普通型。电阻为1/8W；电解电容的耐压值取10V－16V，C1取值范围为0.47u－lu之间；稳压管VD9为5V－6V/1W,可选用ZCW104（旧型号为ZCW21B）硅稳压管；VS1－VS3为1A/400V小型塑封双向晶闸管，可选用MAC94A4型或MAC97A6型；L为电抗器，可以自制，亦可采用原调速器中的电抗器；SB1－SB4为轻触型按键开关（也叫微动或点动开关），有条件的可采用导电橡胶组合按键开关。电路焊接无误，一般不用调试就能工作。改装方法该电路对所有普通风扇都能进行改装。将焊接好的电路板装进合适的塑料肥皂盒或原调速器盒中，将原分线器开关拆除不用，留出空余位置便于安装印制板电路。一般风扇用电抗器均采取5挡。不妨利用其中①、③、⑤挡，将强风（第1挡）、中风（第2挡）弱风（第3挡）分别接到电抗器的各挡中。若有的调速器中无电抗器，风扇电机则是采取抽头方式改变风速的，同样将三种风速分别接至分线器的三极引线中。在改装中特别要注意安全，印制板上220V交流电源接线端及所有导电部位应与调整器盒的金属件严格隔离。改装完毕，可用测电笔碰触调速器有否漏电。否则应进一步采取绝缘措施。通电试验时，用万用表DC10V档测C2两端电压应为5V－6V之间，若不正常，应重点检查整流稳压电路，然后再分别按动SB1－SB4开关，观察各路指示管VD1－VD8应按对应的选择功能发光或熄灭，风扇也应同步工作于不同状态。
一、晶闸管的基本结构 晶闸管(Semi ｃo ｎdu ｃｔo ｒC ｏnt ｒoll ｅｄ Ｒe ｃｔifier 简称SCR)是一种四层结构（PNPN ）的大功率半导体器件,它同时又被称作可控整流器或可控硅元件。它有三个引出电极,即阳极（A ）、阴极(Ｋ）和门极（G)。其符号表示法和器件剖面图如图1所示。 图１ 符号表示法和器件剖面图 普通晶闸管是在N 型硅片中双向扩散Ｐ型杂质(铝或硼），形成211P N P 结构，然后在2P 的大部分区域扩散N 型杂质(磷或锑）形成阴极，同时在2P 上引出门极,在1P 区域形成欧姆接触作为阳极。 图2、晶闸管载流子分布 二、晶闸管的伏安特性 晶闸管导通与关断两个状态是由阳极电压、阳极电流和门极电流共同决定
的。通常用伏安特性曲线来描述它们之间的关系,如图3所示。 图3 晶闸管的伏安特性曲线 当晶闸管AK V 加正向电压时，1J 和3J 正偏,2J 反偏,外加电压几乎全部降落在2J 结上,2J 结起到阻断电流的作用。随着AK V 的增大，只要BO AK V V <，通过阳极电流A I 都很小，因而称此区域为正向阻断状态。当AK V 增大超过BO V 以后,阳极电流突然增大,特性曲线过负阻过程瞬间变到低电压、大电流状态。晶闸管流过由负载决定的通态电流T I ，器件压降为１Ｖ左右，特性曲线ＣＤ段对应的状态称为导通状态。通常将BO V 及其所对应的BO I 称之为正向转折电压和转折电流。晶闸管导通后能自身维持同态，从通态转换到断态，通常是不用门极信号而是由外部电路控制，即只有当电流小到称为维持电流H I 的某一临界值以下，器件才能被关断。 当晶闸管处于断态（BO AK V V <）时,如果使得门极相对于阴极为正,给门极通以电流G I ，那么晶闸管将在较低的电压下转折导通。转折电压BO V 以及转折电流BO I 都是G I 的函数,G I 越大，BO V 越小。如图3所示，晶闸管一旦导通后，即使去除门极信号,器件仍然然导通。 当晶闸管的阳极相对于阴极为负，只要RO AK V V <， A I 很小,且与G I 基本无关。但反向电压很大时(RO AK V V ≈），通过晶闸管的反向漏电流急剧增大,表现出晶闸管击穿，因此称RO V 为反向转折电压和转折电流。
三端双向交流开关(TRIAC=TRIode（三端）AC semiconductor switch）实质上是双向晶闸管,它是在普通晶闸管的基础上发展起来的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅用一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。其英文名称TRIAC就是三端双向交流开关的意思。尽管从形式上可以把双向晶闸管看成两只普通晶闸管的组合，但实际上它是由七只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。小功率双向晶闸管一般采用塑料封存装，有的还带小散热极。典型产品有BCM1AM（1A/600V）、BCM3AM （3A/600V）、2N6075（4A/600V）、MAC218-10（8A/800V）等。大功率双向晶闸管大多采用RD91型封装，例如 BTA40-700型的主要参数是：IT=40A，VDRM=700V，IGT=100mA。 编辑本段组成材料 双向晶闸管（TRIAC）是由NPNPN五层半导体材料构成的，相当于两只普通晶闸管反相并联，它也有三个电极，分别是主电极T1、主电极T2和栅极G。 与单向晶闸管相比较，双向晶闸管的主要区别是：在触发之后是双向导通的；触发电压不分极性，只要绝对值达到触发门限值即可使双向晶闸管导通。 与单向晶闸管相比较，双向晶闸管的主要区别是： ①在触发之后是双向导通的； ②触发电压不分极性，只要绝对值达到触发门限值即可使双向晶闸管导通。 双向晶闸管可广泛用于工业、交通、家电领域，实现交流调压、交流调速、交流开关、舞台调光、台灯调光等多种功能。此外，它还被用在固态继电器和固态接触器的电路中。 编辑本段选用须知 在选用三端双相可控硅（TRIAC）,需要考虑以下4个方面的因素： 1、三端双相可控硅的耐压：Vdrm=电源电压的2-3倍，如电源电压 AC=220V,则Vdrm>=600V。 2、三端双相可控硅的允许电流：在无浪涌冲击电流（如加热器负载）必须至少>=1.3-1.5倍的负载电流；但当有浪涌冲击电流（如马达负载）时，必须综合考虑环境温度、冲击电流的峰值、散热器的尺寸等。 3、合理选择CR吸收电路，当控制电感性负载时，如在转换期间由于电流延迟的作用,(di/dt)c和(dv/dt)c 超过某个值时，(di/dt)c 和 (dv/dt)c 可能不需栅极信号而Z直接进入导通状态，从而变得无法控制。如电源电压AC=220V,一般选取C=0.01--0.47uF, R=47--100Ω.
可控硅元件的工作原理及基本特性 1、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 图1 可控硅等效图解图 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，可控硅使饱和导通。 由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表1 状态条件说明 从关断到导通1、阳极电位高于是阴极电位 2、控制极有足够的正向电压和电流 两者缺一不可 维持导通1、阳极电位高于阴极电位 2、阳极电流大于维持电流 两者缺一不可 从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位 2、阳极电流小于维持电流 任一条件即可 2 可控硅的基本伏安特性见图2 图2 可控硅基本伏安特性 （1）反向特性 当控制极开路，阳极加上反向电压时（见图3），J2结正偏，但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后，接差J3结也击穿，电流迅速增加，图3的特性开始弯曲，如特性OR段所示，弯曲处的电压URO叫“反向转折电压”。此时，可控硅会发生永久性反向击穿。
可控硅控制交流电的使用方法 时间：2009-10-14 08:00:13 来源：作者： 一、概述 在日常的控制应用中我们都通常会遇到需要开关交流电的应用，一般控制交流电的时候，我们会使用很多种方法，如： 1、使用继电器来控制，如电饭煲，洗衣机的水阀： 2、使用大功率的三极管或IGBT来控制： 3、使用整流桥加三极管：
4、使用两个SCR来控制： 5、使用一个Triac来控制： 晶闸管(Thyristor)又叫可控硅，按照其工作特性又可分单向可控硅(SCR)、双向可控硅(TRIAC)。其中双向可控硅又分四象限双向可控硅和三象限双向可控硅。同时可控硅又有绝缘与非绝缘两大类，如ST的可控硅用BT名称后的“A”、与“B”来区分绝缘与非绝缘。 单向可控硅SCR：全称Semiconductor Controlled Rectifier(半导体整流控制器)
双向可控硅TRIAC：全称Triode ACSemiconductor Switch(三端双向可控硅开关)，也有厂商使用Bi-directional Controlled Rectifier(BCR)来表示双向可控硅。
请注意上述两图中的红紫箭头方向！ 可控硅的结构原理我就不提了。 二、可控硅的控制模式 现在我们来看一看通常的可控硅控制模式1、On/Off 控制：
对于这样的一个电路，当通过控制信号来开关Triac时，我们可以看到如下的电流波形 通常对于一个典型的阻性的负载使用该控制方法时，可以看到控制信号、电流、相电压的关联。
2、相角控制： 也叫导通角控制，其目的是通过触发可控硅的导通时间来实现对电流的控制，在简单的马达与调光系统中多可以看到这种控制方法 在典型的阻性负载中，通过控制触发导通角a在0～180之间变化，从而实现控制电流的大小
[转载] 双向可控硅原理与应用 普通晶闸管(VS)实质上属于直流控制器件。要控制交流负载，必须将两只晶闸管反极性并联，让每只SCR控制一个半波，为此需两套独立的触发电路，使用不够方便。双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅需一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。其英文名称TRIAC即三端双向交流开关之意。 构造原理 尽管从形式上可将双向晶闸管看成两只普通晶闸管的组合，但实 际上它是由7只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。小功率 双向晶闸管一般采用塑料封装，有的还带散热板，外形如图l所 示。典型产品有BCMlAM(1A／600V)、 BCM3AM(3A／600V)、 2N6075(4A／600V)，MAC218-10(8A／800V)等。大功率双向晶 闸管大多采用RD91型封装。双向晶闸管的主要参数见附表。 双向晶闸管的结构与符号见图2。它属于NPNPN五层器件，三 个电极分别是T1、T2、G。因该器件可以双向导通，故除门极G 以外的两个电极统称为主端子，用T1、T2。表示，不再划分成阳 极或阴极。其特点是，当G极和T2极相对于T1，的电压均为正 时，T2是阳极，T1是阴极。反之，当G极和T2极相对于T1的电压均为负时，T1变成阳极，T2为阴极。双向晶闸管的伏安特性见图3，由于正、反向特性曲线具有对称性，所以它可在任何一个方向导通。 检测方法 下面介绍利用万用表RXl档判定双向晶闸管电极的方法，同时还检查触发能力。 1. 判定T2极由图2可见，G极与T1极靠近，距T2极较远。因此，G—T1之间的正、反向电阻 都很小。在用RXl档测任意两脚之间的电阻时，只有在G-T1之间呈现低阻，正、反向电阻仅几 十欧，而T2-G、T2-T1之间的正、反向电阻均为无穷大。这表明，如果测出某脚和其他两脚都 不通，就肯定是T2极。，另外，采用TO—220封装的双向晶闸管，T2极通常与小散热板连通， 据此亦可确定T2极 2. 区分G极和T1极 (1)找出T2极之后，首先假定剩下两脚中某一脚为Tl极，另一脚为G极。 (2)把黑表笔接T1极，红表笔接T2极，电阻为无穷大。接着用红表笔尖把T2与G短路，给G极加 上负触发信号，电阻值应为十欧左右(参见图4(a))，证明管子已经导通，导通方向为T1一T2。再将 红表笔尖与G极脱开(但仍接T2)，若电阻值保持不变，证明管子在触发之后能维持导通状态(见图4(b))。 3)把红表笔接T1极，黑表笔接T2极，然后使T2与G短路，给G极加上正触发信号，电阻值仍为十欧左右，与G极脱开后若阻值不变，则说明管子经触发后， 在T2一T1方向上也能维持导通状态，因此具有双向触 发性质。由此证明上述假定正确。否则是假定与实际不符， 需再作出假定，重复以上测量。显见，在识别G、T1， 的过程中，也就检查了双向晶闸管的触发能力。如果按哪 种假定去测量，都不能使双向晶闸管触发导通，证明管于 巳损坏。对于lA的管子，亦可用RXl0档检测，对于3A 及3A以上的管子，应选RXl档，否则难以维持导通状态。 典型应用 双向晶闸管可广泛用于工业、交通、家用电器等领域，实 现交流调压、电机调速、交流开关、路灯自动开启与关闭、 温度控制、台灯调光、舞台调光等多种功能，它还被用于 固态继电器(SSR)和固态接触器电路中。图5是由双向晶 闸管构成的接近开关电路。R为门极限流电阻，JAG为干式舌簧管。平时JAG断开，双向晶闸管TRIAC也关断。仅当小磁铁移近时JAG吸合，使双向晶闸管导通，将负载电源接通。由于通过 干簧管的电流很小，时间仅几微秒，所以开关的寿命很长. 图6是过零触发型交流固态继电器(AC-SSR)的内部电路。主要包括输入电路、光电耦合器、过零触发电路、开关电路(包括双向晶闸管)、保护电路(RC吸收网络)。当加上输入信号VI(一般为高电平)、并且交流负载电源电压通过零点时，双向晶闸管被触发，将负载电源接通。固态继电器具有驱动功率小、无触点、噪音低、抗干扰能力强，吸合、释放时间短、寿命长，能与TTL＼CMOS电路兼容，可取代传统的电磁继电器。
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。改变R P 的阻值，就改变了C5 的充电速度，也就改变了双向晶闸管的导通角，相应地改变了负载RL 上的交流电压，实现了交流调压。