(完整word版)双向可控硅的工作原理(全)

1、双向可控硅的工作原理双向可控硅的工作原理双向可控硅的工作原理1. 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= 2ib2 。因为 BG2的集电极直接与 BG1的基极相连，所以双向可控硅的工作原理双向可控硅的工作原理1. 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管所组成当阳极

2、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ic 2=2ib2 。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= 1ib1= 12ib2 。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

3、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 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 区的空穴时入 N2 区， N2区的电子进入 P2 区，形成触发电流 IGT。在可控硅的内部正反馈作用（见 图 2）的基础上，加上 IGT 的作用，使可控硅提前导通，导致图 3 的伏安特性 OA段左移， IGT 越大，特性左移越快。TRIAC的特性什么是双向可控硅 :IAC(TRI-ELECTRODE AC SWITCH)为三极交流开关，亦称为双

4、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 ) 和 G(控制极 ) 亦为一闸极控制开关，与 SCR 最大的不同点在 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。因为它是双向元件，所以不管 T1 ,T2 的电压极性如 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 间有极高的阻抗。(a) 符号 (b) 构造图 1 TRIAC二 .TRIAC 的触发特性 :由于 TRIAC为控制极控制的双向可控硅 , 控制极电压 VG极性与阳极间之

5、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的结果，最方便的控制方法则为 1 与 4 之控制状态，因为控制极信号 与 VT1T2同极性。图 2 TRIAC 之 V-I 特性曲线如图 2 所示为 TRIAC之 V-I 特性曲线，将此图与 SCR之 VI 特性曲线比较， 可看出 TRIAC的特性曲线与 SCR类似，只是 TRIAC正负电压均能导通，

6、所以第三象限之曲线与第一象限之曲线类似，故 TRIAC 可视为两个 SCR反相并联 TRIAC之T1-T2 的崩溃电压亦不同，亦可看出正负半周的电压皆可以使TRIAC导通，一般使 TRIAC 截止的方法与 SCR相同，即设法降低两阳极间之电流到保持电流以下TRIAC即截止。三 .TRIAC 之触发：TRIAC的相位控制与 SCR很类似，可用直流信号，交流相位信号与脉波信号来触发，所不同者是 V T1-T2 负电压时，仍可触发 TRIAC。四 . TRIAC 的相位控制：TRIAC的相位控制与 SCR很类似，但因 TRIAC能双向导通之故，在正负半周均能触发、可作为全波 功率控制之用，因此 TR

7、IAC除具有 SCR的优点， 更方便于交流功率控制，图 3(a) 为 TRIAC相位控制电路，只适当的调整 RC时间常数即可改变它的激发角， 图 3(b) ，(c) 分别是激发角为 30 度时的 VT1-T2 及负载的电压波形，一般 TRIAC所能控制的负载远比 SCR小，大体上而言约在 600V，40A 以下。（ A）（ B） AC两端电压波形 （C）两端电压波形五 . 触发装置：TRIAC之触发电路与 SCR类似 , 可以用 RC电路配合 UJT、PUT、 DIAC等元件组成的触发电路来触发，这些元件的触发延迟角。都可由改变电路所使 用的电阻值来调整，其变化范围在 0° 180&

8、#176;之间，正负半周均能导通，而在工业电力控制上，常以电压回授来调整触发延迟角，用以代表负载实际情况的电压回授，启动系统做良好的闭回路控制。这种由回授来控制触发延迟角，常由 UJT或TCA785来完成。实验：应用电路说明如图所示 , 利用 TCA785所组成之 TRIAC相位控制电路，其动作原理与 SCR之TCA785相位控制电路相似，由于 TRIAC在电源正负半周均能导 通，所以第 14 脚 ( 控制正半周之激发角 ) 与第 15 脚 ( 控制负半周之激发角 ) ，均必须使用。由 VR1 之改变以改变第 11 脚之控制电压值，则可调整激发角以控 制灯泡之亮度。利用 TCA785做 TRI

9、AC之相位控制双向可控硅结构原理及应用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(1A600V)、BCM3AM(3A 600V)、2N6075(4A600V)，MAC218-10(8A 800V)等。大功率双向晶闸管大多采用 RD91 型封装

10、。 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 T

11、2极由图 2 可见， G极与 T1 极靠近，距 T2 极较远。因此， GT1 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

12、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

13、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