双向可控硅的知识.docx
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双向可控硅的知识
双向可控硅
百科名片
双向可控硅是在普通可控硅的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的可控硅，而且仅需一个触发电路，是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。
产品命名
双向可控硅为什么称为“TRIAC”?
双向可控硅
三端：
TRIode（取前三个字母）
交流半导体开关：
ACsemiconductorswitch
（取前两个字母）
以上两组名词组合成“TRIAC”
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。
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、等等。
这些都是四象限/非绝缘型/双向可控硅；
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。
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合成：
“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、BTA12-600B、BTA16-600B、BTA41-600B等等；
四象限/非绝缘/双向可控硅:
BTB06-600C、BTB12-600B、BTB16-600B、BTB41-600B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。
[1]
元件简介
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
双向可控硅
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。
产品分类
可控硅有多种分类方法。
（一）按关断、导通及控制方式分类：
可控硅按其关断、导通及控制方式可分为普通可控硅、双向可控硅、逆导可控硅、门极关断可控硅（GTO）、BTG可控硅、温控可控硅和光控可控硅等多种。
TY300/TY301可控硅调压单元
（二）按引脚和极性分类：
可控硅按其引脚和极性可分为二极可控硅、三极可控硅和四极可控硅。
（三）按封装形式分类：
可控硅按其封装形式可分为金属封装可控硅、塑封可控硅和陶瓷封装可控硅三种类型。
其中，金属封装可控硅又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封可控硅又分为带散热片型和不带散热片型两种。
（四）按电流容量分类：
可控硅按电流容量可分为大功率可控硅、中功率可控硅和小功率可控硅三种。
通常，大功率可控硅多采用金属壳封装，而中、小功率可控硅则多采用塑封或陶瓷封装。
（五）按关断速度分类：
可控硅按其关断速度可分为普通可控硅和高频（快速）可控硅。
封装形式
常用可控硅的封装形式有TO-92、TO-126、TO-202AB、TO-220、TO-220AB、TO-3P、SOT-89、TO-251、TO-252等。
构造原理
尽管从形式上可将双向可控硅看成两只普通可控硅的组合，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。
小功率双向可控硅一般采用塑料封装，有的还带散热板。
典型产品有BCMlAM（1A／600V）、BCM3AM（3A／600V）、2N6075（4A／600V），MAC218-10（8A／800V）等。
大功率双向可
双向可控硅
控硅大多采用RD91型封装。
双向可控硅属于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。
双向可控硅由于正、反向特性曲线具有对称性，所以它可在任何一个方向导通。
产品特性
双向可控硅第一阳极A1与第二阳极A2间，无论所加电压极性是正向还是反向，只要控制极G和第一阳极A1间加有正负极性不同的触发电压，就可触发导通呈低阻状态。
此时A1、A2间压降也约1V。
双向可控硅一旦导通，即使失去触发电压，也能继续保持导通状态。
只有当第一阳极A1、第二阳极A2电流减小，小于维持电流或A1、A2间当电压极性改变且没有触发电压时，双向可控硅才截断，此时只有重新加触发电压方可导通。
[2]
触发电路
将两只单向可控硅SCRl、SCR2反向并联．再将控制板与本触发电路连接，就组成了
双向可控硅
一个简单实用的大功率无级调速电路。
这个电路的独特之处在于可控硅控制极不需外加电源，只要将负载与本电路串联后接通电源，两个控制极与各自的阴极之间便有5V~8V脉动直流电压产生，调节电位器R2即可改变两只可控硅的导通角，增大R2的阻值到一定程度,便可使两个主可控硅阻断，因此R2还可起开关的作用。
该电路的另一个特点是两只主可控硅交替导通，一个的正向压降就是另一个的反向压降，因此不存在反向击穿问题。
但当外加电压瞬时超过阻断电压时，SCR1、SCR2会误导通，导通程度由电位器R2决定。
SCR3与周围元件构成普通移相触发电路，其原理这里从略。
SCR1、SCR2选用封装好的可控硅模块（110A／1000V），SCR3选用BTl36，即600V的双向可控硅。
本电路如用于感性负载，应增加R4，C3阻容吸收电路及压敏电阻RV作过压保护，防止负载断开和接通瞬间产生很高的感应电压损坏可控硅。
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=β2ib2。
因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic。
2。
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，条件如下：
A、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。
B、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。
C、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。
触发导通
在控制极G上加入正向电压时因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的基础上，加上IGT的作用，使可控硅提前导通，导致伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。
产品判别
双向可控硅等效于两只单向可控硅反向并联而成。
即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连，其引出端称T2极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称T2极，剩下则为控制极（G）。
1、单、双向可控硅的判别：
先任测两个极，若正、反测指针均不动（R×1挡）
双向可控硅
，可能是A、K或G、A极（对单向可控硅）也可能是T2、T1或T2、G极（对双向可控硅）。
若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向可控硅。
且红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。
若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向可控硅。
再将旋钮拨至R×1或R×10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为G极，黑笔所接为T1极，余下是T2极。
2、性能的差别：
将旋钮拨至R×1挡，对于1~6A单向可控硅，红笔接K极，黑笔同时接通G、A极，在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低（或触发电流小）。
然后瞬时断开A极再接通，指针应退回∞位置，则表明可控硅良好。
对于1~6A双向可控硅，红笔接T1极，黑笔同时接G、T2极，在保证黑笔不脱离T2极的前提下断开G极，指针应指示为几十至一百多欧（视可控硅电流大小、厂家不同而异）。
然后将两笔对调，重复上述步骤测一次，指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧，则表明可控硅良好，且触发电压（或电流）小。
若保持接通A极或T2极时断开G极，指针立即退回∞位置，则说明可控硅触发电流太大或损坏。
对于单向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K灯仍不息灭，否则说明可控硅损坏。
对于双向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K，灯应不息灭。
然后将电池反接，重复上述步骤，均应是同一结果，才说明是好的。
否则说明该器件已损坏。
测量方法
在实际应用时，规定采用I+、I-、Ⅲ-三种方式，且以I+和Ⅲ-两种方式用得最广，下面采用这两种方式进行判别，并以最常见的小功率双向可控硅为例。
（1）判别电极首先确定T2：
两支表棒随意接触管子的任意两个电极，并轮流改换接法，直至找到显示值为0．1～1V（该电压在此记为T1与G之间的压降Ugt1）时，空置的电极即为T2。
其次确定T1与G2用红表棒接触T2，黑表棒接触其余两极中的任一个（暂且假定为T1），万用表应显示溢出。
接着将红表棒滑向另一电极（暂且假定为G），使得红表棒短接这两个电极，如果显示值比Ugt1略低，说明管子已被触发导通（I+触发方式），证明以上假定成立，即黑表棒接的即是T
双向可控硅
1。
如果在红表棒滑向另—极后显示值为Ugt1，则只需将黑表棒改接至另一未知极重复上述步骤，定能得出正确结果。
（2）触发性能判别双向晶闸管需要考察两个方向的工作状况，下面分别介绍。
红表棒接T2，黑表棒接T1，此时应显示溢出（关断状态）。
把红表棒滑向G，并且使T2与G这两极接通，此时管子将进入导通状态，应显示比Ugt1略低的数值。
接着，在红表棒不断开T2的前提下而脱离G，对于触发灵敏度高、维持电流小的管子来说，此时管子仍然维持导通状态，显示值比触发导通时的略大，但低于Ugt1。
再用红表棒接触T1、黑表棒接解T2，此时应显示溢出。
在黑表棒短接T2、G两极时，管子将导通，显示值比Ugt1略低。
与上个方向相同，当黑表棒脱离G后，那些触发灵敏度高、维持电流小的管子将仍然保持导通状态。
实测一只TO-220封装的双向晶闸管BCR3AM（3A／600V），首先判别电极：
红、黑表棒在管子任意两电极间测量，当测得为0．578V即Ugt1时，便确定未与表棒相接的一极为T2。
该管子本身带有一块小型散热片，通常它与T2极相连，此特征也可作为判别T2的依据。
作为验证，测得T2与散热片间为0V，故T2判别正确。
又将红表棒接T2，黑表棒任接其余两极之一，此时显示溢出。
在红表棒短接T2和悬空的电极时显示0．546V，该电压小于Ugt1=0．578V，故黑表棒所接为T1，另一极则为G。
触发性能判别：
红表棒接T2、黑表棒接T1，显示溢出（管子关断）。
使红表棒短接T2与G，此时显示0．546V（管子导通），当红表棒脱离G极时显示0．558V，显然，该值大于导通电压，而又小于Ugt1，管子处于维持导通状态。
在检测相反方向的触发性能时，所得结果与上述极为接近，证明管子性能良好。
参数符号
IT（AV）--通态平均电流
VDRM--通态重复峰值电压
VRRM--反向重复峰值电压
IRRM--反向重复峰值电流
IDRM--断态重复峰值电流
IF（AV）--正向平均电流
VTM--通态峰值电压
Tjm--额定结温
VGT--门极触发电压
VISO--模块绝缘电压
IH--维持电流
Rthjc--结壳热阻
IGT--门极触发电流
di/dt--通态电流临界上升率
ITSM--通态一个周波不重复浪涌电流
dv/dt--断态电压临界上升率
伏安特性
反向特性
当控制极开路，阳极加上反向电压时，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
双向可控硅
速增加，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。
正向特性
当控制极开路，阳极上加上正向电压时，J1、J3结正偏，但J2结反偏，这与普通PN结的反向特性相似，也只能流过很小电流，这叫正向阻断状态，当电压增加，特性发生了弯曲，如特性OA段所示，弯曲处的是UBO叫：
正向转折电压，由于电压升高到J2结的雪崩击穿电压后，J2结发生雪崩倍增效应，在结区产生大量的电子和空穴，电子时入N1区，空穴时入P2区。
进入N1区的电子与由P1区通过J1结注入N1区的空穴复合，同样，进入P2区的空穴与由N2区通过J3结注入P2区的电子复合，雪崩击穿，进入N1区的电子与进入P2区的空穴各自不能全部复合掉，这样，在N1区就有电子积累，在P2区就有空穴积累，结果使P2区的电位升高，N1区的电位下降，J2结变成正偏，只要电流稍增加，电压便迅速下降，出现所谓负阻特性。
这时J1、J2、J3三个结均处于正偏，可控硅便进入正向导电状态---通态，此时，它的特性与普通的PN结正向特性相似
检测方法
DIP4管脚型ZC三端双向可控硅光电耦合器
利用万用表RXl档判定双向可控硅电极的方法，同时还检查触发能力。
判定T2极
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。
在肦Xl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封装的双向可控硅，T2极通常与小散热板连通，据此亦可确定T2极。
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，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。
黄金规则
规则1.为了导通闸流管（或双向可控硅），必须有门极电流≧IGT，直至负载电流达到≧IL。
这条件必须满足，并按可能遇到的最低温度考虑。
规则2.要断开（切换）闸流管（或双向可控硅）。
双向可控硅
规则3.设计双向可控硅触发电路时，只要有可能，就要避开3象限（WT2-，+）。
规则4.为减少杂波吸收，门极连线长度降至最低。
返回线直接连至MT1（或阴极）。
若用硬线，用螺旋双线或屏蔽线。
门极和MT1间加电阻1kΩ或更小。
高频旁路电容和门极间串接电阻。
另一解决办法，选用H系列低灵敏度双向可控硅。
规则5.若dVD/dt或dVCOM/dt可能引起问题，在MT1和MT2间加入RC缓冲电路。
若高dICOM/dt可能引起问题，加入一几mH的电感和负载串联。
另一种解决办法，采用Hi-Com双向可控硅。
规则6.假如双向可控硅的VDRM在严重的、异常的电源瞬间过程中有可能被超出，采用下列措施之一：
负载上串联电感量为几μH的不饱和电感，以限制dIT/dt；用MOV跨接于电源，并在电源侧增加滤波电路。
规则7.选用好的门极触发电路，避开3象限工况，可以最大限度提高双向可控硅的dIT/dt承受能力。
规则8.若双向可控硅的dIT/dt有可能被超出，负载上最好串联一个几μH的无铁芯电感，或负温度系数的热敏电阻。
另一种解决办法：
对电阻性负载采用零电压导通。
规则9.器件固定到散热器时，避免让双向可控硅受到应力。
固定，然后焊接引线。
不要把铆钉芯轴放在器件接口片一侧。
规则10.为了长期可靠工作，应保证Rthj-a足够低，维持Tj不高于Tjmax,其值相应于可能的最高环境温度。
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。
现在可控硅应用市场相当广阔，可控硅应用在自动控制领域，机电领域，工业电器及
双向可控硅
家电等方面都有可控硅的身影。
许先生告诉记者，他目前的几个大单中还有用于卷发产品的单，可见可控硅在人们的生活中都有广泛的应用。
更重要的是，可控硅应用相当稳定，比方说用于家电产品中的电子开关，可以说是鲜少变化的。
无论其他的元件怎么变化，可控硅的变化是不大的，这相对来说，等于扩大的可控硅的应用市场，减少了投资的风险。
随着消费类电子产品的热销，更为可控硅提供了销售空间。
推出两款可优化消费电子产品性能的新型标准三端双向可控硅开关元件，这两种三端双向可控硅开关采用先进的平面硅结构设计，具有很高的可靠性，加上在导通状态下的损耗最多仅为1.5V，因而可达致高效率。
这两种产品的目标应用领域包括：
洗衣机、吸尘器、调光器、遥控开关和交流电机控制设备。
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。
双向可控硅可广泛用于工业、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。
产品区别
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
双向可控硅
中实现其可控硅交流调压的。
可控硅（SCR）国际通用名称为Thyyistor，中文简称晶闸管。
它能在高电压、大电流条件下工作，具有耐压高、容量大、体积小等特点，它是大功率形状型半导体器件，广泛应用于电力、电子线路中。
一、可控硅的特性
可控硅分单向可控硅、双向可控硅。
有阳极A、阴极中、控制极G三个引脚。
双向可控硅有第一阳极A1（T1），第二阳极A2（T2）、控制极G三个引脚。
单向，就是当经过可控硅电流单向流动。
所以当电流反向时候，可控硅就不通，肤浅的说也就讲其两边的电路短开了，所以它的用途之一就是用来稳流（你想，交变电电流不是方向要变吗，就只有一个方向的可以过了）。
双向的嘛,就是怎么样都通，可以空来稳压。
当然可控硅最主要的作用之一就是稳压稳流。
注意事项
交流调压多采用双向可控硅，它具有体积小、重量轻、效率高和使用方便等优点，对提高生产效率和降低成本等都有显著效果，但它也具有过载和抗干扰能力差，且在控制大电感负载时会干扰电网和自干扰等缺点，下面谈谈可控硅在其使用中如何避免上述问题。
1：
灵敏度
双向可控硅是一个三端元件，但我们不再称其两极为阴阳极，而是称
双向可控硅
作T1和T2极，G为控制极，其控制极上所加电压无论为正向触发脉冲或负向触发脉冲均可使控制极导通，四种条件下双向可控硅均可被触发导通，但是触发灵敏度互不相同，即保证双向可控硅能进入导通状态的最小门极电流IGT是有区别的，其中（a）触发灵敏度最高，（b）触发灵敏度最低，为了保证触发同时又要尽量限制门极电流，应选择（c）或（d）的触发方式。
2：
可控硅过载的保护
可控硅元件优点很多，但是它过载能力差，短时间的过流，过压都会造成元件损坏，因此为保证元件正常工作，需有条件
（1）外加电压下允许超过正向转折电压，否则控制极将不起作用；
（2）可控硅的通态平均电流从安全角度考虑一般按最大电流的1.5～2倍来取；（3）为保证控制极可靠触发，加到控制极的触发电流一般取大于其额值，除此以外，还必须采取保护措施，一般对过流的保护措施是在电路中串入快速熔断器，其额定电流取可控硅电流平均值的1.5倍左右，其接入的位置可在交流侧或直流侧，当在交流侧
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