双向可控硅基础知识解析图，双向可控硅是什么

“双向晶闸管”：是在普通晶闸管的基础上发展起来的，是一种理想的交流开关器件，不仅可以代替两个极性相反并联的晶闸管，而且只需要一个触发电路。英文名称TRIAC的意思是三端双向交流开关。

1957年，基于单晶硅的P1N1P2N2四层三端器件问世。由于其性能与真空晶闸管相似，国际上通称硅晶闸管，简称晶闸管。由于可控硅最初是用于控制整流，所以也称为可控硅元件，简称可控硅。

在性能方面，晶闸管不仅提供单向导电，而且还提供比硅整流元件（俗称“死硅”）有价值的可控性。只有两种状态：开和关。

可控硅可以控制毫安级电流的大功率机电设备。高于该频率，元件中的开关损耗显着增加，从而降低了可通过的平均电流。此时，必须降低标称电流。

可控硅有很多优点：用小功率控制大功率，功率放大可达数十万倍；响应速度极快，在微秒内开启和关闭；非接触操作，无火花和噪音；效率高、低电费等。

晶闸管的缺点：静态和动态过载能力较弱，易受干扰和误导通。

产品命名：为什么双向晶闸管被称为“TRIAC”？三端：TRIode（取前3个字母），交流半导体开关：AC Semiconductorswitch（取前2个字母），以上两组名词组合起来形成``TRIAC''，中文翻译为``三端TRIAC开关''.的意思。可以看到“TRIAC”是双向晶闸管的总称。

双向：双向（获取第一个字符）

Control：受控（取第一个字母）

Rectifier：整流器（取第一个字母）

这三个英语名词组然后由第一个字母连接起来。 “BCR”中文翻译的意思是双向晶闸管。将双向可控硅命名为“BCR”的典型制造商是日本三菱公司，其产品有BCR1AM-12、BCR8KM和BCR08AM等。

双向：双向（获取第一个字符）

三个端子：三极管（取第一个字母）

“BT”，是上述两个词的组合，也是双向晶闸管产品的型号名称，意大利和法国的ST、荷兰飞利浦等代表性厂家就是用这个在双向晶闸管的名称中做的。

代表型号：PHILIPS BT131-600D、BT134-600E、BT136-600E、BT138-600E、BT139-600E等。 4象限/非隔离型/双向可控硅。

当飞利浦产品型号以“BTA”开头时，通常指的是三象限双向可控硅开关。

另一方面，ST 使用字母“BT”作为组件型号名称的前缀，并在“BT”后添加“A”或“B”以表示隔离和非隔离的组合（“BTA”和“BTB”） ”）。 ”系列双向可控硅型号：

三象限/隔离/双向可控硅：BTA06-600C、BTA12-600B、BTA16-600B、BTA41-600B等

4象限/非隔离/双向可控硅：BTB06-600C、BTB12-600B、BTB16-600B、BTB41-600B等

所有末尾带有“W”（型号的最后一个字母）的ST 产品型号均为“三象限双向可控硅”。 “BW”、“CW”、“SW”、“TW”等典型型号：BTB12-600BW、BTA26-700CW、BTA08-600SW等。

关于型号末尾的触发电流，各制造商的典型含义如下。飞利浦：D=5mA、E=10mA、C=15mA、F=25mA、G=50mA、R=200uA 或5mA、

没有后缀的型号通常具有25-35mA 的触发电流。

PHILIPS触发电流的字母没有统一的定义，根据产品封装的不同而有所不同。

ST: TW=5mA, SW=10mA, CW=35mA, BW=50mA, C=25mA, B=50mA, H=15mA, T=15mA 注：以上触发电流有上限和下限启动误差范围。产品PDF文件包含详细描述，通常分为最小值/典型/最大值而不是参数值“=”。

特点和应用TRIAC可以被认为是一对反并联的普通晶闸管，其工作原理与普通单向晶闸管相同。三端双向可控硅开关元件具有两个主电极T1和T2以及栅极G。栅极允许器件触发主电极正向和反向导通，因此双向可控硅的第一和第三象限有两个主电极。伏安特性。在双向可控硅门极上加上正、负触发脉冲即可触发管子导通，故触发方式有四种。为了正确使用双向可控硅，需要定量了解其主要参数，适当选择双向可控硅，并采取措施满足各参数的要求。

- 耐压等级的选择：通常以VDRM（断态重复峰值电压）和VRRM（反方向重复峰值电压）中较小的值表示为器件的额定电压。如果选择，额定电压应为正常工作峰值电压的2 至3 倍，并具有允许的工作过压裕度。

- 如何确定电流：由于双向可控硅通常用于交流电路，因此额定电流值表示为有效值而不是平均值。晶闸管的过载能力比普通电磁设备低，因此一般家用电器中使用的晶闸管电流值是实际工作电流值的二到三倍。同时，晶闸管承受断态重复峰值电压VDR M 和反向重复峰值电压VR R M 时的峰值电流必须小于器件规定的IDRM 和IRRM。

导通（峰值）电压选择VT M：当指定电流以指定倍数流过晶闸管时的瞬态峰值电压降。为了减少晶闸管的热损失，需要选择V M 尽可能低的晶闸管。

- 维持电流：IH是晶闸管维持导通状态所需的最小主电流，与结温有关；结温越高，IH越小。

·电压上升率电阻：dv/dt是指关断状态下的电压上升斜率，是防止误触发的重要参数。超过此限制可能会导致晶闸管发生故障。由于晶闸管制造工艺的原因，A2和G之间存在寄生电容。

安装有小负载或短电流持续时间（小于1 秒）的双向可控硅可以在自由空间中运行。但它们往往需要安装在散热器或散热支架上，晶闸管与散热器之间必须涂抹导热硅脂以降低热阻。

将三端双向可控硅开关元件固定到散热器上的主要方法有三种：卡箍压接、螺栓连接和铆接。前两种方法的安装工具很容易获得。铆接通常不是推荐的方法。

夹具压接：这是首选方法，可提供最低的热阻。夹具向设备的塑料密封件施加压力。这同样适用于非隔离封装（sot82 和sot78）和隔离封装（sot186 f-pack 和新的sot186a x-pack）。请注意，sot78 是to220ab。

螺栓连接：sot78 组件附带m3 安装套件，其中包括放置在螺栓头和连接器凸片之间的矩形垫圈。避免对设备的塑料机身施力。

安装过程中，螺丝刀不得对设备的塑料本体施力，散热器与连接器接触的表面必须平整，公差大于10毫米，需进行0.02毫米的加工。安装扭矩（带垫圈）应在0.55nm 至0.8nm 之间。避免使用自攻螺钉，因为挤压会在安装孔周围形成脊，从而损害设备和散热器之间的热接触。无法控制安装扭矩也是这种安装方法的一个缺点，并且必须首先对器件进行机械固定，然后焊接引线。这减少了引线上的过度应力。

结构原理三端双向可控硅开关元件虽然在形式上被认为是两个普通晶闸管的组合，但实际上是由七个晶体管和几个电阻器组成的功率集成器件。低功率双向可控硅通常采用塑料封装，有些还带有散热器。代表产品有BCM1AM（1A/600V）、BCM3AM（3A/600V）、2N6075（4A/600V）、MAC218-10（8A/800V）等。大多数高功率双向可控硅开关均采用RD91 类型封装。

TRIAC是NNNPN五层器件，三个电极分别是T1、T2、G。由于该器件可以双向导电，因此除栅极G外的两个电极统称为主端子，记为T1和T2，不再分为阳极或阴极。其特点是，当G、T2极相对于T1的电压均为正时，T2成为阳极，T1成为阴极。相反，如果G和T2电极相对于T1的电压均为负，则T1成为阳极，T2成为阴极。双向可控硅的正向和反向特性曲线是对称的，因此它可以在任一方向上导通。

产品特点： 即使双向可控硅的第一阳极A1和第二阳极A2之间施加的电压的极性是正向或反向，控制电极G之间也不能施加不同正负极性的触发电压。没有问题。第一阳极A1可以导通至低阻状态。此时A1和A2之间的压降也将约为1V。一旦导通，即使触发电压丢失，双向可控硅开关也能保持导通状态。只有当第一阳极A1和第二阳极A2中的电流减小到低于保持电流，或者A1-A2之间的电压极性发生变化而没有触发电压时，双向可控硅开关才会截止。只能重新施加触发电压。

触发电路由两个单向可控硅SCR1、SCR2反并联而成。然后将控制板与该触发电路连接，就构成了一个简单实用的大功率无级调速电路。该电路的特点是晶闸管控制极不需要外接电源，当该电路串接负载并接通电源时，在晶闸管控制极之间会产生5V8V的脉动电压。晶闸管控制极和晶闸管控制极产生直流电压。两个控制极及其各自的阴极，调节电位器R2可以改变两个晶闸管的导通角。通过增大R2的阻值到一定程度，可以将两个主晶闸管截止，因此R2是一个开关。该电路的另一个特点是两个主晶闸管交替导通，其中一个的正向压降变成另一个的反向压降，因此不存在反向击穿的问题。但如果施加的电压瞬间超过截止电压，SCR1和SCR2就会误导通，其导通程度将由电位器R2决定。 SCR3及其周边元件构成典型的移相触发电路，其原理在此不再赘述。

SCR1、SCR2采用封装晶闸管模块（110A/1000V），SCR3采用BTl36（600V双向晶闸管）。当该电路与感性负载一起使用时，应增加R4、C3阻容吸收电路和压敏电阻RV进行过压保护，以防止由于连接和断开负载时产生的高感应电压而损坏晶闸管。

工作原理1、晶闸管是一个4层3端结构的P1N1P2N2元件，共有3个PN结，如果分析原理的话，可以认为它是由一个PNP管和一个PNP管组成的。 NPN管。

当阳极A加正向电压时，BG1、BG2管均处于放大状态。此时，当从控制电极G输入正触发信号时，基极电流ib2流过BG2，集电极电流ic2=2ib2被BG2放大。 BG2的集电极直接连接到BG1的基极，因此ib1=ic。

此时电流ic2被BG1放大，因此BG1的集电极电流变为ic1=1ib1=12ib2。该电流回到BG2的基极，形成正反馈，ib2继续增大。这种正向功率循环导致两个管中的电流快速增加，导致晶闸管饱和并导通。

由于BG1、BG2形成的正反馈作用，一旦晶闸管导通，即使控制极G中的电流消失，触发信号也仅起触发作用，晶闸管仍能维持导通状态。这种晶闸管不能关断，因为它具有不关断的功能。

晶闸管具有开关特性，因为它们只有两种工作状态：导通和关断。转换此特性需要一定的条件。条件是：

A、从关断到开通1.阳极电位高于阴极电位，2.控制极有足够的正向电压和电流，两者都是必不可少的。

B. 保持导通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. 阳极电流小于保持电流，任一条件都足够。

触发传导

当控制电极G施加正向电压时，由于J3正向偏置，P2区的空穴流入N2区，N2区的电子流入P2区，形成触发电流IGT。基于晶闸管内部正反馈作用和IGT的作用，晶闸管提前导通，电压电流特性OA段左移。特征向左移动得更快。

电压电流特性反向特性

当控制电极开路并向阳极施加反向电压时，J2结正向偏置，而J1和J3结反向偏置。此时只有很小的反向饱和电流流过，但当电压进一步上升到J1结的雪崩击穿电压时，J3结也被击穿，电流迅速增大，导致特性发生如图所示的变化.它开始弯曲。特性的OR部分和曲线部分的电压URO被称为“反转电压”。此时，晶闸管永久反转方向。

积极的特质

当控制电极开路并且向阳极施加正向电压时，J1和J3结将被正向偏置，而J2结将被反向偏置。这类似于普通PN结的反向特性；这称为正向偏压，当电压增加到阻断状态时，特性弯曲。如特性OA 部分所示，这种弯曲称为UBO（正向过渡电压）。电压升高后会发生雪崩。 J2结击穿电压，J2结由于雪崩倍增效应，结区产生大量电子和空穴，电子流入N1区，空穴流入P2区。进入N1区域的电子与从P1区域通过J1结注入N1区域的空穴复合，同样，进入P2区域的空穴通过J3结从N2区域转移到P2区域。电子注入该区域。所有进入P2区的电子和空穴不能复合，电子聚集在N1区，空穴聚集在P2区，导致P2区电位升高，N1区电位升高地区。 N1区减小，J2结变得正向偏置，即使电流的微小增加也会导致电压迅速下降，形成所谓的负阻特性。

此时，三个结J1、J2、J3均正向偏置，晶闸管处于正向导通状态，即处于导通状态，其特性与正常PN结的正向特性相似。

检测方式DIP4针型ZC双向可控硅光电耦合器

使用万用表上的RX1 刻度来确定双向可控硅电极的类型并检查其触发能力。

T2极的确定

G极靠近T1极，远离T2极。因此G-T1之间的正向和反向电阻很小。如果在XI级测量任意两腿之间的电阻，只有G-T1之间的电阻呈现低阻，正向和反向电阻只有几十欧姆，而T2-G和T2-T1之间的正向和反向电阻是无穷大的电阻。这表明如果某个特定引脚未连接到其他两个引脚，则它一定是T2 极。而且，对于TO-220封装的双向晶闸管，T2极通常连接在一块小的散热板上，也可以据此确定T2极。

区分G极和T1极

(1)找到T2极后，首先假设剩下的两条腿之一是T1极，另一个是G极。

(2)将黑表笔接T1极，红表笔接T2极，电阻为无穷大。接下来，用红表笔尖短接T2和G，并在G电极上添加负触发信号。电阻应约为10 欧姆。这证明管子导通，导通方向为T1。前往T2航站楼。接下来，断开红色测试笔尖端与G 电极的连接（但保持其与T2 的连接）。如果电阻没有变化，则证明管子在被触发后仍能保持导电状态。

注：交流稳压器大多采用双向晶闸管，具有体积小、重量轻、效率高、使用方便等优点，对提高生产效率、降低成本有很大作用，但容易出现过载和干扰问题.它还具有预防功能。不足，控制大电感负载时对电网产生干扰和自干扰。下面我们就来说一下可控硅在使用中如何避免出现上述问题。

1：灵敏度

三端双向可控硅开关元件是一个三端元件，但我们不将其两个极称为阴极和阳极，而是将它们称为T1 和T2 极。 G是控制极。施加到控制极的电压为正触发脉冲或负触发脉冲。控制电极可以被任意触发脉冲导通，四种情况下双向可控硅导通的触发灵敏度不同。有两个区别：(a)触发灵敏度最高，(b)触发灵敏度最低。为了尽可能抑制栅极电流并可靠地进行触发，请选择触发(c)或(d)。选择一种方法。

2：晶闸管过载保护

晶闸管元件有很多优点，但其抗过载能力较弱，短时间的过流、过压会损坏元件，因此元件要正常工作必须满足以下条件：电压允许超过施加电压，否则控制电极将不起作用；（2）从安全角度考虑，晶闸管导通状态的平均电流一般为最大电流的1.52倍（3 ）为了保证控制电极的触发，在控制电极上加一个触发器，一般会导致流过超过额定值的电流。您还应该采取保护措施。过电流的保护措施一般是插入保险丝。额定电流约为晶闸管平均电流的1.5倍，接入位置可在交流侧或直流侧，交流侧额定电流较大，接入位置较大在前者。过压保护是在使用电感的电路中经常出现的过电压，或者是交流侧的干扰浪涌电压，或者是交流侧瞬态过程引起的过电压。由于峰值过电压较高且动作时间短，常采用电阻、电容吸收电路来抑制。

3：控制大感性负载时避免对电网的干扰和自干扰

当晶闸管元件控制较大的感性负载时，当晶闸管元件控制与感性负载连接的电路的开闭时，线圈内的电流路径被扰乱，从而对电力系统产生干扰或自干扰。由于变化率很大，在电感中会产生很高的电压，这个电压通过电源的内阻施加在开关触点两端，感应电压再次被放电，感应电压变成放电所需的电压。重复此操作直到电压降至以下，将产生非常大的脉冲束。该脉冲光叠加在电源电压上，以辐射的形式向电源线及周围空间发射干扰波，但由于该脉冲的振幅大、频率宽，因此与感性负载的切换点极大。一个非常强大的噪声源。

3.1：为了防止或减少噪声，移相控制交流调压的常见处理方法包括电感电容滤波电路、电阻电容阻尼电路、双向二极管阻尼电路等电路。

3.2：电感电容滤波电路。它是由电感和电容组成的谐振电路，低通截止频率为f=1/2。

IC 通常使用数十千赫兹的低频。

3.3：双向二极管阻尼电路。二极管反串联连接，因此不受输入信号极性的影响。如果负载由电源供电，则抑制电路对负载没有影响。当感性负载线圈中的电流被中断时，瞬态电流流过抑制电路，从而阻止感应电压通过开关触点放电并降低噪声，但必须仔细考虑二极管的反向电压的存在。发生的任何瞬态电压都会更高。其次，额定电流值必须满足电路要求。

3.4：采用电阻电容的阻尼电路，利用电容电压不变化的特性来吸收晶闸管换流时出现的尖峰过电压，并将其限制在可接受的范围内。串联电阻可以防止晶闸管关断时电容和电感的振荡，起到阻尼元件的作用。电阻/电容电路还起到促进晶闸管通电的作用。

3.5：防止或减少噪声的另一种方法是利用开关比来控制交流调压模式。其原理是利用过零触发电路来控制双向晶闸管的导通和断开。由于电源电压过零，即控制角为零，因此为负载获得了完美的正弦波，但其缺点是适用于时间常数大于开关周期的系统。作为恒温器。

保护措施晶闸管元件的主要弱点是抗过流、过压能力较低，甚至短时的过流、过压都会损坏晶闸管，因此必须采取适当的保护措施。

1、过流保护

晶闸管过流的主要原因是过载、短路和误触发。过流保护有以下类型：

高速断路器高速断路器的易熔丝是银质的，只要选择得当，在相同的过流倍数下，它能在晶闸管损坏之前熔断，保护晶闸管。

过电流继电器当流过的电流超过过电流继电器的设定值时，过电流继电器动作，切断保护电路。但继电器动作并分断电路需要一定的时间，因此只能用作晶闸管的过载保护。

过载切断保护利用过流信号使晶闸管触发信号向相反方向移动，减小晶闸管导通角，或者干脆停止触发和晶闸管保护。

2、过压保护

过电压可能会通过切换电路中的感应元件、熔断保险丝或打开和关闭晶闸管来损坏晶闸管。过压保护可采取两种措施：

电阻电容保护是将电阻、电容串联在晶闸管电路中的一种过压保护方法，其本质是利用电容两端电压不变、储存电场能量的特性，就是这样。电容器和电阻耗能组件将过压能量转换为电场能量，将其存储在电场中，并使用电阻耗散该能量。

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