可控硅對于硬件工程師來說是個重要的元器件，對于一個合格的硬件工程師來說，必須要掌握可控硅的電路設計。可控硅在各個領域應用廣泛，常用來做各種大功率負載的開關。相比繼電器，可控硅有很多優勢，繼電器在開關動作時會產生電火花，在某些工業環境由于安全原因這是不允許的，繼電器在開關動作時觸點會發生氧化，影響繼電器壽命，而這些缺點可控硅都能避免。

可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 簡稱SCR，可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅，簡稱TRIAC。雙向可控硅在結構上相當于兩個單向可控硅反向連接，這種可控硅具有雙向導通功能。其通斷狀態由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負脈沖)可使其正向(或反向)導通。

單向可控硅工作原理

單向可控硅的電流是從陽極流向陰極，交流電過零點時截止，如圖交流電的負半周時，單向可控硅是不導通的，在正半周時，只有控制柵極有觸發信號時，可控硅才導通。

雙向可控硅工作原理

雙向可控硅的電流能從T1極流向T2極,也能從T2極流向T1極，交流電過零點時截止，只有控制柵極有正向或負向的觸發信號時，可控硅才導通。

接下來我們講解下使用最多的雙向可控硅的一些電路應用

上圖中，VCC和交流電其中一端是連接在一起的，這樣就能保證單片機是輸出低電平信號觸發可控硅，這樣可控硅觸發工作在第3象限，上圖中避免可控硅觸發使用高電平信號，避免可控硅觸發工作在第4象限。若運行在第4象限由于雙向可控硅的內部結構，門極離主載流區域較遠，導致需要更高的Igt,由 Ig 觸發到負載電流開始流動，兩者之間遲后時間較長,導致要求 Ig 維持較長時間,另外一個缺點就是會導致低得多的 dIT/dt 承受能力，若控制負載具有高dI/dt 值（例如白熾燈的冷燈絲），門極可能發生強烈退化。查閱可控硅BT134器件規格書，也明確說明觸發工作在第4象限，Igt需求更大。

如下圖：

上圖第1個主要是應用在低端類的產品上，常見的如家里的吊扇，第2個圖加入單片機控制。

其它應用場合

電路的觸發方式

柵極電路

上圖是主要的可控硅柵極的觸發電路

雙向可控硅的應用主要事項：

1.在使用雙向可控硅控制電感性負載時，一般要如下面所示連接 RC 吸收電路 ， 以抑制施加到器件上的 (dv/dt)c 值。當用雙向可控硅開關控制電感性負載（L型負載）時，如在轉換期間由于電流延遲的作用， (di/dt)c 和 (dv/dt)c 超過某個值時，可能因為(di/dt)c 和(dv/dt)c，不需柵極信號而進入導通狀態，從而變得無法控制。

RC吸收回路的參數取值，我們常見的馬達控制場合，常用的選取電阻為100歐。電容為0.01uF. 而起到噪聲保護的作用的，接在控制柵極和T1之間的電阻和電容的參數，可根據環境和EMC效果酌情選取。

2.根據公式，Rg=(Vcc-Vgt)/Igt（Rg為柵極電阻），柵極電流和柵極電阻Rg和柵極電壓Vgt有關。

柵極觸發電流Igt的設定，應有足夠的余量，要充分考慮低溫最惡劣的環境，可控硅的結溫特性確定了在低溫下的Igt需求更大，如下圖：

柵極觸發電流Igt的設定，還需考慮柵極觸發電壓Vgt的因素，同樣，也要充分考慮低溫最惡劣的環境，可控硅的結溫特性確定了在低溫下的Vgt需求更大，如下圖：

考慮以上兩個因素，設定柵極電流Igt時，通常按規格書要求的1.5倍來設定，故柵極電阻Rg的選取需謹慎選取。

3.當遇到嚴重的、異常的電源瞬間過程， T2上 電壓可能超過 VDRM，此時 T2 和 T1 間的漏電將達到一定程度，并使雙向可控硅自發導通，

若負載允許高涌入電流通過，在硅片導通的小面積上可能達到極高的局部電流密度。這可能導致硅片

的燒毀。白熾燈、電容性負載和消弧保護電路都可能導致強涌入電流。由于超過 VDRM 或 dVD/dt 導致雙向可控硅導通，這不完全威脅設備安全。而是隨之而來的 dIT/dt 很可能造成破壞。原因是，導通擴散至整個結需要時間，此時允許的 dIT/dt 值低于正常情況下用門極信號導通時的允許值。假如過程中限制 dIT/dt 到一較低的值，雙向可控硅可能可以幸存。為此，可在負載上串聯一個幾μH的不飽和（空心）電感。如上述解決方法不能接受，或不實際時，可代替的方法是增加過濾和箝位電路，防止尖峰脈沖到達雙向可控硅。使用壓敏電阻器，作為“軟”電壓箝位器，跨接在電源上， 壓敏電阻上游增加電感、電容濾波電路。

4.通常具有高初始涌入電流的常見負載是白熾燈，冷態下電阻低。對于這種電阻性負載，若在電源電壓的峰值開始導通， dIT/dt 將具有最大值。假如這值有可能超過雙向可控硅的 dIT/dt 值，最好在負載上串聯一只幾μH 的電感加以限制，或串聯負溫度系數的熱敏電阻。需要注意的是，電感在最大電流下不能飽和。一旦飽和，電感將跌落，再也不能限制 dIT/dt。無鐵芯的電感符合這個條件。一個更巧妙的解決辦法是采用零電壓導通，不必接入任何限制電流的器件。電流可以從正弦波起點開始逐漸上升。

注意：零電壓導通只能用在電阻性負載。對于電感性負載，由于電壓和電流間存在相位差，使用這方法會引起“半波”或單極導通，可能使電感性負載飽和，導致破壞性的高峰電流，以及過熱。

審核編輯：黃飛