雙向可控硅介紹

　　“雙向可控硅”：是在普通可控硅的基礎上發展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯的可控硅，而且僅需一個觸發電路，是比較理想的交流開關器件。其英文名稱TRIAC即三端雙向交流開關之意。

　　兩極雙向可控硅用萬用表測量好壞

　　方法一： 測量極間電阻法。將萬用表置于皮R×1k檔，如果測得T2－T1、T2－G之間的正反向電阻接近∞，而萬用表置于R×10檔測得T1－G之間的正反向電阻在幾十歐姆 時，就說明雙向可控硅是好的，可以使用；反之，若測得T2－T1，、T2－G之間的正反向電阻較小甚或等于零．而Tl－G之間的正反向電阻很小或接近于零時．就說明雙向可控硅的性能變壞或擊穿損壞。不能使用；如果測得T1－G之間的正反向電阻很大（接近∞）時，說明控制極G與主電極T1之間內部接觸不良或開路損壞，也不能使用。

　　方法二： 檢查觸發導通能力。萬用表置于R×10檔：①如圖，1（a）所示，用黑表筆接主電極T2，紅表筆接T1，即給T2加正向電壓，再用短路線將G與T1（或T2）短接一下后離開，如果表頭指針發生了較大偏轉并停留在一固定位置，說明雙向可控硅中的一部分（其中一個單向可控硅）是好的，如圖1（b）所示，改黑表筆接主電極T1，紅表筆接T2，即給T1加正向電壓，再用短路線將G與T1（或T2）短接一下后離開，如果結果同上，也證明雙向可控硅中的另一部分（其中的一個單向可控硅是好的。測試到止說明雙向可控硅整個都是好的，即在兩個方向（在不同極性的觸發電壓證）均能觸發導通。

　　方法三：檢查觸發導通能力。如圖2所示．取一只10uF左右的電解電容器，將萬用 表置于R×10k檔（V電壓），對電解電容器充電3~5s后用來代替圖1中的短路線，即利用電容器上所充的電壓作為觸發信號，然后再將萬用表置于R×10檔，照圖2（b）連接好后進行測試。測試時，電容C的極性可任意連接，同樣是碰觸一下后離開，觀察表頭指針偏轉情況，如果測試結果與“方法二’相同，就證明雙向可控硅是好的。

　　雙向可控硅觸發電路

　　雙向可控硅是一種功率半導體器件，也稱雙向晶閘管，在單片機控制系統中，可作為功率驅動器件，由于雙向可控硅沒有反向耐壓問題，控制電路簡單，因此特別適合做交流無觸點開關使用。雙向可控硅接通的一般都是一些功率較大的用電器，且連接在強電網絡中，其觸發電路的抗干擾問題很重要，通常都是通過光電耦合器將單片機控制系統中的觸發信號加載到可控硅的控制極。為減小驅動功率和可控硅觸發時產生的干擾，交流電路雙向可控硅的觸發常采用過零觸發電路。過零觸發是指在電壓為零或零附近的瞬間接通。由于采用過零觸發，因此上述電路還需要正弦交流電過零檢測電路。

　　1 過零檢測電路

　　電路設計如圖1 所示，為了提高效率，使觸發脈沖與交流電壓同步，要求每隔半個交流電的周期輸出一個觸發脈沖，且觸發脈沖電壓應大于4V ，脈沖寬度應大于20us.圖中BT 為變壓器，TPL521 - 2 為光電耦合器，起隔離作用。當正弦交流電壓接近零時，光電耦合器的兩個發光二極管截止，三極管T1基極的偏置電阻電位使之導通，產生負脈沖信號，T1的輸出端接到單片機80C51 的外部中斷0 的輸入引腳，以引起中斷。在中斷服務子程序中使用定時器累計移相時間，然后發出雙向可控硅的同步觸發信號。過零檢測電路A、B 兩點電壓輸出波形如圖2 所示。

　　2 過零觸發電路

　　電路如圖3所示，圖中MOC3061為光電耦合雙向可控硅驅動器，也屬于光電耦合器的一種，用來驅動雙向可控硅BCR 并且起到隔離的作用，R6 為觸發限流電阻，R7為BCR門極電阻，防止誤觸發，提高抗干擾能力。當單片機80C51 的P1. 0 引腳輸出負脈沖信號時T2 導通，MOC3061 導通，觸發BCR 導通，接通交流負載。另外，若雙向可控硅接感性交流負載時，由于電源電壓超前負載電流一個相位角，因此，當負載電流為零時，電源電壓為反向電壓，加上感性負載自感電動勢el 作用，使得雙向可控硅承受的電壓值遠遠超過電源電壓。雖然雙向可控硅反向導通，但容易擊穿，故必須使雙向可控硅能承受這種反向電壓。一般在雙向可控硅兩極間并聯一個RC阻容吸收電路，實現雙向可控硅過電壓保護，圖3 中的C2 、R8 為RC 阻容吸收電路。

　　雙向可控硅結構原理圖

　　雙向可控硅屬于NPNPN五層器件，三個電極分別是T1、T2、G。盡管從形式上可將雙向可控硅看成兩只普通可控硅的組合，但實際上它是由7只晶體管和多只電阻構成的功率集成器件。

　　因該器件可以雙向導通，故除門極G以外的兩個電極統稱為主端子，用T1、T2。表示，不再劃分成陽極或陰極。其特點是，當G極和T2極相對于T1，的電壓均為正時，T2是陽極，T1是陰極。反之，當G極和T2極相對于T1的電壓均為負時，T1變成陽極，T2為陰極。雙向可控硅由于正、反向特性曲線具有對稱性，所以它可在任何一個方向導通。

　　相比于單向可控硅，雙向可控硅在原理上最大的區別就是能雙向導通，不再有陽極陰極之分，取而代之以T1和T2，其結構示意圖如下圖2（a）所示，如果不考慮G級的不同，把它分割成圖2（b）所示，可以看出相當于兩個單向可控硅反向并聯而成，如圖2（c）所示連接。

　　雙向可控硅工作原理

　　雙向可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件，共有三個PN結，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成。

　　當陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發信號，BG2便有基流ib2流過，經BG2放大，其集電極電流ic2=β2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic。

　　此時，電流ic2再經BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環的結果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導通。

　　由于BG1和BG2所構成的正反饋作用，所以一旦可控硅導通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導通狀態，由于觸發信號只起觸發作用，沒有關斷功能，所以這種可控硅是不可關斷的。

　　由于可控硅只有導通和關斷兩種工作狀態，所以它具有開關特性，這種特性需要一定的條件才能轉化，條件如下：

　　雙向可控硅十大使用準則

　　準則1：為了導通閘流管（或雙向可控硅），必須有門極電流≧IGT，直至負載電流達到≧IL。這條件必須滿足，并按可能遇到的最低溫度考慮。

　　準則2：要斷開（切換）閘流管（或雙向可控硅），負載電流必須間，使能回復至截止狀態。在可能的最高運行溫度下必須滿足上述條件。

　　準則3：設計雙向可控硅觸發電路時，只要有可能，就要避開3+象限（WT2-，+）。

　　準則4：為減少雜波吸收，門極連線長度降至最低。返回線直接連至MT1（或陰極）。若用硬線，用螺旋雙線或屏蔽線。門極和MT1間加電阻1kΩ或更小。高頻旁路電容和門極間串接電阻。另一解決辦法，選用H系列低靈敏度雙向可控硅。

　　規則5：若dVD/dt或dVCOM/dt可能引起問題，在MT1和MT2間加入RC緩沖電路。若高dICOM/dt可能引起問題，加入一幾mH的電感和負載串聯。另一種解決辦法，采用Hi-Com雙向可控硅。

　　準則6：假如雙向可控硅的VDRM在嚴重的、異常的電源瞬間過程中有可能被超出，采用下列措施之一：負載上串聯電感量為幾μH的不飽和電感，以限制dIT/dt；用MOV跨接于電源，并在電源側增加濾波電路。

　　準則7：選用好的門極觸發電路，避開3+象限工況，可以最大限度提高雙向可控硅的dIT/dt承受能力。

　　準則8：若雙向可控硅的dIT/dt有可能被超出，負載上最好串聯一個幾μH的無鐵芯電感或負溫度系數的熱敏電阻。另一種解決辦法：對電阻性負載采用零電壓導通。

　　準則9：器件固定到散熱器時，避免讓雙向可控硅受到應力。固定，然后焊接引線。不要把鉚釘芯軸放在器件接口片一側。

　　準則10：為了長期可靠工作，應保證Rthj-a足夠低，維持Tj不高于Tjmax，其值相應于可能的最高環境溫度。