1、雙向可控硅詳解雙向可控硅是一種硅可控整流器件，也稱作晶閘管。這種器件在電路中能夠實現交流電的無 觸點控制，以小電流控制大電流，具有無火花、動作快、壽命長、可靠性高以及簡化電路結構等 優點。因此，它被廣泛應用于各種電器調速、調光、調壓、調溫以及各種電器過載自動保護等電 子電路中。雙向可控硅的外型及內部結構從外表上看，雙向可控硅和普通可控硅很相似，也有三個電極。但是，它除了其中一個電極G仍叫做控制極外，另外兩個電極通常卻不再叫做陽極和陰極，而統稱為主電極TI和T2。它的符號也和普通可控硅不同，是把兩個可控硅反接在一起畫成的，如圖2所示。它 的型號，在我國一般用“3CTS”或“KS”表示；國外的資料

2、也有用“TRIAC來表示的。雙向可控硅的規格、型號、 外形以及電極引腳排列依生產廠 家不同而有所不同，但其電極引 腳多數是按T1、T2、G的顧序從 左至右排列(觀察時，電極引腳向 下，面對標有字符的一面)。目前 市場上最常見的幾種塑封外形結 構雙向可控硅 的外形及電極引腳 排列如下圖1所示。雙向可控硅的電路符號如圖2所示。雙向可控硅的外形結構和普通可控硅沒有多大區別，幾十安以下的，則通常采用圖1所示 塑封外形結構。幾十安到一百余安電流大小的則采用螺栓型；額定電流在200安以上的一般都是 平板型的；從內部結構來看，雙向可控硅是 一種N P N P N型五層 結構的半導體器件，見圖3(a)o為了便

3、 于說明問題，我們不妨把圖3(a)看成 是由左右兩部分組P N P N 型TcU21表示。當這個電壓逐漸增加到規律是一致的,當加到主電極上的電壓使TI對T2的極性為正時,合而成的，如圖3(b)o這樣一來，原來的雙向可控硅就被分解成兩個構的普通可控硅了。如果把左邊從下往上看的p1 - N1 - P2- N2部分叫做正向的話，那 么 右邊從下往上看的N3P1 - N1 - P2部分就成為反向，它們之間正好是一正一反地并 聯在一 起。我們把這種聯接叫做反向并聯。因此，從電路功能上可以把它等效成圖3(c),也就是說，一 個雙向可控硅在電路中的作用是和兩只普通可控硅反向并聯起來等效的。這也正是雙向可控硅

4、為什么會有雙向控制導通特性的根本原因。對于兩只反向并聯的普通可控硅來說，因為它們各自都有自己的控制極，所以必須通過兩個 控制極的協調工作，才能達到控制電路的目的。而雙向可控硅卻不同，它只有一個控制極，通過 這唯一的控制極就能控制雙向可控硅的正常工作。顯然，它的觸發電路、比起兩只反向并聯的普 通可控硅的觸發電路要簡單得多。這不僅給設計和制造帶來很多方便，而且也使電路的可靠性得 到提高，設備的體積縮小，重量減輕，這是雙向可控硅的一個突出的優點。雙向可控硅的特性曲線既然一個雙向可控硅是由兩只普通可控 硅反向 并聯而成的，那么，我們會很自然地想至山它的特性 曲線就應該是由這兩只普通可控硅的特性曲線組合

5、而 成。圖4示出了雙向可控硅的特性曲線。由圖可見，雙向可控硅的特性曲線是由、三兩個象限內的曲線組合成的。第一象限的曲線 說明當加到主電極上的電壓使對T1的極性為正時，我們稱為正向電壓，并用符號 等于轉折電壓UBO時，圖3(b)左邊的可控硅就觸發導通，這時的通態電流為121,方向是從T2 流向TI。從圖中可以看到，觸發電流越大，轉折電壓就越低，這種情形和普通可控硅的觸發導通叫做反向電壓，并用符號U12表示。當這個電壓達到轉折電壓值時，圖3 (b)右邊的可控硅便觸發導通，這時的電流為112其方向是從T1到T2。這時雙向可控硅的特性曲線，如圖4 中第三象限所示。在上述兩種情況中，除了加到主電極上的電

6、壓和通態電流的方向相反外，它們的觸發導通規律卻是同的。如果這兩個并聯連接的管子特性完全相同的 話，一，三象限的特性曲線就應該是對稱的。通過對雙向可控硅特性曲線的分析可以知道；雙向可控硅不象普通可控硅那樣，必須在陽極和陰極之間加上正向電壓，管子才能導通。對雙向可控硅來說，無所謂陽極和陰極。它的任何一個主電極，對圖3（b）中的兩個可控硅管子來講，對一個管子是陽極，對另一個 管子就是陰極，反過來也一樣。因此，雙向可控硅無論主電極加上的是正向或 是反向電壓，它都 能被觸發導通。不僅如此，雙向可控硅還有一個重要的特點，這就是：不管觸發信號的極性如 何，也就是不管所加的觸發信號電壓UG對T1是正向還是反向

7、，雙向可控硅都能被觸發導通。 雙向可控硅的這個特點是普通可控硅所沒有的。雙向可控硅的這種特性可使它具有特殊的功能，也就是可以用交流信號來作觸發信 號使它 能作為一個交流雙向開關使用。四種觸發方式由于在雙向可控硅的主。電極上，無論加以正向電壓或是反向電壓，也不管觸發信 號是正向 還是反向，它都能被觸發導通，因此它有以下四種觸發方式：當主電極T2對TI所加的電壓為正向電壓，控制積極G對第一電極TI所加的也9U|2是正向觸發信號（圖5a） o雙向可 控硅觸發導通后, 電流I2I的方向從T2流向T1。由特性曲線可知，這時雙向可控硅觸發導通規律是按第二象限的特性進行的，又因 為觸發信號是正向的，所以把這

8、種觸發叫做“第一象限的正向觸發”或稱為1 +觸發方式。（2）如果主電極T2仍加正向電壓，而把觸發信號改為反向信號（圖5b）,這時雙向可 控硅觸 發導通后，通態電流的方向仍然是從T2到T1。我們把這種觸發叫做“第一象限的負觸發"或稱 為I觸發方式。兩個主電極加上反向電壓U12（圖5c）,輸入正向觸發信號，雙向可控硅導通后，通態電 流從T1流向T2。雙向可控硅按第三象限特性曲線工作，因此把這種觸發叫做川+觸發方式。（4）兩個主電極仍然加反向電壓U12,輸入的是反向觸發信號（圖5d）,雙向可控 硅導通 后，通態電流仍從T1流向T2。這種觸發就叫做川觸發方式。雙向可控硅雖然有以上四種觸發方式

9、，但由于負信號觸發所需要的觸發電壓和電流都比較 小。工作比較可靠，因此在實際使用時，負觸發方式應用較多。需要什么樣的觸發電路雙向可控硅的觸發電路，在實際應用中，根據用途不同大體上可分成兩類，一類是用來調節電壓、電流的，另一類是作為交流開關使用的，它們兩者的觸發電路也有所不同。用作調節電壓、電流的典型電路是燈光調節電路，它要求發光源上得到的是可調節的電壓和電流，因此；它的觸發電路 必須是能夠改 變雙向可控硅導通角大小的，見圖6。這 種觸發電路可以象普通可控硅觸發電路一 樣，利用雙基極二極管組成，見圖7。通 過調節 電阻R的大小可以改變RC時間常 數，從而改變了觸發脈沖出現的時刻，達 到改變可控硅

10、導通角的目的。圖中脈沖變壓器T初級的黑點表示變壓器次級得到的脈沖電壓正好 與初級的電壓相位相反。串接在觸發回路中的二極管保證了只允許反向脈沖加到控制極 G和主電極T1,從而實現了反向觸 發。在這種觸發電路中，也可以用一種叫做雙向二極管的元件來代替雙基極二極管。雙向二極管 是一種小功率五層二端元件，它的正反向伏安特性曲線和雙向可控硅一樣，但它沒有控制極，當兩個極之間所加的電壓達到轉折電壓時，雙向二極管便導通。圖8(a)就是利用雙向二極管2CTS組成的觸發電路。當電源電壓處于正半周時，電源電壓通過RI向C1充電，電容C1上的電壓極性是上正下負。當這個電壓增高達到雙向二圾管的轉折電壓 時，雙向二極管

11、突然轉折導通，使雙向可控硅的控制極G和主電極T1之間得到一個正向觸發脈沖，可控硅導通。這時就相當于1+觸發方式。在電源電壓過零的瞬間，雙向可 控硅自動阻斷；當電源電壓處于負半周時，電源電壓對電容C1反向充電，C1 ±電壓的極性為 下正上負，當這個電壓值充到等于雙向二極管的轉折電壓時，雙向二極管突然反向導通，使雙向 可控硅得到一個反向觸發信號，于是雙向可控硅導通。這時就相當于川觸發方式。在這個電路 中，調節R1韻阻值，可以改變R1C1的時間常數，因而改變了觸發脈沖出現的時刻，也就是改變了雙向可控硅的導通角，達到了調節燈光的目的。電路中各處電壓的波形見圖8 (b)其中UL是電燈兩端的電壓

12、。雙向可控硅的另 一類用途是作交 流無觸點開關使 用。這時因為只是控制其開8通和關閉，不要求改變輸出電壓的大小，所以不需要復雜的觸發電路，一般只需用一個開關和一個限流電阻就可以達到目的。圖9就是利用開關K和限流電阻R組成的最簡單的觸發電路。當交流電壓處于正半周時，T1為正，T2為負，這時只要把開關K閉合一下，控 制極G與主電極T1之間便加上一個反向觸發電壓，于是雙向可控硅被觸發導通。這時相當于川 觸發方式。當電源電壓過零時，雙向可控硅就自動阻斷。當電源電壓為負半周時，T1為負，T2 為正，只要把開關K閉合一下，G和TI之間就加上一個正向電壓，也能使雙向可控硅觸發導通。 這時相當于1+觸發方式。

13、當電源電壓重新過零時，雙向可控硅就重新自動阻斷。如此周而復始，雙向可控硅就起到一個交流無觸點 雙向開關 的作用。這里的開關K可以是繼電器接點，也可以是微動開關、行程開關或晶體管開關電路。 例如自動生產線中的行車在運行過程中，每到一個工位要發出一個信息。這時可以在每個工位上 安裝一個擋塊，而在行車上安裝一個行程開關。每當行車到達工位時，擋塊便碰撞行程開關使接 點K閉合一次，雙向可控硅就被觸發導通；于是由數控系統S發出指 令控制生產機械按預先編好 的程序自動運行，實現了生產自動化。雙向可控硅性能、極性判別方法在實際應用或是診斷電路故障時，常需要判別雙向可控硅 各電極的極性及其性能的好壞。下面介紹業

14、余條件下的簡易判別方法。nn極性的判別：將萬用電表量程開關置于“ Rx1 （或Rx10,J ）擋，用黑表筆固定接一電 極，用紅表筆分別去測另兩個電極，當測得的兩個阻值都是無窮大時，那么黑表筆所接電極就是 T2o若測得的阻值不全為無窮大，則應將黑表筆換接另一個電極再測。判別了電極T2后，用兩 只表筆測T1和G兩極，再調換表筆測一次，比較兩次測得的結果，測得阻值較小時，黑表筆所 接電極就是T1 ,紅表筆所接電極就是控制極Go好壞的判別：在已知各電極極性的條件下，將萬用電表置u Rx1n擋，黑表筆接G,紅表筆接TI,測得阻值為幾十歐姆（因功率不同，其阻值略有偏差），紅表筆改接T2,阻值應無窮大;然后

15、再將黑表筆接T1,紅表筆接G,測得結果應為幾十歐，再將黑表筆改接T2,阻值也應無窮 大。用兩只表筆測T1、T2兩極之間的電阻，再調換表筆測一次，兩次測得的阻值均應無窮大。測量結果若滿足上述要求，一般可以判定該器件是好的。如果G與T1之間的電阻等于零，或G 與T2、T1與T2之間的電阻都很小，就表明器件內部巳擊穿或短路，如果G與T1之間的電阻 為無窮大，則表明器件內部斷路。使用雙向可控硅要注意的問題 在使用雙向可控硅時，除了普通可控硅所應注意的問題以外，還需要注意以下幾點。1、雙向可控硅通常有耐壓、額定導通電流、觸發電流、漏電流和電壓降等參數，其中前兩項在應用中最為重要。例如用其控制燈泡，由于燈

16、泡未亮時燈絲電阻很小，點亮瞬間，沖擊電流 要比正常工作時的電流大1020倍，一旦選用管子參數時未留有足夠的余量，就有可能使管子 受大電流沖擊而損壞。2、普通可控硅在參數表或合格證中給出的額定電流是平均值，而雙向可控硅給出的額定電 流是有效值。因此在利用雙向可控硅代替兩個并聯反接的普通可控硅時，必須經過換算后再去挑 選合格的元件。換算的公式是IT=O 45IKs。式中:IT-普通可控硅額定電流（安）；IKS 雙向可控硅額定電流V安）。例如，一個額定電流為500安的雙向可 控硅在作為雙向開關使用 時，相當于兩個多少額定電流值的普通可控硅？由換算公式.可得，IT=0.45x500 （安）=225 （安）從普通可控硅參數系列中可以查到，近似的數值為200,安。所以額定電流為500安的雙 向可控硅在作交流雙向開關使用時，可以代替兩只額定電流為200安的普通可控硅。3、實際使用中，在選擇雙向可控硅的觸發電路時，一方面應盡量選用較容易觸發的反向觸 發信號，另一方面應使觸發信號的電壓和電流盡可能的高些和大一些。通常應 該使觸發電流比手 冊中查出的lc值大一倍左右。4、選擇雙向可控硅時，應選額定電流值大于負載電流有效值的雙向可控硅。對于 電容性負 載還應注意過電