三端雙向可控硅是一種高速固態(tài)器件，可以在正弦波形的兩個方向上切換和控制交流電源

作為固態(tài)器件，晶閘管可用于控制然而，使用晶閘管控制這種電路的問題之一是像二極管一樣，“晶閘管”是一個單向器件，這意味著它僅從一個方向傳遞電流，來自陽極到陰極。

對于直流開關(guān)電路，這種“單向”開關(guān)特性可以接受，因為一旦觸發(fā)所有直流電源直接送到加載。但是在正弦交流開關(guān)電路中，這種單向開關(guān)可能是一個問題，因為它只在陽極的一半時間內(nèi)傳導（如半波整流器），當陽極為正時，無論柵極信號是做什么的。然后對于交流操作，只有一半的功率通過晶閘管傳遞給負載。

為了獲得全波功率控制，我們可以在全波橋式整流器內(nèi)連接一個晶閘管，每個晶閘管觸發(fā)一個正半波，或?qū)蓚€晶閘管反向并聯(lián)（背對背）連接在一起，如下圖所示，但這會增加開關(guān)電路中復雜性和元件數(shù)量。

晶閘管配置

然而，還有另一種稱為“三極管交流開關(guān)”或三端雙向可控硅開關(guān)的半導體器件/ b>簡稱，它也是晶閘管系列的一員，可用作固態(tài)功率開關(guān)器件，但更重要的是它是一種“雙向”器件。換句話說，Triac可以通過施加到其陽極的正電壓和負電壓觸發(fā)導通，并且正和負觸發(fā)脈沖都施加到其柵極端子，使其成為兩象限開關(guān)柵極控制

三端雙向可控硅的行為就像兩個傳統(tǒng)的晶閘管相互反向并聯(lián)（背靠背）連接在一起，并且由于這種布置，兩個晶閘管共享公共門終端都在一個三端子封裝內(nèi)。

由于三端雙向可控硅開關(guān)在兩個方向上都是正弦波形，因此陽極端子和陰極端子的概念用于識別主電源端子。晶閘管用以下標識替換：MT1，用于主終端1和MT2對于主終端2，其柵極端子G引用相同。

在大多數(shù)交流開關(guān)應用中，三端雙向可控硅開關(guān)門術(shù)語inal與MT1端子相關(guān)聯(lián)，類似于晶閘管的柵極 - 陰極關(guān)系或晶體管的基極 - 發(fā)射極關(guān)系。下面給出了用于表示三端雙向可控硅開關(guān)的構(gòu)造，PN摻雜和示意符號。

三端雙向可控硅符號和構(gòu)造

我們現(xiàn)在知道“三端雙向可控硅”是正方向的4層PNPN和負方向的NPNP，三端雙向器件阻斷電流其“關(guān)閉”狀態(tài)的作用類似于開路開關(guān)，但與傳統(tǒng)的晶閘管不同，當由單個門脈沖觸發(fā)時，三端雙向可控硅開關(guān)可以在任一方向上傳導電流。然后三端雙向可控硅有四種可能的觸發(fā)操作模式，如下所示：

Ι+ Mode = MT2當前正（+ ve） ，柵極電流為正（+ ve）

Ι-Mode = MT2電流為正（+ ve），柵極電流為負（-ve）

ΙΙΙ+ Mode = MT2電流負極（-ve），柵極電流為正（+ ve）

ΙΙΙ-Mode = MT2電流負（-ve），柵極電流負（-ve）

這四種模式使用三端雙向可控硅開關(guān)IV特性曲線顯示可以操作三端雙向可控硅開關(guān)。

三端雙向可控硅IV特性曲線

在象限I中，三端雙向可控硅開關(guān)通常通過正柵極電流觸發(fā)導通，上面標記為模式Ι+。但它也可以由負柵極電流觸發(fā)，模式I-。類似地，在象限-1中，G也是常見的，模式III-以及模式II +。然而，模式I-和II + +是較不敏感的配置，其需要比更常見的三端雙向可控硅觸發(fā)模式1 +和II-1更大的柵極電流來引發(fā)觸發(fā)。此外，就像可控硅整流器一樣（ SCR（）），三端雙向可控硅開關(guān)還需要一個最小保持電流IH，以保持波形交叉點的傳導。然后，即使兩個晶閘管組合成一個單獨的三端雙向可控硅器件，它們?nèi)匀痪哂袉为毜?a href="http://www.www27dydycom.cn/v/tag/2364/" target="_blank">電氣特性，例如不同的擊穿電壓，保持電流和觸發(fā)電壓電平與我們對單個SCR器件的預期完全相同。

三端雙向可控硅應用

三端雙向可控硅是最常用的半導體器件，用于交流系統(tǒng)的開關(guān)和功率控制，因為三端雙向可控硅通過正門或負門可以“接通”脈沖，不管當時交流電源的極性如何。這使得三端雙向可控硅是理想的控制燈或交流電機負載與下面給出的非常基本的三端雙向可控硅開關(guān)電路。

三端雙向可控硅開關(guān)電路

上面的電路顯示了一個簡單的直流觸發(fā)三端雙向可控硅電源開關(guān)電路。當開關(guān)SW1打開時，沒有電流流入三端雙向可控硅開關(guān)的柵極，因此燈“關(guān)閉”。當SW1閉合時，柵極電流通過電阻R從電池電源VG施加到三端雙向可控硅開關(guān)，并且三端雙向可控硅被驅(qū)動為完全導通，就像一個閉合的開關(guān)一樣，燈從正弦電源吸收全功率。

當開關(guān)SW1 <時，電池向三端雙向可控硅開關(guān)提供正的柵極電流因此，無論極端MT2的極性如何，三端雙向可控硅開關(guān)都以模式Ι+和ΙΙΙ+連續(xù)進行門控。

當然，這個簡單的三端雙向可控硅開關(guān)電路的問題是我們需要額外的正或負柵極電源來觸發(fā)三端雙向可控硅開關(guān)導通。但我們也可以使用實際的交流電源電壓作為柵極觸發(fā)電壓來觸發(fā)三端雙向可控硅開關(guān)?？紤]下面的電路。

三端雙向可控硅開關(guān)電路

電路顯示使用的三端雙向可控硅開關(guān)作為簡單的靜態(tài)AC電源開關(guān)，提供與先前DC電路類似的“ON” - “OFF”功能。當開關(guān)SW1打開時，三端雙向可控硅作為開路開關(guān)，燈泡通過零電流。當SW1閉合時，三端雙向可控硅通過限流電阻R接通“ON”，并在每個半周期開始后不久自鎖，從而將全功率切換到燈負載。

由于電源為正弦交流，三端雙向可控硅開關(guān)在每個交流半周期結(jié)束時自動解鎖，因為瞬時供電電壓因此負載電流暫時降至零，但再次使用只要開關(guān)保持閉合，下半個周期就會有相反的晶閘管半。這種類型的開關(guān)控制通常被稱為全波控制，因為正在控制正弦波的兩半。

由于三端雙向可控硅實際上是兩個背對背連接的SCR，我們可以通過修改如何觸發(fā)門來進一步采用此三端雙向可控硅開關(guān)電路。

修改后的三端雙向可控硅開關(guān)電路

如上所述，如果開關(guān)SW1在位置A處打開，則沒有門電流且燈泡為“OFF”。如果開關(guān)移動到位置B，則柵極電流在每半個周期流動，與之前相同，并且當三端雙向可控硅開關(guān)以Ι+模式工作時，燈會汲取全功率。 ΙΙΙ-。

但是，當開關(guān)連接到C位置時，當MT2為負時，二極管將阻止觸發(fā)門控因為二極管是反向偏置的。因此，三端雙向可控硅僅在僅在模式I +下工作的正半周期上導通，并且燈將以半功率點亮。然后根據(jù)開關(guān)的位置，負載Off，Half Power或Full ON。

三端雙向可控硅相位控制

另一種常見類型的三端雙向可控硅開關(guān)電路使用相位控制來改變電壓量，從而改變輸入波形的正半部和負半部的負載（在本例中為電機）的功率。這種類型的交流電機速度控制提供完全可變的線性控制，因為電壓可以從零調(diào)整到完全施加的電壓，如圖所示。

三端雙向可控硅相位控制

這個基本相位觸發(fā)電路使用三端雙向可控硅開關(guān)與電動機串聯(lián)，交流正弦電源?？勺?a target="_blank">電阻器VR1用于控制三端雙向可控硅開關(guān)的柵極上的相移量，進而通過在AC周期的不同時間將其接通來控制施加到電機的電壓量。 。

三端雙向可控硅開關(guān)的觸發(fā)電壓來自VR1 - C1組合，通過Diac（雙向可控硅是雙向半導體器件，有助于提供尖銳的觸發(fā)電流脈沖以完全接通三端雙向可控硅開關(guān)。

在每個周期開始時，C1通過可變電阻VR1充電。這一直持續(xù)到跨越C1的電壓足以觸發(fā)二極管進入導通狀態(tài)，這又允許電容器C1放電到三端雙向可控硅開關(guān)的柵極，使其“導通”。

一旦三端雙向可控硅觸發(fā)導通并飽和，它就會有效地將并聯(lián)連接的柵極觸發(fā)相位控制電路短路，并且三端雙向可控硅在半周期的剩余時間內(nèi)控制。

如上所述，三端雙向可控硅開關(guān)在半周期結(jié)束時自動關(guān)閉，VR1-C1觸發(fā)過程在下一個半周期再次開始。

<然而，因為三端雙向可控硅開關(guān)在每個開關(guān)操作模式中需要不同量的柵極電流，例如1 +和ΙΙΙ-，因此三端雙向可控硅是不對稱的，這意味著它可能不會在完全相同的情況下觸發(fā)

這個簡單的三端雙向可控硅速度控制電路不僅適用于交流電機的速度，也適用于每個正負半周期。

控制，但對于燈調(diào)光器和電加熱器控制，實際上非常類似于許多家庭中使用的三端雙向可控硅調(diào)光器。然而，商用三端雙向可控硅調(diào)光器不應用作電機速度控制器，因為通常三端雙向可控硅調(diào)光器僅用于電阻負載，例如白熾燈。

然后我們可以結(jié)束這個三端雙向可控硅開關(guān)教程總結(jié)其主要內(nèi)容如下：

“三端雙向可控硅”是另一種4層，3端子晶閘管器件，類似于SCR。

可以觸發(fā)三端雙向可控硅開關(guān)向任一方向傳導。

三端雙向可控硅有四種可能的觸發(fā)模式，其中

使用三端雙向可控硅開關(guān)進行電氣交流電源控制，在正確使用白熾燈，加熱器或小型通用電機等電阻型負載時非常有效常見于便攜式電動工具和小家電。

但請記住，這些設備可以直接使用并連接到主電源交流電源，因此應在電路測試時進行電路測試。電源控制設備與主電源斷開。請先記住安全！