一、雙向可控硅介紹

　　雙向可控硅TRIAC（Triode ACSemiconductor Switch）為三端雙向可控硅開關(guān)，亦稱為雙向晶閘管或雙向可控硅。TRIAC為三端元件，其三端分別為T1 （第二端子或第二陽極），T 2（第一端子或第一陽極）和G（控制極）亦為一閘極控制開關(guān)，與SCR最大的不同點在于TRIAC無論于正向或反向電壓時皆可導(dǎo)通，其符號構(gòu)造及外型，如圖1所示。

　　二、雙向可控硅的特性及用途

　　1. 雙向可控硅替的主要優(yōu)點體現(xiàn)在：

　　（1） 大功率雙向可控硅為無觸點式開關(guān)，無火花、壽命長、體積小、無噪音；

　?。?）接觸器工作時，其控制回路需要消耗一定的電能，而可控硅為弱電控制，控制回路耗電微乎其微；

　?。?）接觸器控制電路中，操作者接觸的器件電壓都較高，不安全，而大功率雙向可控硅控制電路中操作者只接觸5~15V的直流低壓電源，非常安全；

　?。?） 大功率雙向可控硅為弱電控制強電，弱電電路更新方便，較容易設(shè)計出滿足各種要求的控制電路。

　　2. 雙向可控硅替在電路中的主要用途

　　雙向可控硅最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管，就可以構(gòu)成可控整流電路。在正弦交流電壓U2的正半周期間，如果VS的控制極沒有輸入觸發(fā)脈沖Ug，VS仍然不能導(dǎo)通，只有在U2處于正半周，在控制極外加觸發(fā)脈沖Ug時，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。而只有在觸發(fā)脈沖Ug到來時，負載RL上才有電壓UL輸出（波形圖上陰影部分）。Ug到來得早，晶閘管導(dǎo)通的時間就早；Ug到來得晚，晶閘管導(dǎo)通的時間就晚。通過改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來的時間，就可以調(diào)節(jié)負載上輸出電壓的平均值UL（陰影部分的面積大?。Ｔ?a target="_blank">電工技術(shù)中，常把交流電的半個周期定為180°，稱為電角度。這樣，在U2的每個正半周，從零值開始到觸發(fā)脈沖到來瞬間所經(jīng)歷的電角度稱為控制角α；在每個正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯，α和θ都是用來表示晶閘管在承受正向電壓的半個周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過改變控制角α或?qū)ń铅?，改變負載上脈沖直流電壓的平均值UL，實現(xiàn)了可控整流。

　　三、雙向可控硅觸發(fā)特性

　　由于TRIAC為控制極控制的雙向可控硅，控制極電壓VG極性與陽極間之電壓VT1T2四種組合分別如下：

　　（1）。 VT1T2為正， VG為正。

　?。?）。 VT1T2為正， VG為負。

　?。?）。 VT1T2為負， VG為正。

　　（4）。 VT1T2為負， VG為負。

　　一般最好使用在對稱情況下（1與4或2與3），以使正負半周能得到對稱的結(jié)果，最方便的控制方法則為1與4之控制狀態(tài)，因為控制極信號與VT1T2同極性。

　　上圖4所示為TRIAC之V-I特性曲線，將此圖與SCR之VI特性曲線比較，可看出TRIAC的特性曲線與SCR類似，只是TRIAC正負電壓均能導(dǎo)通，所以第三象限之曲線與第一象限之曲線類似，故TRIAC可視為兩個SCR反相并聯(lián)TRIAC之T1-T2的崩潰電壓亦不同，亦可看出正負半周的電壓皆可以使TRIAC導(dǎo)通，一般使TRIAC截止的方法與SCR相同，即設(shè)法降低兩陽極間之電流到保持電流以下TRIAC即截止。

　　四、雙向可控硅使用的注意事項

　　目前交流調(diào)壓多采用雙向可控硅，它具有體積小、重量輕、效率高和使用方便等優(yōu)點，對提高生產(chǎn)效率和降低成本等都有顯著效果，但它也具有過載和抗干擾能力差，且在控制大電感負載時會干擾電網(wǎng)和自干擾等缺點，下面我們來談?wù)効煽毓柙谄涫褂弥腥绾伪苊馍鲜鰡栴}。

　　1.靈敏度

　　雙向可控硅是一個三端元件，但我們不再稱其兩極為陰陽極，而是稱作T1和T2極，G為控制極，其控制極上所加電壓無論為正向觸發(fā)脈沖或負向觸發(fā)脈沖均可使控制極導(dǎo)通，但是觸發(fā)靈敏度互不相同，即保證雙向可控硅能進入導(dǎo)通狀態(tài)的最小門極電流IGT是有區(qū)別的。

　　2.可控硅過載的保護

　　可控硅元件優(yōu)點很多，但是它過載能力差，短時間的過流，過壓都會造成元件損壞，因此為保證元件正常工作，需有條件：

　　（1）外加電壓下允許超過正向轉(zhuǎn)折電壓，否則控制極將不起作用；

　?。?）可控硅的通態(tài)平均電流從安全角度考慮一般按最大電流的1.5~2倍來??；

　?。?）為保證控制極可靠觸發(fā)，加到控制極的觸發(fā)電流一般取大于其額值，除此以外，還必須采取保護措施，一般對過流的保護措施是在電路中串入快速熔斷器，其額定電流取可控硅電流平均值的1.5倍左右，其接入的位置可在交流側(cè)或直流側(cè)，當在交流側(cè)時額定電流取大些，一般多采用前者，過電壓保護常發(fā)生在存在電感的電路上，或交流側(cè)出現(xiàn)干擾的浪涌電壓或交流側(cè)的暫態(tài)過程產(chǎn)生的過壓。由于，過電壓的尖峰高，作用時間短，常采用電阻和電容吸收電路加以抑制。

　　3.控制大電感負載時的干擾電網(wǎng)和自干擾的避免

　　可控硅元件控制大電感負載時會有干擾電網(wǎng)和自干擾的現(xiàn)象，其原因是當可控硅元件控制一個連接電感性負載的電路斷開或閉合時，其線圈中的電流通路被切斷，其變化率極大，因此在電感上產(chǎn)生一個高電壓，這個電壓通過電源的內(nèi)阻加在開關(guān)觸點的兩端，然后感應(yīng)電壓一次次放電直到感應(yīng)電壓低于放電所必須的電壓為止，在這一過程中將產(chǎn)生極大的脈沖束。這些脈沖束疊加在供電電壓上，并且把干擾傳給供電線或以輻射形式傳向周圍空間，這種脈沖具有很高的幅度，很寬的頻率，因而具有感性負載的開關(guān)點是一個很強的噪聲源。

　　五、雙向可控硅導(dǎo)通和截止的條件

　　導(dǎo)通：在T1極和T2極和電源負載構(gòu)成了回路，而且T1極和T2極之間有電壓時（當然要大于管壓降），G極對T1極有大于“觸發(fā)電流”的電流流過后（即觸發(fā)后）；

　　截止：導(dǎo)通的T1，T2電流小于“維持電流”后。 G極不一定要求是脈沖觸發(fā)信號，只要達到“觸發(fā)電流”就可以觸發(fā)了，但是用脈沖觸發(fā)有一些好處：1）觸發(fā)時間準確，2）脈沖寬度可以窄一點（大于可控硅從截止到導(dǎo)通轉(zhuǎn)變時間，一般純電阻負載50微秒時間就可以了，電感負載時要寬），這樣可以減少沖觸脈沖電路的功率。

　　六、雙向可控硅的十條黃金規(guī)則

　　1. 為了導(dǎo)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。

　　2. 要斷開（切換）閘流管（或雙向可控硅），負載電流必須《IH， 并維持足夠長的時 間，使能回復(fù)至截止狀態(tài)。在可能的最高運行溫度下必須滿足上述條件。

　　3. 設(shè)計雙向可控硅觸發(fā)電路時，只要有可能，就要避開3+象限（WT2-，+）。

　　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1k倩蚋 8咂蹬月返縟鶯兔偶浯擁繾琛A硪喚餼靄旆?，选用H系列低靈敏度雙向可控硅。

　　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(lián)。 另一種解決辦法，采用Hi-Com雙向可控硅。

　　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(lián)電感量為幾霩的不飽和電感，以限制dIT/dt; 用MOV跨接于電源，并在電源側(cè)增加濾波電路。

　　7. 選用好的門極觸發(fā)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。

　　8. 若雙向可控硅的dIT/dt有可能被超出，負載上最好串聯(lián)一個幾霩的無鐵芯電感 或負溫度系數(shù)的熱敏電阻。另一種解決辦法：對電阻性負載采用零電壓導(dǎo)通。

　　9. 器件固定到散熱器時，避免讓雙向可控硅受到應(yīng)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(cè)。

　　10. 為了長期可靠工作，應(yīng)保證Rthj-a足夠低，維持Tj不高于Tjmax ，其值相應(yīng)于可能的 最高環(huán)境溫度。