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1.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=ic2。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 2.觸發導通 在控制極G上加入正向電壓時（見圖5）因J3正偏，P2區的空穴時入N2區，N2區的電子進入P2區，形成觸發電流IGT。在可控硅的內部正反饋作用（見 圖2）的基礎上，加上IGT的作用，使可控硅提前導通，導致圖3的伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。 TRIAC的特性 什么是雙向可控硅:IAC(TRI-ELECTRODE AC SWITCH)為三極交流開關，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，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通，其符號構造及外型，如圖1所示。因為它是雙向元件，所以不管T1 ,T2的電壓極性如 何，若閘極有信號加入時，則T1 ,T2間呈導通狀態；反之，加閘極觸發信號，則T1 ,T2間有極高的阻抗。 (a)符號 (b)構造 圖1 TRIAC 二.TRIAC的觸發特性: 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。 (2). VT1T2為正, VG為 負。 (3). 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果，最方便的控制方法則為1與4之控制狀態，因為控制極信號 與VT1T2同極性。 圖2 TRIAC之V-I特性曲線 如圖2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導通，一般使 TRIAC截止的方法與SCR相同，即設法降低兩陽極間之電流到保持電流以下TRIAC即截止。 三.TRIAC之觸發： TRIAC的相位控制與SCR很類似，可用直流信號，交流相位信號與脈波信號來觸發，所不同者是V T1-T2負電壓時，仍可觸發 TRIAC。 四. TRIAC的相位控制： TRIAC的相位控制與SCR很類似，但因TRIAC能雙向導通之故，在正負半周均能觸發、可作為全波功率控制之用，因此TRIAC除具有SCR的優點， 更方便于交流功率控制，圖3(a)為TRIAC相位控制電路，只適當的調整RC時間常數即可改變它的激發角，圖3(b)，(c)分別是激發角為30度時的 VT1-T2及負載的電壓波形，一般TRIAC所能控制的負載遠比SCR小，大體上而言約在600V，40A以下。 （A） （B）AC兩端電壓波形 （C）兩端電壓波形 五 .觸發裝置： TRIAC之觸發電路與SCR類似,可以用RC電路配合UJT、PUT、DIAC等元件組成的觸發電路來觸發，這些元件的觸發延遲角。都可由改變電路所使 用的電阻值來調整，其變化范圍在0°～180°之間，正負半周均能導通，而在工業電力控制上，常以電壓回授來調整觸發延遲角，用以代表負載實際情況的電壓 回授，啟動系統做良好的閉回路控制。這種由回授來控制觸發延遲角，常由UJT或TCA785來完成。 實驗： 應用電路說明 如圖所示,利用TCA785所組成之TRIAC相位控制電路，其動作原理與SCR之TCA785相位控制電路相似，由于TRIAC在電源正負半周均能導 通，所以第14腳(控制正半周之激發角)與第15腳(控制負半周之激發角)，均必須使用。由VR1之改變以改變第11腳之控制電壓值，則可調整激發角以控 制燈泡之亮度。 利用TCA785做TRIAC之相位控制 雙向可控硅結構原理及應用 雙向晶閘管是在普通晶閘管的基礎上發展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯的晶閘管，而且僅需一個觸發電路，是目前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。 構造原理 盡管從形式上可將雙向晶閘管看成兩只普通晶閘管的組合，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。小功率雙向晶閘管一般采用塑料封裝，有的還帶散熱板，外形如圖l所示。典型產品有BCMlAM(1A／600V)、 BCM3AM(3A／600V)、2N6075(4A／600V)，MAC218-10(8A／800V)等。大功率雙向晶閘管大多采用RD91型封裝。 雙向晶閘管的主要參數見附表。 雙向晶閘管的結構與符號見圖2。它屬于NPNPN五層器件，三個電極分別是T1、T2、G。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。雙向晶閘管的伏安特性見圖3，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。 檢測方法 下面介紹利用萬用表RXl檔判定雙向晶閘管電極的方法，同時還 檢查觸發能力。 1.判定T2極 由圖2可見，G極與T1極靠近，距T2極較遠。因此，G—T1之間的正、反向電阻都很小。在用 RXl檔測任意兩腳之間的電阻時，只有在G-T1之間呈現低阻，正、反向電阻僅幾十歐，而T2-G、T2-T1之間的正、反向電阻均為無窮大。這表明，如 果測出某腳和其他兩腳都不通，就肯定是T2極。 ，另外，采用TO—220封裝的雙向晶閘管，T2極通常與小散熱板連通，據此亦可確定T2極。 2．區分G極和T1極 (1)找出T2極之后，首先 假定剩下兩腳中某一腳為Tl極，另一腳為G極。 (2)把黑表筆接T1極，紅表筆接T2極，電阻為無窮大。接著用紅表筆尖把T2與G短路，給 G極加上負觸發信號，電阻值應為十歐左右(參見圖4(a))，證明管子已經導通，導通方向為T1一T2。再將紅表筆尖與G極脫開(但仍接T2)，若電阻值 保持不變，證明管子在觸發之后能維持導通狀態(見圖4(b))。 (3)把紅表筆接T1極，黑表筆接T2極，然后使T2與G短路，給G極加上正觸發信號，電阻值仍為十歐左右，與G極脫開后若阻值不變，則說明管子經 觸發后，在T2一T1方向上也能維持導通狀態，因此具有雙向觸發性質。由此證明上述假定正確。否則是假定與實際不符，需再作出假定，重復以上測量。顯見， 在識別G、T1，的過程中，也就檢查了雙向晶閘管的觸發能力。如果按哪種假定去測量，都不能使雙向晶閘管觸發導通，證明管于巳損壞。對于lA的管子，亦可 用RXl0檔檢測，對于3A及3A以上的管子，應選RXl檔，否則難以維持導通狀態。 典型應用 雙向晶閘管可廣泛用于工業、 交通、家用電器等領域，實現交流調壓、電機調速、交流開關、路燈自動開啟與關閉、溫度控制、臺燈調光、舞臺調光等多種功能，它還被用于固態繼電器 (SSR)和固態接觸器電路中。圖5是由雙向晶閘管構成的接近開關電路。R為門極限流電阻，JAG為干式舌簧管。平時JAG斷開，雙向晶閘管TRIAC也 關斷。僅當小磁鐵移近時JAG吸合，使雙向晶閘管導通，將負載電源接通。由于通過 干簧管的電流很小，時間僅幾微秒，所以開關的壽命很長. 圖 6是過零觸發型交流固態繼電器(AC-SSR)的內部電路。主要包括輸入電路、光電耦合器、過零觸發電路、開關電路(包括雙向晶閘管)、保護電路(RC吸 收網絡)。當加上輸入信號VI(一般為高電平)、并且交流負載電源電壓通過零點時，雙向晶閘管被觸發，將負載電源接通。固態繼電器具有驅動功率小、無觸 點、噪音低、抗干擾能力強，吸合、釋放時間短、壽命長，能與TTL＼CMOS電路兼容，可取代傳統的電磁繼電器。 |
