可控硅原理--檢測(cè)--擊穿分析.docx

一、 可控硅擊穿原因：1、 RC電路只是用于尖峰脈沖電壓的吸收（平波作用），RC時(shí)間常數(shù)應(yīng)和尖峰脈沖上升沿時(shí)間一致，并且要注意電容的高頻響應(yīng)，應(yīng)使用高頻特性好的。2、 壓敏電阻本身有反應(yīng)時(shí)間，該反應(yīng)時(shí)間必須要小于可控硅的最大過(guò)壓脈沖寬度，而且壓敏電阻的過(guò)壓擊穿電壓值有一定的離散性，實(shí)際的和標(biāo)識(shí)的值有一定的誤差。3、 擊穿的可能性好多種,過(guò)電流,過(guò)電壓.短路,散熱不好都會(huì)被擊穿.RC電路或壓敏電阻只是吸收尖峰脈沖電壓.和涌浪電壓用的有條件.可以增大雙向可控硅容量，這能有效減少以上的問(wèn)題,如果是短路就要查明短路原因二、問(wèn)題例子：最初使用MOC3061+BT131控制電磁閥，BT131擊穿很多；后來(lái)將BT131更換成BT136雖然有多改善，但還是偶爾有擊穿。電路圖如下實(shí)際電路中R56沒(méi)焊，R55為330歐姆。 電路有RC吸收、壓敏電阻保護(hù)電路，負(fù)載為電磁閥，負(fù)載電流最多不超過(guò)100mA，按說(shuō)1A的BT131就已經(jīng)足夠了，但使用4A的BT136還偶爾會(huì)壞，是可控硅質(zhì)量問(wèn)題，還是我的電路參數(shù)有問(wèn)題？另外，有誰(shuí)知道可控硅的門極觸發(fā)電流是怎么計(jì)算得來(lái)的？在之前的BT131電路中R55、R56的阻值是330歐姆，后來(lái)的BT136電路中去掉了R56、R55的阻值還是330歐姆。是不是這個(gè)值太小了，觸發(fā)電流太大引起的損壞？關(guān)于電路圖做一下補(bǔ)充：1.電阻R68實(shí)際用的是75歐姆2.電容C11用的是103 630V（0.01u）3.壓敏電阻R75用的是471V的回答一：對(duì)雙向可控硅驅(qū)動(dòng)，技術(shù)已十分成熟了。對(duì)感性負(fù)載，驅(qū)動(dòng)電路不要這樣接，有經(jīng)典的參考電路，請(qǐng)參考相應(yīng)的資料。我認(rèn)為該處應(yīng)該用電容(聚丙烯電容（CBB）)，其特性有利于浪涌的吸收。如果受體積限制，類似的電路我也這樣用。電容回答二：照這個(gè)圖來(lái)做，燒了可控硅那就是你的質(zhì)量太差了！此電路我用了3年，現(xiàn)在還在用。左邊的電路為恒流，輸入5-30V都不會(huì)燒壞光耦。R3一定要用20-50歐以內(nèi)的電阻，不可以用上百歐的！否則可控硅無(wú)法完全導(dǎo)通，一直處于調(diào)壓狀態(tài)，很容易發(fā)熱甚至損壞！回答三：回答四： 其實(shí)有一點(diǎn)大家可能都沒(méi)有注意，就是可控硅的尾綴問(wèn)題，TW的才是更適合電機(jī)類使用的器件！仔細(xì)查一下手冊(cè)看看吧！ 三、可控硅檢測(cè)：注：本文中所使用的萬(wàn)用表為指針式，若換為數(shù)字式，注意紅黑表筆極性正好相反1、判斷引腳極性方法一：由雙向可控硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知，控制極G與主電極A1之間是由塊P型半導(dǎo)體連接的，兩電極間的電阻（體電阻）為幾十歐姆，根據(jù)公特點(diǎn)就可以方便地判斷出各電極來(lái)。先確定主電極A2：將萬(wàn)用表置在R10檔，用黑表筆接住任電極，再用紅表筆去接另外任一電極，如果頭指示為幾十歐姆電阻，就說(shuō)的兩表筆所接電極為控制極G和主電極A1，那么余下的電極便是主電極A2；如果指針不動(dòng)，仍停在處，應(yīng)及時(shí)調(diào)整表筆所接電極，直到測(cè)出電阻值為幾十歐姆的兩電極，從而確定主電極A2為止。再區(qū)分控制極G和主電極A1：現(xiàn)假定兩電極中任一為主電極A1，則另一個(gè)就為為控制極G，萬(wàn)用表置于R10擋，用黑表筆接主電極A2（已確定），再用紅表筆去接假定的主電極主“A1”，并用紅表筆筆尖碰一下G后再離開，如果表針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，指示在幾或幾十歐姆上，就說(shuō)明假定的主電極T1”為真正的主電極T1，而另一電極也為真正的控制極G；如果表針沒(méi)有偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明假定是錯(cuò)的，應(yīng)重新假定A1和G，即讓黑表筆仍接A2，而將紅表筆接新“A1”，如果判別結(jié)呆同上，即對(duì)區(qū)分出控制極G和主電極A1。方法二：先確定主電極A2：將萬(wàn)用表置于R1k檔，現(xiàn)假定雙向可控硅任意一個(gè)腳為主電極“A2”，并用黑表筆接“A2”，再用紅表筆去分別觸碰另外兩個(gè)電極，如果指針沒(méi)有偏轉(zhuǎn)，指示在處，就說(shuō)朋黑表筆所接為主電極A2，這是因?yàn)橹麟姌OA2與A1和G之間有多個(gè)正反相的PN結(jié)，它們之間的電阻是很大的；如果紅完筆觸碰其中的個(gè)電極時(shí)指針不偏轉(zhuǎn)，而觸碰另一個(gè)電極時(shí)發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原來(lái)的假定是錯(cuò)的，應(yīng)重新假定A2，再按上述方法測(cè)試判斷，直至找到真正的T2為止。找到A2后，剩下的兩個(gè)電極就是G和A1，由于設(shè)計(jì)上的需要以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定，G和A1之間仍然存在正反向電阻特性，只是正反向電阻差別不是很大。將萬(wàn)用表置于R10檔，兩表筆與G、A1相接，測(cè)試正反向電阻，以阻值小的那次為準(zhǔn)，黑表筆接的電極為主電極A1，而紅表筆接的電極為控制極G。測(cè)試時(shí)請(qǐng)注意，在測(cè)量大功率向可控硅時(shí)，應(yīng)盡是量使用低阻檔，如不行還可象測(cè)試單向可控硅樣，在萬(wàn)用表表筆上串上一節(jié)或多節(jié)1.5V干電池，使測(cè)試更為可靠。2、判斷好壞方法一：測(cè)量極間電阻法。將萬(wàn)用表置于皮R1k檔，如果測(cè)得T2T1、T2G之間的正反向電阻接近，而萬(wàn)用表置于R10檔測(cè)得T1G之間的正反向電阻在幾十歐姆 時(shí)，就說(shuō)明雙向可控硅是好的，可以使用；反之，1、 若測(cè)得T2T1，、T2G之間的正反向電阻較小甚或等于零而TlG之間的正反向電阻很小或接近于零時(shí)就說(shuō)明雙向可控硅的性能變壞或擊穿損壞。不能使用；2、 如果測(cè)得T1G之間的正反向電阻很大(接近)時(shí)，說(shuō)明控制極G與主電極T1之間內(nèi)部接觸不良或開路損壞，也不能使用。方法二：檢查觸發(fā)導(dǎo)通能力。萬(wàn)用表置于R10檔：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(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)并停留在一固定位置，說(shuō)明雙向可控硅中的一部分(其中一個(gè)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(jié)果同上，也證明雙向可控硅中的另一部分(其中的一個(gè)單向可控硅是好的。測(cè)試到止說(shuō)明雙向可控硅整個(gè)都是好的，即在兩個(gè)方向(在不同極性的觸發(fā)電壓證）均能觸發(fā)導(dǎo)通。圖1判斷雙向可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通能力方法三：檢查觸發(fā)導(dǎo)通能力。如圖2所示取一只10uF左右的電解電容器，將萬(wàn)用表置于R10k檔(V電壓)，對(duì)電解電容器充電35s后用來(lái)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(fā)信號(hào)，然后再將萬(wàn)用表置于R10檔，照?qǐng)D2(b)連接好后進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)，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(zhuǎn)情況，如果測(cè)試結(jié)果與“方法二相同，就證明雙向可控硅是好的。圖2判斷雙向可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通能力應(yīng)用此法判斷雙向可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通能力更為可靠。由于電解電容器上充的電壓較高，使觸發(fā)信號(hào)增大，更利于判斷大功率雙向可控硅的觸發(fā)能力。實(shí)物圖：四、雙向可控硅概念雙向可控硅是在普通可控硅的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯(lián)的可控硅，而且僅需一個(gè)觸發(fā)電路，是比較理想的交流開關(guān)器件。其英文名稱TRIAC即三端雙向交流開關(guān)之意。雙向可控硅參數(shù)符號(hào) IT(AV)-通態(tài)平均電流 Tc=75 40AVRRM-反向反復(fù)峰值電壓 800VIDRM-斷態(tài)重復(fù)峰值電流ITSM-通態(tài)一個(gè)周波不反復(fù)浪涌電流VTM-通態(tài)峰值電壓IGT-門極觸發(fā)電流 Tj=25 100150mA VGT-門極觸發(fā)電壓 Tj=25 1.5V IH-維持電流 Tj=25 100mAdv/dt-斷態(tài)電壓臨界上升率 250V/uSdi/dt-通態(tài)電流臨界上升率 10A/uSRthjc-結(jié)殼熱阻VISO-模塊絕緣電壓Tjm-額定結(jié)溫VDRM-通態(tài)反復(fù)峰值電壓 Tj=125 800VIRRM-反向重復(fù)峰值電流IF(AV)-正向平均電流雙向可控硅的設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析引言1958年，從美國(guó)通用電氣公司研制成功第一個(gè)工業(yè)用可控硅開始，電能的變換和控制從旋轉(zhuǎn)的變流機(jī)組、靜止的離子變流器進(jìn)入以電力半導(dǎo)體器件組成的變流器時(shí)代?？煽毓璺謫蜗蚩煽毓枧c雙向可控硅。單向可控硅一般用于彩電的過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)電路。雙向可控硅一般用于交流調(diào)節(jié)電路，如調(diào)光臺(tái)燈及全自動(dòng)洗衣機(jī)中的交流電源控制。雙向可控硅是在普通可控硅的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯(lián)的可控硅，而且僅需一個(gè)觸發(fā)電路，是目前比較理想的交流開關(guān)器件，一直為家電行業(yè)中主要的功率控制器件。近幾年，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大功率雙向可控硅不斷涌現(xiàn)，并廣泛應(yīng)用在變流、變頻領(lǐng)域，可控硅應(yīng)用技術(shù)日益成熟。本文主要探討廣泛應(yīng)用于家電行業(yè)的雙向可控硅的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。雙向可控硅特點(diǎn)雙向可控硅可被認(rèn)為是一對(duì)反并聯(lián)連接的普通可控硅的集成，工作原理與普通單向可控硅相同。圖1為雙向可控硅的基本結(jié)構(gòu)及其等效電路，它有兩個(gè)主電極T1和T2，一個(gè)門極G，門極使器件在主電極的正反兩個(gè)方向均可觸發(fā)導(dǎo)通，所以雙向可控硅在第1和第3象限有對(duì)稱的伏安特性。雙向可控硅門極加正、負(fù)觸發(fā)脈沖都能使管子觸發(fā)導(dǎo)通，因此有四種觸發(fā)方式。圖1 雙向可控硅結(jié)構(gòu)及等效電路雙向可控硅應(yīng)用為正常使用雙向可控硅，需定量掌握其主要參數(shù)，對(duì)雙向可控硅進(jìn)行適當(dāng)選用并采取相應(yīng)措施以達(dá)到各參數(shù)的要求。耐壓級(jí)別的選擇：通常把VDRM（斷態(tài)重復(fù)峰值電壓）和VRRM（反向重復(fù)峰值電壓）中較小的值標(biāo)作該器件的額定電壓。選用時(shí)，額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓的23倍，作為允許的操作過(guò)電壓裕量。電流的確定：由于雙向可控硅通常用在交流電路中，因此不用平均值而用有效值來(lái)表示它的額定電流值。由于可控硅的過(guò)載能力比一般電磁器件小，因而一般家電中選用可控硅的電流值為實(shí)際工作電流值的23倍。同時(shí)，可控硅承受斷態(tài)重復(fù)峰值電壓VDRM和反向重復(fù)峰值電壓VRRM時(shí)的峰值電流應(yīng)小于器件規(guī)定的IDRM和IRRM。通態(tài)（峰值）電壓VTM的選擇：它是可控硅通以規(guī)定倍數(shù)額定電流時(shí)的瞬態(tài)峰值壓降。為減少可控硅的熱損耗，應(yīng)盡可能選擇VTM小的可控硅。維持電流：IH是維持可控硅維持通態(tài)所必需的最小主電流，它與結(jié)溫有關(guān)，結(jié)溫越高，則IH越小。電壓上升率的抵制：dv/dt指的是在關(guān)斷狀態(tài)下電壓的上升斜率，這是防止誤觸發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。此值超限將可能導(dǎo)致可控硅出現(xiàn)誤導(dǎo)通的現(xiàn)象。由于可控硅的制造工藝決定了A2與G之間會(huì)存在寄生電容，如圖2所示。我們知道dv/dt的變化在電容的兩端會(huì)出現(xiàn)等效電流，這個(gè)電流就會(huì)成為Ig，也就是出現(xiàn)了觸發(fā)電流，導(dǎo)致誤觸發(fā)。圖2 雙向可控硅等效示意圖切換電壓上升率dVCOM/dt。驅(qū)動(dòng)高電抗性的負(fù)載時(shí)，負(fù)載電壓和電流的波形間通常發(fā)生實(shí)質(zhì)性的相位移動(dòng)。當(dāng)負(fù)載電流過(guò)零時(shí)雙向可控硅發(fā)生切換，由于相位差電壓并不為零。這時(shí)雙向可控硅須立即阻斷該電壓。產(chǎn)生的切換電壓上升率（dVCOM/dt）若超過(guò)允許值，會(huì)迫使雙向可控硅回復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)檩d流子沒(méi)有充分的時(shí)間自結(jié)上撤出，如圖3所示。圖3 切換時(shí)的電流及電壓變化高dVCOM/dt承受能力受二個(gè)條件影響：dICOM/dt切換時(shí)負(fù)載電流下降率。dICOM/dt高，則dVCOM/dt承受能力下降。結(jié)面溫度Tj越高，dVCOM/dt承受能力越下降。假如雙向可控硅的dVCOM/dt的允許值有可能被超過(guò)，為避免發(fā)生假觸發(fā)，可在T1 和T2 間裝置RC緩沖電路，以此限制電壓上升率。通常選用47100的能承受浪涌電流的碳膜電阻，0.01F0.47F的電容，晶閘管關(guān)斷過(guò)程中主電流過(guò)零反向后迅速由反向峰值恢復(fù)至零電流，此過(guò)程可在元件兩端產(chǎn)生達(dá)正常工作峰值電壓5-6倍的尖峰電壓。一般建議在盡可能靠近元件本身的地方接上阻容吸收回路。斷開狀態(tài)下電壓變化率dvD/dt。若截止的雙向可控硅上（或門極靈敏的閘流管）作用很高的電壓變化率，盡管不超過(guò)VDRM，電容性內(nèi)部電流能產(chǎn)生足夠大的門極電流，并觸發(fā)器件導(dǎo)通。門極靈敏度隨溫度而升高。假如發(fā)生這樣的問(wèn)題，T1 和T2 間（或陽(yáng)極和陰極間）應(yīng)該加上RC 緩沖電路，以限制dvD/dt。電流上升率的抑制：電流上升率的影響主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：dIT/dt（導(dǎo)通時(shí)的電流上升率）當(dāng)雙向可控硅或閘流管在門極電流觸發(fā)下導(dǎo)通，門極臨近處立即導(dǎo)通，然后迅速擴(kuò)展至整個(gè)有效面積。這遲后的時(shí)間有一個(gè)極限，即負(fù)載電流上升率的許可值。過(guò)高的dIT/dt可能導(dǎo)致局部燒毀，并使T1-T2 短路。假如過(guò)程中限制dIT/dt到一較低的值，雙向可控硅可能可以幸存。因此，假如雙向可控硅的VDRM在嚴(yán)重的、異常的電源瞬間過(guò)程中有可能被超出或?qū)〞r(shí)的dIT/dt有可能被超出，可在負(fù)載上串聯(lián)一個(gè)幾H的不飽和（空心）電感。dICOM/dt (切換電流變化率) 導(dǎo)致高dICOM/dt值的因素是:高負(fù)載電流、高電網(wǎng)頻率（假設(shè)正弦波電流）或者非正弦波負(fù)載電流,它們引起的切換電流變化率超出最大的允許值，使雙向可控硅甚至不能支持50Hz 波形由零上升時(shí)不大的dV/dt，加入一幾mH的電感和負(fù)載串聯(lián)，可以限制dICOM/dt。為了解決高dv/dt及di/dt引起的問(wèn)題，還可以使用Hi-Com 雙向可控硅，它和傳統(tǒng)的雙向可控硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有差別。差別之一是內(nèi)部的二個(gè)“閘流管”分隔得更好，減少了互相的影響。這帶來(lái)下列好處：高dVCOM/dt。能控制電抗性負(fù)載，在很多場(chǎng)合下不需要緩沖電路，保證無(wú)故障切換。這降低了元器件數(shù)量、底板尺寸和成本，還免去了緩沖電路的功率耗散。高dICOM/dt。切換高頻電流或非正弦波電流的性能大為改善，而不需要在負(fù)載上串聯(lián)電感，以限制dICOM/dt。高dvD/dt（斷開狀態(tài)下電壓變化率）。雙向可控硅在高溫下更為靈敏。高溫下，處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，容易因高dV/dt下的假觸發(fā)而導(dǎo)通。Hi-Com雙向可控硅減少了這種傾向。從而可以用在高溫電器，控制電阻性負(fù)載，例如廚房和取暖電器，而傳統(tǒng)的雙向可控硅則不能用。門極參數(shù)的選用：門極觸發(fā)電流為了使可控硅可靠觸發(fā)，觸發(fā)電流Igt選擇25度時(shí)max值的倍，為門極觸發(fā)電流結(jié)溫特性系數(shù)，查數(shù)據(jù)手冊(cè)可得，取特性曲線中最低工作溫度時(shí)的系數(shù)。若對(duì)器件工作環(huán)境溫度無(wú)特殊需要，通常取大于1.5倍即可。門極壓降可以選擇Vgt 25度時(shí)max值的倍。為門極觸發(fā)電壓結(jié)溫特性系數(shù)，查數(shù)據(jù)手冊(cè)可得，取特性曲線中最低工作溫度時(shí)的系數(shù)。若對(duì)器件工作環(huán)境溫度無(wú)特殊需要，通常取11.2倍即可。觸發(fā)電阻Rg=（Vcc-Vgt）/Igt 觸發(fā)脈沖寬度為了導(dǎo)通閘流管（或雙向可控硅），除了要門極電流IGT ，還要使負(fù)載電流達(dá)到IL（擎住電流），并按可能遇到的最低溫度考慮。因此，可取25度下可靠觸發(fā)可控硅的脈沖寬度Tgw的2倍以上。在電子噪聲充斥的環(huán)境中，若干擾電壓超過(guò)觸發(fā)電壓VGT，并有足夠的門極電流，就會(huì)發(fā)生假觸發(fā)，導(dǎo)致雙向可控硅切換。第一條防線是降低臨近空間的雜波。門極接線越短越好，并確保門極驅(qū)動(dòng)電路的共用返回線直接連接到TI 管腳（對(duì)閘流管是陰極）。若門極接線是硬線，可采用螺旋雙線，或干脆用屏蔽線，這些必要的措施都是為了降低雜波的吸收。為增加對(duì)電子噪聲的抵抗力，可在門極和T1 之間串入1k或更小的電阻，以此降低門極的靈敏度。假如已采用高頻旁路電容，建議在該電容和門極間加入電阻，以降低通過(guò)門極的電容電流的峰值，減少雙向可控硅門極區(qū)域?yàn)檫^(guò)電流燒毀的可能。結(jié)溫Tj的控制：為了長(zhǎng)期可靠工作，應(yīng)保證Rth j-a 足夠低，維持Tj不高于80%Tjmax ,其值相應(yīng)于可能的最高環(huán)境溫度。雙向可控硅的安裝對(duì)負(fù)載小，或電流持續(xù)時(shí)間短（小于1 秒鐘）的雙向可控硅，可在自由空間工作。但大部分情況下，需要安裝在散熱器或散熱的支架上，為了減小熱阻，可控硅與散熱器間要涂上導(dǎo)熱硅脂。雙向可控硅固定到散熱器的主要方法有三種，夾子壓接、螺栓固定和鉚接。前二種方法的安裝工具很容易取得。很多場(chǎng)合下，鉚接不是一種推薦的方法，本文不做介紹。夾子壓接這是推薦的方法，熱阻最小。夾子對(duì)器件的塑封施加壓力。這同樣適用于非絕緣封裝（SOT82 和SOT78 ） 和絕緣封裝（ SOT186 F-pack 和更新的SOT186A X-pack）。注意，SOT78 就是TO220AB。螺栓固定SOT78 組件帶有M3 成套安裝零件，包括矩形墊圈，墊圈放在螺栓頭和接頭片之間。應(yīng)該不對(duì)器件的塑料體施加任何力量。安裝過(guò)程中，螺絲刀決不能對(duì)器件塑料體施加任何力量。和接頭片接觸的散熱器表面應(yīng)處理，保證平坦，10mm上允許偏差0.02mm。安裝力矩（帶墊圈）應(yīng)在0.55Nm 和0.8Nm 之間。應(yīng)避免使用自攻絲螺釘，因?yàn)閿D壓可能導(dǎo)致安裝孔周圍的隆起，影響器件和散熱器之間的熱接觸。安裝力矩?zé)o法控制，也是這種安裝方法的缺點(diǎn)。器件應(yīng)首先機(jī)械固定，然后焊接引線。這可減少引線的不適當(dāng)應(yīng)力。結(jié)語(yǔ)在可控硅設(shè)計(jì)中，選用合適的參數(shù)以及與之相對(duì)應(yīng)的軟硬件設(shè)計(jì)，用可控硅構(gòu)成的變流裝置具有節(jié)約能源、成本低廉等特點(diǎn)，目前在工業(yè)中得到飛速的發(fā)展。對(duì)雙向可控硅內(nèi)部電路的探討引言雙向可控硅（TRIAC）在控制交流電源控制領(lǐng)域的運(yùn)用非常廣泛，如我們的日光燈調(diào)光電路、交流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路等都主要是利用雙向可控硅可以雙向觸發(fā)導(dǎo)通的特點(diǎn)來(lái)控制交流供電電源的導(dǎo)通相位角，從而達(dá)到控制供電電流的大小1。然而對(duì)其工作原理和結(jié)構(gòu)的描述，以我們可以查悉的資料都只是很淺顯地提及，大部分都是對(duì)它的外圍電路的應(yīng)用和工作方式、參數(shù)的選擇等等做了比較多的描述，更進(jìn)一步的-哪怕是內(nèi)部方框電路-內(nèi)容也很難找到。由于可控硅所有的電子部件是集成在同一硅源之上，我們根本是不可能通過(guò)采用類似機(jī)械的拆卸手段來(lái)觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為了深入了解和運(yùn)用可控硅，依據(jù)現(xiàn)有可查資料所給P型和N型半導(dǎo)體的分布圖，采用分離元器件-三極管、電阻和電容-來(lái)設(shè)計(jì)一款電路，使該電路在PN的連接、分布和履行的功能上完全與雙向可控硅類似，從而通過(guò)該電路來(lái)達(dá)到深入解析可控硅和設(shè)計(jì)實(shí)際運(yùn)用電路的目的。雙向可控硅工作原理與特點(diǎn)從理論上來(lái)講，雙向可控硅可以說(shuō)是有兩個(gè)反向并列的單向可控硅組成，理解單向可控硅的工作原理是理解雙向可控硅工作原理的基礎(chǔ)2-5。1.1單向可控硅單向可控硅也叫晶閘管，其組成結(jié)構(gòu)圖如圖1-a所示，可以分割成四個(gè)硅區(qū)P、N、P、N和A、K、G三個(gè)接線極。把圖一按圖1-b 所示切成兩半，就很容易理解成如圖1-c所示由一個(gè)PNP三極管和一個(gè)NPN三極管為主組成一個(gè)單向可控硅管。在圖1-c的基礎(chǔ)上接通電源控制電路如圖2所示，當(dāng)陽(yáng)極-陰極（A-K）接上正向電壓V后，只要柵極G接通觸發(fā)電源Vg，三極管Q2就會(huì)正向?qū)?，開通瞬間Q1只是類似于接在Q1集電極的一個(gè)負(fù)載與電源正極接通，隨后Q1也在Q2的拉電流下導(dǎo)通，此時(shí)由于C被充電，即便斷開G極的觸發(fā)電源 Vg，Q1和Q2在相互作用下仍能維持導(dǎo)通狀態(tài)，只有當(dāng)電源電壓V變得相當(dāng)小之后Q1和Q2才會(huì)再次截止。1.2 雙向可控硅相比于單向可控硅，雙向可控硅在原理上最大的區(qū)別就是能雙向?qū)?，不再有?yáng)極陰極之分，取而代之以T1和T2，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-a所示，如果不考慮G級(jí)的不同，把它分割成圖3-b所示，可以看出相當(dāng)于兩個(gè)單向可控硅反向并聯(lián)而成1-2，如圖3-c所示連接。當(dāng)T1與T2之間接通電源后，給G極正向觸發(fā)信號(hào)（相對(duì)于T1、T2所接電源負(fù)極而言），其工作原理如前面單向可控硅完全相同。當(dāng)G極接負(fù)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，其工作過(guò)原理如圖4所示，此時(shí)Q3的基極B和發(fā)射極E處于正偏電壓而致使Q3導(dǎo)通，繼而Q1導(dǎo)通給電容C充電后致Q2導(dǎo)通并保持導(dǎo)通狀態(tài)。1.3 雙向可控硅的主要特點(diǎn)雙向可控硅的英文簡(jiǎn)稱TRIC是英文Triad AC semiconductor switch的縮寫，其意思是三端交流半導(dǎo)體開關(guān)，目前主要用于對(duì)交流電源的控制，主要特點(diǎn)表現(xiàn)在能在四個(gè)象限來(lái)使可控硅觸發(fā)導(dǎo)通和保持導(dǎo)通，直到所接電源撤出或反向67。第一象限是T2接電源V的正極T1接電源V的負(fù)極，G觸發(fā)信號(hào)Vg的正。第二象限是T2接電源V的正極T1接電源V的負(fù)極，G觸發(fā)信號(hào)Vg的負(fù)。第三、四象限是T1接電源V的正極T2接電源V的負(fù)極，G觸發(fā)信號(hào)分別接Vg的正、負(fù)極。2 類雙向可控硅電路設(shè)計(jì)在理解了前面所述雙向可控硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理之后，依據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用我們熟悉的晶體管來(lái)設(shè)計(jì)一種類似有雙向可控硅工作的雙向可觸發(fā)電路。如圖5所示，電路采用用7個(gè)三極管和幾個(gè)電阻組成。把圖5電路中PN結(jié)的結(jié)構(gòu)按圖6所示結(jié)構(gòu)圖描出，與圖3-a、b比較很是相似。在圖5所示電路中，內(nèi)部電流在外界所接電源的極性不同而有兩種流向，如It12 和It21所示，It12流向是從P2流入經(jīng)N2-P1-N1流出，It21從P1流入經(jīng)N2-P2-N32流出；G極觸發(fā)電流Ig+由P2流入或Ig- 從N31流出。下面是所設(shè)計(jì)電路在四個(gè)象限的觸發(fā)導(dǎo)通工作過(guò)程。2.1 T2接電源Vt21正極，T1接通電源Vt21負(fù)此時(shí)當(dāng)G極接Vg+為正電壓， Q4、Q5、Q6、Q7處于反向截止，Q1的B極和E極之間無(wú)正偏壓也處于截止?fàn)顟B(tài)，Vg+由P2輸入后經(jīng)R3使Q2的B極和E極之間產(chǎn)生正偏電壓而導(dǎo)通，從而促使Q3導(dǎo)通，這時(shí)即使撤出Vg+，在電容C1的的作用下，Q2、Q3也仍然能處于導(dǎo)通狀態(tài)，只有當(dāng)Vt21先反向或撤除才重回截止。當(dāng)G極接 Vg為負(fù)，Q4、Q5、Q6、Q7同樣處于反向截止?fàn)顟B(tài)，Q1的B極和E極之間因Vg產(chǎn)生正偏電壓而導(dǎo)通，從而使Q3、Q2導(dǎo)通并得以保持導(dǎo)通狀態(tài)。2.2 T1接電源Vt12正極，T2接通負(fù)電源Vt12的負(fù)極此時(shí)G極接Vg為正， Q1因B極和E極之間處于反向偏壓而截止，Q3處于反向截止，Q2因B極和E極之間處于正向偏壓導(dǎo)通而導(dǎo)致Q4、Q7的導(dǎo)通，從而Q6、Q7導(dǎo)通并保持導(dǎo)通狀態(tài)，只有當(dāng)Vt12先反向或撤除才重回截止。當(dāng)G極接Vg為負(fù)，Q1、Q2、Q3和Q4處于反向截止， Q5的B極和E極之間因Vg而處于正偏導(dǎo)通，從而使Q6導(dǎo)通，繼而Q7、Q6導(dǎo)通并得以保持導(dǎo)通狀態(tài)。3 電路制作與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路，采用比較常用的NPN三級(jí)管S8050和PNP三極管S8550來(lái)設(shè)計(jì)制作實(shí)際的測(cè)試電路板(PCB)，如圖5所示。圖6 中所標(biāo)識(shí)的T2、T1和G與圖5所示的相同，也類似于雙向可控硅的T2、T1和G三個(gè)接線極。利用該模塊電路串入負(fù)載接通正或負(fù)的直流電源和觸發(fā)信號(hào)來(lái)測(cè)試，所得結(jié)果如圖7所示，在正或負(fù)觸發(fā)信號(hào)接入前電流表上的指示為0，當(dāng)正或負(fù)觸發(fā)信號(hào)接通并撤離后電流表指示依然保持原來(lái)的電流值。該實(shí)驗(yàn)表明該電路在正負(fù)電源供電情況下能雙向觸發(fā)導(dǎo)通。該模塊電路在接通交流電源和脈沖控制信號(hào)時(shí)，其測(cè)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。示波器探針1接觸發(fā)信號(hào)，探針2接模塊電路的兩端T1-T2之間的電壓。在觸發(fā)信號(hào)為0是，T1-T2之間的電壓等于電源電壓值，表明該電路沒(méi)有導(dǎo)通，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)脈沖到來(lái)時(shí)，T1-T2兩端的電壓值為0，表明模塊電路已經(jīng)導(dǎo)通。4 結(jié)束語(yǔ)在詳細(xì)解讀了雙向可控硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)了一款以7個(gè)三極管為主要元器件和電阻電容可以被雙向觸發(fā)的控制電路。利用常用的對(duì)管S8050和S8550制作出實(shí)驗(yàn)電路驗(yàn)證了該電路的正確性。在今后具體運(yùn)用過(guò)程中可以通過(guò)對(duì)此電路的相關(guān)器件做適當(dāng)調(diào)整來(lái)滿足具體的需求和設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，利用所設(shè)計(jì)的電路形象具體地解釋了雙向可控硅的工作原理與過(guò)程。五、晶閘管兩端并聯(lián)阻容網(wǎng)絡(luò)的作用在實(shí)際晶閘管電路中，常在其兩端并聯(lián)RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)常稱為RC阻容吸收電路。我們知道，晶閘管有一個(gè)重要特性參數(shù)斷態(tài)電壓臨界上升率dlv/dlt。它表明晶閘管在額定結(jié)溫和門極斷路條件下，使晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最低電壓上升率。若電壓上升率過(guò)大，超過(guò)了晶閘管的電壓上升率的值，則會(huì)在無(wú)門極信號(hào)的情況下開通。即使此時(shí)加于晶閘管的正向電壓低于其陽(yáng)極峰值電壓，也可能發(fā)生這種情況。因?yàn)榫чl管可以看作是由三個(gè)PN結(jié)組成。在晶閘管處于阻斷狀態(tài)下，因各層相距很近，其J2結(jié)結(jié)面相當(dāng)于一個(gè)電容C0。當(dāng)晶閘管陽(yáng)極電壓變化時(shí)，便會(huì)有充電電流流過(guò)電容C0，并通過(guò)J3結(jié)，這個(gè)電流起了門極觸發(fā)電流作用。如果晶閘管在關(guān)斷時(shí)，陽(yáng)極電壓上升速度太快，則C0的充電電流越大，就有可能造成門極在沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)的情況下，晶閘管誤導(dǎo)通現(xiàn)象，即常說(shuō)的硬開通，這是不允許的。因此，對(duì)加到晶閘管上的陽(yáng)極電壓上升率應(yīng)有一定的限制。為了限制電路電壓上升率過(guò)大，確保晶閘管安全運(yùn)行，常在晶閘管兩端并聯(lián)RC阻容吸收網(wǎng)絡(luò)，利用電容兩端電壓不能突變的特性來(lái)限制電壓上升率。因?yàn)殡娐房偸谴嬖陔姼械?變壓器漏感或負(fù)載電感)，所以與電容C串聯(lián)電阻R可起阻尼作用，它可以防止R、L、C電路在過(guò)渡過(guò)程中，因振蕩在電容器兩端出現(xiàn)的過(guò)電壓損壞晶閘管。同時(shí)，避免電容器通過(guò)晶閘管放電電流過(guò)大，造成過(guò)電流而損壞晶閘管。 由于晶閘管過(guò)流過(guò)壓能力很差，如果不采取可靠的保護(hù)措施是不能正常工作的。RC阻容吸收網(wǎng)絡(luò)就是常用的保護(hù)方法之一。六、可控硅 晶閘管阻容電路如何選擇？為什么要在晶閘管兩端并聯(lián)阻容網(wǎng)絡(luò) 一、在實(shí)際晶閘管電路中，常在其兩端并聯(lián)RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)常稱為RC阻容吸收電路。 我們知道，晶閘管有一個(gè)重要特性參數(shù)斷態(tài)電壓臨界上升率dlv/dlt。它表明晶閘管在額定結(jié)溫和門極斷路條件下，使晶閘管從斷