单项可控硅与双向可控硅的结构原理与参数特性

　　可控硅（SCR： Silicon Controlled Rectifier）是可控硅整流器的简称。可控硅有单向、双向、可关断和光控几种类型它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、控制方便等优点，被广泛用于可控整流、调压、逆变以及无触点开关等各种自动控制和大功率的电能转换的场合。

　　单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。

　　双向可控硅具有两个方向轮流导通、关断的特性。双向可控硅实质上是两个反并联的单向可控硅，是由NPNPN五层半导体形成四个PN结构成、有三个电极的半导体器件。由于主电极的构造是对称的（都从N层引出），所以它的电极不像单向可控硅那样分别叫阳极和阴极，而是把与控制极相近的叫做第一电极T1，另一个叫做第二电极T2。双向可控硅的主要缺点是承受电压上升率的能力较低。这是因为双向可控硅在一个方向导通结束时，硅片在各层中的载流子还没有回到截止状态的位置，必须采取相应的保护措施。双向可控硅元件主要用于交流控制电路，如温度控制、灯光控制、防爆交流开关以及直流电机调速和换向等电路。

　　二者比较

　　单向可控硅和双向可控硅，都是三个电极。单向可控硅有阴极（K）、阳极（A）、控制极（G）。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成。即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相关连，其引出端称T1极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称T2极，剩下则为控制极（G）。

　　单、双向可控硅的判别

　　先任测两个极，若正、反测指针均不动（R×1挡），可能是A、K或G、A极（对单向可控硅）也可能是T2、T1或T2、G极（对双向可控硅）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向可控硅。且红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向可控硅。再将旋钮拨至R×1或R×10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为G极，黑笔所接为T1极，余下是T2极。

　　性能的差别

　　将旋钮拨至R×1挡，对于1~6A单向可控硅，红笔接K极，黑笔同时接通G、A极，在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低（或触发电流小）。然后瞬时断开A极再接通，指针应退回∞位置，则表明可控硅良好。

　　对于1~6A双向可控硅，红笔接T1极，黑笔同时接G、T2极，在保证黑笔不脱离T2极的前提下断开G极，指针应指示为几十至一百多欧（视可控硅电流大小、厂家不同而异）。然后将两笔对调，重复上述步骤测一次，指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧，则表明可控硅良好，且触发电压（或电流）小。

　　若保持接通A极或T2极时断开G极，指针立即退回∞位置，则说明可控硅触发电流太大或损坏。可按图2方法进一步测量，对于单向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K灯仍不息灭，否则说明可控硅损坏。

　　对于双向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K，灯应不息灭。然后将电池反接，重复上述步骤，均应是同一结果，才说明是好的。否则说明该器件已损坏。

　　单项可控硅的结构原理

　　单向可控硅结构

　　1、结构：

　　四层半导体

　　三个PN结

　　三个电极：阳极A：从P1引出

　　阴极K：从N2引出

　　控制极G：从P2引出

　　

　　2、符号：

　　图形符号：

　　

　　文字符号：SCR，CT，KG等

　　单向可控硅工作原理

　　1、演示实验：

　　单向可控硅实验电路图如下：

　　

　　2、解释：可控硅为什么具有上述四个工作特点？

　　这是由其内部结构决定的

　　

　　

　　3、单向可控硅工作原理

　　①可控硅导通的条件：

　　A、在阳极和阴极之间加正向电压

　　B、同时在控制极加正触发电压

　　以上两个条件必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。

　　②使导通的可控硅关断的方法：

　　A、减小阳极电流至一定值（维持电流）

　　B、切断阳极电源

　　③可控硅具有控制强电的作用

　　

　　单向可控硅的主要参数：

　　

　　双向可控硅

　　什么是双向可控硅：IAC（TRI-ELECTRODE AC SWITCH）为三极交流开关，亦称为双向晶闸管或双向可控硅。 TRIAC为三端元件，其三端分别为T1 （第二端子或第二阳极），T 2（第一端子或第一阳极）和G（控制极）亦为一闸极控制开关，与SCR最大的不同点在于TRIAC无论于正向或反向电压时皆可导通，其符号构造及外型，如图1所示。因为它是双向元件，所以不管T1 ，T2的电压极性如何，若闸极有信号加入时，则T1 ，T2间呈导通状态；反之，加闸极触发信号，则T1 ，T2间有极高的阻抗。

　　

　　图1 双向可控硅

　　双向可控硅的触发特性：

　　由于TRIAC为控制极控制的双向可控硅，控制极电压VG极性与阳极间之电压VT1T2四种组合分别如下：

　　（1）VT1T2为正， VG为正。

　　（2）VT1T2为正， VG为负。

　　（3）VT1T2为负， VG为正。

　　（4）VT1T2为负， VG为负。

　　一般最好使用在对称情况下（1与4或2与3），以使正负半周能得到对称的结果，最方便的控制方法则为1与4之控制状态，因为控制极信号与VT1T2同极性。

　　

　　图2 TRIAC之V-I特性曲线

　　如图2所示为TRIAC之V-I特性曲线，将此图与SCR之VI特性曲线比较，可看出TRIAC的特性曲线与SCR类似，只是TRIAC正负电压均能导通，所以第三象限之曲线与第一象限之曲线类似，故TRIAC可视为两个SCR反相并联TRIAC之T1-T2的崩溃电压亦不同，亦可看出正负半周的电压皆可以使TRIAC导通，一般使TRIAC截止的方法与SCR相同，即设法降低两阳极间之电流到保持电流以下TRIAC即截止。

　　双向可控硅的触发：

　　TRIAC的相位控制与SCR很类似，可用直流信号，交流相位信号与脉波信号来触发，所不同者是V T1-T2负电压时，仍可触发TRIAC。

　　双向可控硅的的相位控制：

　　TRIAC的相位控制与SCR很类似，但因TRIAC能双向导通之故，在正负半周均能触发、可作为全波功率控制之用，因此TRIAC除具有SCR的优点，更方便于交流功率控制，图3（a）为TRIAC相位控制电路，只适当的调整RC时间常数即可改变它的激发角，图3（b），（c）分别是激发角为30度时的VT1-T2及负载的电压波形，一般TRIAC所能控制的负载远比SCR小，大体上而言约在600V，40A以下。

　　

　　触发装置：

　　TRIAC之触发电路与SCR类似，可以用RC电路配合UJT、PUT、DIAC等元件组成的触发电路来触发，这些元件的触发延迟角。都可由改变电路所使用的电阻值来调整，其变化范围在0°～180°之间，正负半周均能导通，而在工业电力控制上，常以电压回授来调整触发延迟角，用以代表负载实际情况的电压回授，启动系统做良好的闭回路控制。这种由回授来控制触发延迟角，常由UJT或TCA785来完成。