双向触发二极管的基础知识

双向触发二极管，简称DIAC，是一个重要的半导体器件。它与晶体管非常相似，因此更严格地称为晶体管而不是晶闸管。然而，DIAC在三端双向可控硅(TRIAC)触发和其他基于晶闸管的电路中具有重要作用。此外，多个门极触发电路使用该器件来实现更高的触发稳定性和抗噪性。

由于双向触发二极管是一种二端双向开关器件。所以在普通二极管的应用中，这些端子不称为阳极和阴极，也就说明可以在任一方向都可以使用。

双向触发二极管的符号如下图所示，它在两个方向上都有两个箭头，这意味着它可以在电源电压的任一极性下导通。对于晶闸管设备，双向触发二极管没有控制端子作为门。

结构特点

双向触发二极管的结构看起来像一个晶体管。但是，这两者之间存在一些差异，主要表现在：

DIAC所有层中的掺杂浓度相同，而晶体管具有高度掺杂的发射极、轻度掺杂的集电极和中度掺杂的基极。

晶体管是三端器件，而DIAC是二端器件。

DIAC中的三个区域大小相等。

双向触发二极管可制成三层、四层或五层结构。三层结构比其他结构更常用。三层双向触发二极管可以采用PNP或NPN结构构建。在PNP形式中，两个端子连接到由N区隔开的外部硅P区。这种结构与没有基极连接的PNP晶体管相同。

考虑PNP晶体结构，其中端子1和2分别连接到由N层隔开的P1和P2外层。当端子T1相对于端子2为正时，结点P1-N正向偏置，P2-N反向偏置。当达到P2-N的击穿电压时，整个结构进入导通模式，因此DIAC从端子1到端子2导通。如果端子2相对于端子1为正，则会发生相反的情况。

工作原理

只要在双向触发二极管的端子上施加正或负电源电压，只有很小的漏电流流过器件。因此，该器件可以在正向或反向阻塞模式下运行。当施加的电压增加到等于击穿电压的值时，在反向偏置结处发生雪崩击穿。

接下来，它开始导通并表现出负电阻特性，即电流随着施加电压值的减小而增加。导通期间的电压降非常小，等于双向触发二极管的导通状态电压降。当它进入导通模式时，电流会迅速增加。因此，为了使该传导电流在任一方向上的安全操作水平，一个电阻与双向触发二极管串联。

VI特性

下图显示了双向触发二极管的VI特性，该特性指示了流过双向触发二极管的电流相对于其两端的电压。只要其两端的电压在其从–VBO到+VBO的转折限制范围内，双向触发二极管提供的电阻就非常高。

因此，小漏电流流过器件，用于施加小于+VBO的正电压和小于-VBO的负电压。该特性部分中的区域OA是阻挡区域。在这些条件下，DIAC作为开路开关工作。电压+VBO和-VBO是击穿电压，通常在 30到50伏的范围内。

一旦施加的正电压或负电压大于相应的击穿电压，这意味着在上图中的点A，双向触发二极管开始导通，器件两端的电压降变为几伏。AB部分代表双向触发二极管的传导。

这种传导一直持续到器件电流低于其保持电流水平。从图中可以看出，反向和正向操作区域的保持电流和转折电压值相同。第一和第三象限特性代表双向触发二极管的正向和反向偏置条件。

主要应用

由于三端双向可控硅开关需要正或负栅极脉冲才能进入导通状态。虽然它可以通过一个简单的电阻触发电路来触发，但为了可靠和快速地开启，一个双向触发二极管与栅极串联使用更为有效。

因此，双向触发二极管主要用作三端双向可控硅的触发装置。在当前市场上，有多种Diac-Triac匹配对可用于不同的控制电路。此外，DIAC还可以用作电机调速、调光、热控等相位控制电路中的触发装置。

示例电路

1、调光器电路

下图显示了调光器电路。通过使用它，可以平滑地控制馈入灯的功率。可变栅极电压由三端双向可控硅开关栅极端的RC振荡排列产生。当设备关闭时，电压的上升速率受到三端双向可控硅开关串联R4-C1网络的限制。

当输入电压施加到电路时，C1和C2开始以由电阻R2确定的速率充电。每当电容器C3两端的电压超过DIAC的导通电压时，DIAC就会触发并开始导通。然后，电容器C3开始通过导通的DIAC放电到双向可控硅的栅极。

因此，三端双向可控硅开关打开并将电流传递到灯。通过改变电阻R2，电容器中的充电速率会发生变化，因此在输入的正半周期和负半周期中触发三端双向可控硅开关的电压都会受到控制。

在上图中，显示了电源电压和负载电压。三端双向可控硅开关的触发角可以变化到180度。因此负载电压从零值控制到全RMS值。

2、加热器控制电路

下图显示了使用DIAC作为触发装置，以提供对加热器产生的热量的平稳控制。该电路操作也与上述电路类似。三端双向可控硅开关两端的LC组合降低了三端双向可控硅开关关断期间的电压上升率。

加热器输入电压的正负半周期通过调节电阻R2来控制。对于R2的所有可变位置，通过将电阻R4放置在DIAC上来进行平滑控制。

总结

简单来说，双向触发二极管就是一个两端双向开关器件，由于它结构简单、价格低廉，所以常用来触发双向晶闸管，还常用在过压保护、定时、移相等电路等，其在电子电路中也扮演着重要的角色。