双向晶闸管的工作原理

概述

双向晶闸管，英文名称为Bidirectional Thyristor，简称BRT，也称作反向可控硅、交流控制硅，是一种常用的半导体器件。和普通的晶闸管一样，它也是一种电子开关，但是它比较特别的是它可以双向导电。在电路中，双向晶闸管常用于直流变交流、逆变、交流调光、控制电动机旋转方向等需要双向控制的场合。

双向晶闸管的工作原理

在了解双向晶闸管的工作原理之前，需要先了解一下普通的晶闸管的工作原理。晶闸管是一种半导体器件，它是由四层PNPN型的晶体管结构组成，晶体管结构中有两个PN结，用一根同向的P型半导体材料相连，称为阳极，另一根同向的N型半导体材料相连，称为阴极。在晶体管结构两端的PN结之间添加了第三个接口，N+P或者P+N，称为门极（也就是平时所说的控制极）。

之所以能够将电子从晶体管的控制端（门极）注入到PNP结的P区域或者NPN结的N区域并控制晶体管管道的开启或关闭，是因为PNP结和NPN结的特性不同。当PNP结的P区间过于正偏或NPN结的N区间过于负偏时，就会将电子驱逐到另一个极，形成电流，晶闸管就处于导通状态。当PNP结的P区间太负偏时或者NPN结的N区间太正偏时，就不会有电子被驱逐，晶闸管处于关断状态。

在了解了普通晶闸管的工作原理之后，接下来讲一下双向晶闸管的工作原理。双向晶闸管的结构可以看做是两个普通晶闸管正反向并联而成，它包含了两个PNP结和两个NPN结。由于两个普通晶闸管是反向并联的，因此只有当两个晶闸管都导通时，才能够通过双向晶闸管进行电流。而且，如果两个晶闸管的一个处于导通状态，另一个处于非导通状态，那么电流是无法流动的。

双向晶闸管的Zener二极管替换了普通晶闸管的SCR管道，从而使得双向晶闸管在反向器件上的导电能力得到加强。当双向晶闸管的控制端施加正向电压时，在P1N1P2-N2N1P1结内注入电子，使得PNP-NPN结部分加正偏，也就是P1N1结加正偏并将PNP开启，而开启的那部分表现为一个晶闸管的管道，导通。同时，P2N2结加反偏，不导通，此时检测到两个晶闸管导通，双向晶闸管进入导通状态；当控制端施加反向电压时，则注入电子的路线被切断，P1N1P2-N2N1P1结不加偏压，也就是P1N1结不再导通，此时不再存在导通的管道，双向晶闸管处于关断状态。

除了控制电压以外，温度也会对双向晶闸管的工作状态产生影响。由于PNPN结的结温度过高或过低会导致亚稳态（当电流向量改变时，其状态会突然跳变），因此在使用双向晶闸管的过程中，需要对其进行加热和冷却控制，以保证它的温度在正常范围内工作。此外，在使用过程中还需要注意对双向晶闸管的电压、电流等参数进行控制，以避免其失效。

总结

以上就是关于双向晶闸管的工作原理的详细介绍。双向晶闸管和普通晶闸管相比，它最大的特点就是可以双向导电，因此，它的应用范围比较广泛。在实际使用中，我们需要注意控制双向晶闸管的温度、电压、电流等参数，以保证其正常工作。