双向可控硅.docx
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双向可控硅.docx
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双向可控硅
产品命名
双向可控硅为什么称为“TRIAC”?
三端:
TRIode(取前三个字母)
交流半导体开关:
ACsemiconductorswitch
(取前两个字母)
以上两组名词组合成“TRIAC”
中文译意“三端双向可控硅开关”。
由此可见“TRIAC”是双向可控硅的统称。
双 向:
Bi-directional(取第一个字母)
控 制:
Controlled(取第一个字母)
整流器:
Rectifier(取第一个字母)
再由这三组英文名词的首个字母组合而成:
“BCR”中文译意:
双向可控硅。
以“BCR”来命名双向可控硅的典型厂家如日本三菱,如:
BCR1AM-12、BCR8KM、BCR08AM等等。
双 向:
Bi-directional(取第一个字母)
三 端:
Triode(取第一个字母)
由以上两组单词组合成“BT”,也是对双向可控硅产品的型号命名,典型的生产商如:
意法ST公司、荷兰飞利浦-Philips公司,均以此来命名双向可控硅。
代表型号如:
PHILIPS的BT131-600D、BT134-600E、BT136-600E、BT138-600E、BT139-600E、等等。
这些都是四象限/非绝缘型/双向可控硅;
Philips公司的产品型号前缀为“BTA”字头的,通常是指三象限的双向可控硅。
而意法ST公司,则以“BT”字母为前缀来命名元件的型号并且在“BT”后加“A”或“B”来表示绝缘与非绝缘组合成:
“BTA”、“BTB”系列的双向可控硅型号,如:
三象限/绝缘型/双向可控硅:
BTA06-600C、BTA12-600B、BTA16-600B、BTA41-600B等等;
四象限/非绝缘/双向可控硅:
BTB06-600C、BTB12-600B、BTB16-600B、BTB41-600B等等;
ST公司所有产品型号的后缀字母(型号最后一个字母)带“W”的,均为“三象限双向可控硅”。
如“BW”、“CW”、“SW”、“TW”;代表型号如:
BTB12-600BW、BTA26-700CW、BTA08-600SW、、、、等等。
至于型号后缀字母的触发电流,各个厂家的代表含义如下:
PHILIPS公司:
D=5mA,E=10mA,C=15mA,F=25mA,G=50mA,R=200uA或5mA,
型号没有后缀字母之触发电流,通常为25-35mA;
PHILIPS公司的触发电流代表字母没有统一的定义,以产品的封装不同而不同。
意法ST公司:
TW=5mA,SW=10mA,CW=35mA,BW=50mA,C=25mA,B=50mA,H=15mA,T=15mA,注意:
以上触发电流均有一个上下起始误差范围,产品PDF文件中均有详细说明
一般分为最小值/典型值/最大值,而非“=”一个参数值。
参数符号
IT(AV)--通态平均电流
VRRM--反向反复峰值电压
IDRM--断态重复峰值电流
ITSM--通态一个周波不反复浪涌电流
VTM--通态峰值电压
IGT--门极触发电流
VGT--门极触发电压
IH--维持电流
dv/dt--断态电压临界上升率
di/dt--通态电流临界上升率
Rthjc--结壳热阻
VISO--模块绝缘电压
Tjm--额定结温
VDRM--断态重复峰值电压
IRRM--反向重复峰值电流
IF(AV)--正向平均电流
元件简介
一种以硅单晶为基本材料的P1N1P2N2四层三端器件,创制于1957年,由于它特性类似于真空闸流管,所以国际上通称为硅晶体闸流管,简称可控硅T。
又由于可控硅最初应用于可控整流方面所以又称为硅可控整流元件,简称为可控硅SCR。
在性能上,可控硅不仅具有单向导电性,而且还具有比硅整流元件(俗称“死硅
”)更为可贵的可控性。
它只有导通和关断两种状态。
可控硅能以毫安级电流控制大功率的机电设备,如果超过此频率,因元件开关损耗显著增加,允许通过的平均电流相降低,此时,标称电流应降级使用。
可控硅的优点很多,例如:
以小功率控制大功率,功率放大倍数高达几十万倍;反应极快,在微秒级内开通、关断;无触点运行,无火花、无噪音;效率高,成本低等等。
可控硅的弱点:
静态及动态的过载能力较差;容易受干扰而误导通。
可控硅从外形上分类主要有:
螺栓形、平板形和平底形。
产品分类
可控硅有多种分类方法。
(一)按关断、导通及控制方式分类:
可控硅按其关断、导通及控制方式可分为普通可控硅、双向可控硅、逆导可控硅、门极关断可控硅(GTO)、BTG可控硅、温控可控硅和光控可控硅等多种。
(二)按引脚和极性分类:
可控硅按其引脚和极性可分为二极可控硅、三极可控硅和四极可控硅。
(三)按封装形式分类:
可控硅按其封装形式可分为金属封装可控硅、塑封可控硅和陶瓷封装可控硅三种类型。
其中,金属封装可控硅又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种;塑封可控硅又分为带散热片型和不带散热片型两种。
(四)按电流容量分类:
可控硅按电流容量可分为大功率可控硅、中功率可控硅和小功率可控硅三种。
通常,大功率可控硅多采用金属壳封装,而中、小功率可控硅则多采用塑封或陶瓷封装。
(五)按关断速度分类:
可控硅按其关断速度可分为普通可控硅和高频(快速)可控硅。
封装形式
常用可控硅的封装形式有TO-92、TO-126、TO-202AB、TO-220、TO-220AB、TO-3P、SOT-89、TO-251、TO-252等。
构造原理
尽管从形式上可将双向可控硅看成两只普通可控硅的组合,但实际上它是由7只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。
小功率双向可控硅一般采用塑料封装,有的还带散热板。
典型产品有BCMlAM(1A/600V)、BCM3AM(3A/600V)、2N6075(4A/600V),MAC218-10(8A/800V)等。
大功率双向可控硅大多采用RD91型封装。
双向可控硅属于NPNPN五层器件,三个电极分别是T1、T2、G。
因该器件可以双向导通,故除门极G以外的两个电极统称为主端子,用T1、T2表示,不再划分成阳极或阴极。
其特点是,当G极和T2极相对于T1,的电压均为正时,T2是阳极,T1是阴极。
反之,当G极和T2极相对于T1的电压均为负时,T1变成阳极,T2为阴极。
双向可控硅由于正、反向特性曲线具有对称性,所以它可在任何一个方向导通。
产品特性
双向可控硅第一阳极A1与第二阳极A2间,无论所加电压极性是正向还是反向,只要控制极G和第一阳极A1间加有正负极性不同的触发电压,就可触发导通呈低阻状态。
此时A1、A2间压降也约1V。
双向可控硅一旦导通,即使失去触发电压,也能继续保持导通状态。
只有当第一阳极A1、第二阳极A2电流减小,小于维持电流或A1、A2间当电压极性改变且没有触发电压时,双向可控硅才截断,此时只有重新加触发电压方可导通。
触发电路
将两只单向可控硅SCRl、SCR2反向并联.再将控制板与本触发电路连接,就组成了一个简单实用的大功率无级调速电路。
这个电路的独特之处在于可控硅控制极不需外加电源,只要将负载与本电路串联后接通电源,两个控制极与各自的阴极之间便有5V~8V脉动直流电压产生,调节电位器R2即可改变两只可控硅的导通角,增大R2的阻值到一定程度,便可使两个主可控硅阻断,因此R2还可起开关的作用。
该电路的另一个特点是两只主可控硅交替导通,一个的正向压降就是另一个的反向压降,因此不存在反向击穿问题。
但当外加电压瞬时超过阻断电压时,SCR1、SCR2会误导通,导通程度由电位器R2决定。
SCR3与周围元件构成普通移相触发电路,其原理这里从略。
SCR1、SCR2选用封装好的可控硅模块(110A/1000V),SCR3选用BTl36,即600V的双向可控硅。
本电路如用于感性负载,应增加R4,C3阻容吸收电路及压敏电阻RV作过压保护,防止负载断开和接通瞬间产生很高的感应电压损坏可控硅。
工作原理
1.可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件,共有三个PN结,分析原理时,可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成。
当阳极A加上正向电压时,BG1和BG2管均处于放大状态。
此时,如果从控制极G输入一个正向触发信号,BG2便有基流ib2流过,经BG2放大,其集电极电流ic2=β2ib2。
因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连,所以ib1=ic。
2.此时,电流ic2再经BG1放大,于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。
这个电流又流回到BG2的基极,表成正反馈,使ib2不断增大,如此正向馈循环的结果,两个管子的电流剧增,可控硅使饱和导通。
由于BG1和BG2所构成的正反馈作用,所以一旦可控硅导通后,即使控制极G的电流消失了,可控硅仍然能够维持导通状态,由于触发信号只起触发作用,没有关断功能,所以这种可控硅是不可关断的。
由于可控硅只有导通和关断两种工作状态,所以它具有开关特性,这种特性需要一定的条件才能转化,条件如下:
A、从关断到导通1、阳极电位高于是阴极电位,2、控制极有足够的正向电压和电流,两者缺一不可。
B、维持导通1、阳极电位高于阴极电位,2、阳极电流大于维持电流,两者缺一不可。
C、从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位,2、阳极电流小于维持电流,任一条件即可。
触发导通
在控制极G上加入正向电压时因J3正偏,P2区的空穴时入N2区,N2区的电子进入P2区,形成触发电流IGT。
在可控硅的内部正反馈作用的基础上,加上IGT的作用,使可控硅提前导通,导致伏安特性OA段左移,IGT越大,特性左移越快。
产品判别
双向可控硅等效于两只单向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边连,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)。
1、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。
2、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。
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。
测量方法
带3伏电池的指针万用表电阻R*1Ω挡,用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻,结果其中两组读数为无穷大。
若一组为数十欧姆时,该组红、黑表所接的两引脚为第一阳极A1和控制极G,另一空脚即为第二阳极A2。
确定A1、G极后,再仔细测量A1、G极间正、反向电阻,读数相对较小的那次测量的黑表笔所接的引脚为第一阳极A1,红表笔所接引脚为控制极G。
将黑表笔接已确定的第二阳极A2,红表笔接第一阳极A1,此时万用表指针不应发生偏转,阻值为无穷大。
再用短接线将A2、G极瞬间短接,给G极加上正向触发电压,A2、A1间阻值约10欧姆左
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