双向可控硅的工作原理及原理图

双向可控硅的工作原理及原理图

双向可控硅的工作原理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=ic2。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 2,触发导通  在控制极G上加入正向电压时(见图5)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(见图2)的基础上,加上IGT的作用,使可控硅提前导通,导致图3的伏安特性OA段左移,IGT越大,特性左移越快。

TRIAC的特性

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。

 

双向可控硅的工作原理及原理图
  (a)符号 (b)构造

图1 TRIAC

二.TRIAC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。

 

双向可控硅的工作原理及原理图
  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。

三.TRIAC之触发:

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。

四. TRIAC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。

 

双向可控硅的工作原理及原理图
  (A)

 

双向可控硅的工作原理及原理图
  (B)AC两端电压波形 (C)两端电压波形

五 .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。

实验:

应用电路说明

如图所示,利用TCA785所组成之TRIAC相位控制电路,其动作原理与SCR之TCA785相位控制电路相似,由于TRIAC在电源正负半周均能导通,所以第14脚(控制正半周之激发角)与第15脚(控制负半周之激发角),均必须使用。由VR1之改变以改变第11脚之控制电压值,则可调整激发角以控制灯泡之亮度。

 

双向可控硅的工作原理及原理图
  利用TCA785做TRIAC之相位控制

 

双向可控硅的工作原理及原理图
  利用TCA785及脉冲变压器触发TRIAC

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