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双向晶闸管的结构及伏安特性

文章出处:捷配电子市场网 发布时间: 2017/09/26 | 144 次阅读

  双向晶闸管是由N-P-N-P-N五层半导体材料制成的,对外也引出三个电极,其结构如图所示。双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联,但只有一个控制极。 双向晶闸管的结构特点是怎样的呢,下面我们来举例详细介绍一下。

      双向晶闸管旧称双向可控硅,相当于两个单向晶闸管反向并联而成。双向晶闸管的结构如图6.37所示。从图6.37(a)可以看出,它属于NPNPN五层半导体器件,有3个电极,分别称为第一电极T1、第二电极T2、控制极G,T1、T2又称为主电极。双向晶闸管符号如图6.37 (d)所示,其外形有平板型、螺栓型、塑封型多种,图6.37 (e)所示为小功率塑封晶闸管的外形。

       双向晶闸管的结构特点

双向晶闸管的结构、符号及外形


  为了便于说明问题,我们不妨把图6.37(a)看成是由左右两部分组合而成,如图6.37(b)所示。这样一来,原来的双向晶闸管就被分解成两个PNPN型结构的普通的单向晶闸管了。如果把左边从下往上看的N3-P1-N1-P2部分叫做正向的话,那么右边从下往上看的分就成为反向,它们之间正好是一正一反地并联在一起。我们把这种连接叫做反向并联,从电路功能上可以把它等效成图6.37 (c)。也就是说,一个双向晶 闸管在电路中的作用和两只普通的单向晶闸管反向并联起来是等效的。这也正是双向晶闸 管为什么会有双向控制导通特性的根本原因。
  对于两只反向并联的单向晶闸管来说,因为它们各自都有自己的控制极,所以必须通过两个控制极协调工作,才能达到控制电路的目的。而双向晶闸管却不同,它只有一个控制极,通过这唯一的控制极就能控制双向晶闸管的正常工作。显然,它的触发电路比起两只反向并联的单向晶闸管的触发电路要简单得多。这不仅给设计和制造带来很多方便,而且也使电路的可靠性得到提高,使设备的体积缩小、重量减轻,这是双向晶闸管的一个突出优点。
    双向晶闸管的伏安特性
  如前所述,双向晶闸管在结构上相当于两个单向晶闸管反极性并联,于是它具有两个方向都导通、关断特性,即具有两个方向对称的伏安特性,其特性曲线如图6.38所示。

双向晶闸管的伏安特曲线


  由图可见,双向晶闸管的特性曲线是由一、三 两个象限内的曲线组合成的。第一象限的曲线说明当加到主电极上的电压使T2对T1的极性为正时,我们称为正向电压,并用符号U21表示。当这个电压逐渐增加到等于转折电压UBO时,左边的晶闸管导通见图6.37 (b),这时的通态电流为I21,方向是从T2流向T1。从图中可以看到,触发电流越大,转折电压就越低,这种情形与单向晶闸管的触发导通规律是一致的。
  当加到主电极上的电压使T1对T2的极性为正时,叫做反向电压,并用符号U12表示。当这个电压达到转折电压值时,右边的晶闸管(见图6.37 (b))便触发导通,这时的电流为I12,其方向是从T1到T2。这时双向晶闸管的特性曲线,如图6.38中第三象限所示。
  在上述两种情况,除了加到主电极上的电压和导通电流的方向相反外,它们的触发导通规律是相同的。如果这两个并联连接的管子特性完全相同的话,一、三象限的特性曲线 就应该是对称的。通过对特性曲线的分析可以知道,对双向晶闸管来说,无所谓阳极和阴 极。它的任何一个主电极对一个管子是阳极,对另一个管子就是阴极,反过来也一样。因此,双向晶闸管无论主电极加上的是正向或是反向电压,它都能被触发导通。不仅如此,双向晶闸管还有一个重要的特点,即不管触发信号的极性如何,即不管所加的触发信号电压UG对T1是正向还是反向,都能触发导通。因此可以用交流信号来做触发信号,使它能作为一个交流双向开关使用。
  双向晶闸管的触发电路,通常有两类,一类是双向晶闸管用于调节电压、电流的场合,此时要求触发电路能改变双向晶闸管的导通角的大小,可采用单结晶体管(双基二极管)或双向二极管触发电路;另一类是双向晶闸管用作交流无触点开关的场合,此时双向晶闸管仅需开通和关闭,无须改变其导通角,故触发电路简单,一般只用一只限流电阻直 接用交流信号触发。
  目前,双向晶闸管广泛地应用于交流调压、调速、调光及交流开关等电路中。此外, 还被用于固态继电器和固态接触器中。

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