雙向可控硅的工作原理
雙向可控硅亦稱為雙向品閘管,其內部是一個N1P1N2P2N3的五層結構,為三端元件,它有三個電極:主電極A1,主電極A2和控制極(或稱門極)G,亦為一閘極控制開關。無論從結構還是特性來看,都可以把它看成是一對反向并聯(lián)的普通可控硅,其結構、等效電路及符號如圖3所示。
雙向可控硅的基本指控電路如圖4所示。它的主電極A2、A1與控制對象(負載)RL串聯(lián),相當于一個無觸點開關。這個開關的“通”或“斷”受控制極G上的信號ug(稱為觸發(fā)信號)的控制。當主電極A2、A1間有電壓(u≠0)時,在觸發(fā)信號ug出現(xiàn)的瞬間,雙向可控硅A2、A1間便會導通,相當于開關的閉合狀態(tài)。而且一旦導通以后,即使ug喜愛歐式,也能保持導通狀態(tài),知道u=0或主電極與負載串聯(lián)電路中的電流減小到某一值,它才截止。截止后相當于開關的斷開狀態(tài)。這樣便可以用控制極上的小電流信號去控制主電極回路中的大電流。
一般說來,無論雙向可控硅兩個主電極A2、A1間電壓極性如何,只要在控制極上加一定幅度的正、負脈沖,都能使其導通。所以i表示主電極中的電流,u表示A2、A1之間的電壓,則兩者之間的函數(shù)關系圖像(稱為伏安特性曲線)如圖4所示。由該曲線可知,雙向可控硅在第Ⅰ象限和第Ⅲ象限具有基本相同的對稱性能。
按照主電極上的電壓u和控制極上的觸發(fā)脈沖電壓ug的極性,結合伏安特性曲線,雙向可控硅可以分為四種觸發(fā)方式,定義如下:
(1) I+觸發(fā):在特性曲線第Ⅰ象限(A2為正),控制極相對A1為正的觸發(fā)。
(2) I-觸發(fā):在特性曲線第Ⅰ象限(A2為正),控制極相對A1為負的觸發(fā)。
(3) Ⅲ+ ,觸發(fā):在特性曲線第Ⅲ象限(A2為負),控制極相對A1為正的觸發(fā)。
(4) Ⅲ-觸發(fā):在特性曲線第Ⅲ象限(A2為負),控制極相對A1為負的觸發(fā)。
在這四種觸發(fā)方式中,I+和Ⅲ-具有較高的靈敏度,是常用的兩種觸發(fā)方式。在新型電熱電動器具控制電路中,加在各雙向可控硅控制極上的觸發(fā)信號由單片微電腦或集成電路輸出。有的輸出一個連續(xù)的正(或負〉電壓信號,有的輸出一連串與50Hz正弦交流電源同步的過零觸發(fā)脈沖。前者稱為電位觸發(fā),而后者則稱為脈沖觸發(fā)。它們的波形分別如圖5和圖6.