双向晶闸管

了脱人身 2018-02-17

展开全文

双向晶闸管

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。

中文名

双向晶闸管，双向可控硅

外文名

TRIAC：TRIode AC semiconductor switch

概述

双向晶闸管是由N-P-N

基本信息

双向晶闸管的伏安特性曲

检查方法

双向晶闸管作电子开关使用，

基本信息

双向晶闸管的伏安特性曲线具有对称性，如图所示。

双向晶闸管的伏安特性曲线　由于双向晶闸管正、反特性具有对称性，所以它可在任何一个方向导通，是一种理想的交流开关器件。

结构图

伏安特性曲线

检查方法

检查双向晶闸管的好坏：双向晶闸管作电子开关使用，能控制交流负载(例如白炽灯)的通断，根据白炽灯的亮灭情况，可判断双向晶闸管的好坏。将220V交流电源的任意一端接T2，另一端经过220V、100W白炽灯接T1。触发电路由开关S和门极限流电阻R组成。S选用耐压220VAC的小型钮子开关或拉线开关。R的阻值取100~330Ω，R值取得过大，会减小导通角。

检查步骤：

第一步，先将S断开，此时双向晶闸管关断，灯泡应熄灭。若灯泡正常发光，则说明双向晶闸管T1-T2极间短路，管子报废；如果灯泡轻微发光，表明T1-T2漏电流太大，管子的性能很差。出现上述两种情况，应停止试验。

第二步：闭合S，因为门极上有触发信号，所以只需经过几微秒的时间，双向晶闸管即导通通，白炽灯上有交流电流通过而正常发光。具体工作过程分析如下：在交流电的正半周，设Ua>Ub，则T2为正，T1为负，G相对于T2也为负，双向晶闸管按照T2-T1的方向导通。在交流电的负半周，设Ua<Ub，则T2为负，T1为正，G相对于T2也为正，双向晶闸管沿着T1→T2的方向导通。综上所述，仅当S闭合时灯泡才能正常发光，说明双向晶闸管质量良好。如果闭合时灯泡仍不发光，证明门极已损坏。

注意事项：

(1)本方法只能检查耐压在400V以下的双向晶闸管。对于耐压值为100V、200V的双向晶闸管，需借助自耦调压器把220V交流电压降到器件耐压值以下。

(2)T1和T2的位置不得接反，否则不能触发双向晶闸管。

(3)具体到Ua、Ub中的哪一端接火线(相线)，哪端接零线，可任选。

(4)利用双向晶闸管作电子开关比机械开关更加优越。因为只需很低的控制功率，就能控制相当大的电流，它不存在触点抖动问题，动作速度极快，在关断时也不会出现电弧现象。实际应用时，图5.9.14中的开关S可用固态继电器、干簧继电器、光电继电器等代替。

工作原理

双向晶闸管与单向晶闸管一样，也具有触发控制特性。不过，它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同，这就是无论在阳极和阴极间接入何种极性的电压，只要在它的控制极上加上一个触发脉冲，也不管这个脉冲是什么极性的,都可以使双向晶闸管导通。由于双向晶闸管在阳、阴极间接任何极性的工作电压都可以实现触发控制，因此双向晶闸管的主电极也就没有阳极、阴极之分，通常把这两个主电极称为T1电极和T2电极，将接在P型半导体材料上的主电极称为T1电极，将接在N型半导体材料上的电极称为T2电极。由于双向晶闸管的两个主电极没有正负之分，所以它的参数中也就没有正向峰值电压与反同峰值电压之分，而只用一个最大峰值电压，双向晶闸管的其他参数则和单向晶闸管相同。

构造

尽管从形式上可将双向晶闸管看成两只普通晶闸管的组合，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。小功率双向晶闸管一般采用塑料封装，有的还带散热板。大功率双向晶闸管大多采用RD91型封装。

检测方法

1、判定T1极

由图可见，G极与T2极靠近，距T1极较远。因此，G—T2之间的正、反向电阻都很小。在用 RXl档测任意两脚之间的电阻时，只有在G-T2之间呈现低阻，正、反向电阻仅几十欧，而T1-G、T2-T1之间的正、反向电阻均为无穷大。这表明，如果测出某脚和其他两脚都不通，就肯定是T1极。另外，采用TO—220封装的双向晶闸管，T1极通常与小散热板连通，据此亦可确定T1极。

2、区分G极和T2极

(1) 找出T1极之后，首先假定剩下两脚中某一脚为T2极，另一脚为G极。

(2) 把黑表笔接T2极，红表笔接T1极，电阻为无穷大。接着用红表笔尖把T1与G短路，给 G极加上负触发信号，电阻值应为十欧左右，证明管子已经导通，导通方向为T2一T1。再将红表笔尖与G极脱开(但仍接T1)，若电阻值保持不变，证明管子在触发之后能维持导通状态。

(3) 把红表笔接T2极，黑表笔接T1极，然后使T1与G短路，给G极加上正触发信号，电阻值仍为十欧左右，与G极脱开后若阻值不变，则说明管子经触发后，在T1一T2方向上也能维持导通状态，因此具有双向触发性质。由此证明上述假定正确。否则是假定与实际不符，需再作出假定，重复以上测量。显见，在识别G、T2，的过程中，也就检查了双向晶闸管的触发能力。如果按哪种假定去测量，都不能使双向晶闸管触发导通，证明管于巳损坏。对于lA的管子，亦可用RXl0档检测，对于3A及3A以上的管子，应选RXl档，否则难以维持导通状态。

发展

双向晶闸管的发展现状在我国精管行业发展很快。国内分立器件厂商的主要产品以硅基二极管、三极管和晶闸管为主，国际功率半导体器件的主流主品功率MOS器件只是近年来才有所涉及，且主要为平面栅结构的VDMOS器件，IGBT还处于研发阶段。宽禁带半导体器件主要是以微波功率器件(SiCMESFET和GaNHEMT)为主，尚未有针对市场应用的宽禁带半导体产品器件的产品研发。

产品分类

一、普通二极管、三极管国内的自给率已经很高，但是在高档的功率二极管，大部分还依赖进口，国内的产品性能还有不小的差距。

二、ABB晶闸管类器件产业成熟，种类齐全，普通晶闸管、快速晶闸管、超大功率晶闸管、光控晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、高频晶闸管都能生产。中国南车集团当前可以生产6英寸、4000A、8500V超大功率晶闸管，居世界领先水平，已经在我国的机车上大量使用，为我国的铁路现代化建设做出了贡献。

三、在功率管领域，逐步有国内的企业技术水平上升到MOS工艺，MOSFET的产业有一定规模，进入21世纪后，这类器件的产品已批量进入市场，几十安培、200V的器件在民用产品上获得了广泛应用，进口替代已然开始。

四、IGBT、FRD（快恢复二极管）已经有所突破，FRD初见规模。IGBT从封装起步向芯片设计制造发展，从PT结构向NPT发展，沟槽工艺正在开发中。IGBT产品进入中试阶段，

五、在电源管理领域，2008年前十名都见不到国内的企业。

产业链

一、设计：国内IGBT还处于研制阶段，还没有商品化的IGBT投入市场，我国IGBT芯片的产业化道路比较漫长。目前国内的民营和海归人士设立的公司已经研发出了低端的IGBT产品，如常州宏微、嘉兴斯达。南车集团就不说了。

二、制造：IGBT对于技术要求较高，国内企业还没有从事IGBT生产。考虑到IP保护以及技术因素的限制，外资IDM厂商也没有在国内进行IGBT晶圆制造和封装的代工。华虹NEC和成芯的8寸线、华润上华和深圳方正的6寸线均可提供功率器件的代工服务。

三、封装：我国只有少数企业从事中小功率IGBT的封装，而且尚未形成规模化生产，在IGBT芯片的产业化以及大功率IGBT封装领域的技术更是一片空白。

变化

一、BCD工艺已从无到有，从低压向高压发展，从硅基向SOI基发展。