电子设计制作基础：双向晶闸管的结构和伏安特性

5.10.1　双向晶闸管的结构和伏安特性

一、双向晶闸管的结构特点

图5-39　双向晶闸管的结构、符号及外形

双向晶闸管旧称双向可控硅，相当于两个单向晶闸管的反极并联而成。双向晶闸管的结构如图5-39所示，从图5-39（a）可以看出，它是属于NPNPN五层半导体器件，有三个电极，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5-39(d)所示，其外形有平板型、螺栓型、塑封型多种，图5-39(e)所示为小功率塑封晶闸管的外形。

为了便于说明问题，我们不妨把图5-39(a)看成是由左右两部分组合而成的，如图5-38(b)。这样一来，原来的双向晶闸管就被分解成两个P—N—P—N型结构的普通的单向晶闸管了。如果把左边从下往上看的P₁—N₁—P₂—N₂部分叫做正向的话，那么右边从下往上看的N₃—P₁—N₃—P₂部分就成为反向，它们之间正好是一正一反地并联在一起，我们把这种联接叫做反向并联。因此，从电路功能上可以把它等效成图5-39(c)。也就是说，一个双向晶闸管在电路中的作19是和两只普通的单向晶闸管反向并联起来等效的。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的协调工作，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，通过这惟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，设备的体积缩小，重量减轻，这是双向晶闸管的一个突出的优点。

二、双向晶闸管的伏安特性(www.xing528.com)

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5-40所示。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的极性为正压时，我们称为正向电压，并19符号U₂₁表示。当这个电压逐渐增加到等于转折电压U_BO时，图5-39(b)左边的晶闸管导通，这时的通态电流I_2l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㈦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19符号U₁₂表示。当这个电压达到转折电压值时，图5-39(b)右边的晶闸管便触发导通，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5-40中第三象限所示。

图5-40　双向晶闸管的伏安特性曲线

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却是相同的。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。在图5-39(b)中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，不管触发信号的极性如何，即不管所加的触发信号电压U_G对T₁是正向还是反向，都能触发导通。也就是可以19交流信号来做触发信号，使它能作为一个交流双向开关使19。

双向晶闸管的触发电路，通常有两类，一类是双向晶闸管19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19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19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19一只限流电阻直接引19交流信号触发。

目前，双向晶闸管广泛地应19于交流调压、调速、调光及交流开关等电路中。此外，还被19于固态继电器和固态接触器中。