双向可控硅（TRIAC）：工作原理、四大应用场景与检测方法

双向可控硅（TRIAC）：工作原理、四大应用场景与检测方法

双向可控硅（TRIAC）是一种三端交流开关，也被称为双向晶闸管或双向可控硅。它可以在正向和反向电压下导通，具有独特的开关特性。本文将深入探讨双向可控硅的工作原理及其检测方法，带你了解这一神奇电子元件背后的科学奥秘。通过了解TRIAC的触发特性和相位控制，你可以更好地掌握其在各种应用场景中的运用技巧。

双向可控硅是硅半导体器件，允许电子通过三个电极双向流动。它由四层硅构成，在正向上具有PNPN功能，在负向上具有NPNP功能。具体来说，双向可控硅代表“交流三极管”，通常被归类为可控硅整流器（SCR）和晶闸管。因此，它具有以下关键功能：

• 从低压到中压的功率放大（与其他三极管一样）
• 允许交流电流的双向流动（与SCR和晶闸管不同）
• 具有两种明确的状态 - 开和关（与其他晶闸管类似）
• 导通由门极信号触发（类似于SCR）

这些特点使得双向可控硅在交流电路中作为开关或功率控制单元非常有用。

双向可控硅的电路符号显示了该器件的三个电极，包括两个阳极和一个门极。虽然并非所有的双向可控硅器件都完全采用这种结构，但它们都包含两个晶闸管，通过一个阴极和一个阳极以反并联的方式相连。这意味着两个端子都被标记为阳极，而晶闸管共享一个门极。

尽管双向可控硅的工作原理经常被比作两个反向并联的晶闸管，但双向可控硅的结构（包含N型和P型区域）意味着它们可以在交流波形的两个部分执行开关功能。这意味着，与标准晶闸管不同，双向可控硅可以同时处理电流的正向和反向流动，因此在许多应用中只需要使用一个器件。这也意味着该器件可以在通过端子的极性为正或负时进行导通。然而，触发器触发该器件所需的电流灵敏度在两个端子极性相同时最高。

因此，该器件有四种触发模式，定义如下：

• I+模式：第二个端子电流为正，门极电流为正
• I-模式：第二个端子电流为正，门极电流为负
• III+模式：第二个端子电流为负，门极电流为正
• III-模式：第二个端子电流为负，门极电流为负

双向可控硅需要从门极端触发的功能要求使其成为在中低功率交流电路中创建开关的理想器件。这可以包括灯光、风扇和电机控制，或温度或液位控制系统。

双向可控硅作为开关电路

要使用双向可控硅电路进行交流开关操作，需要完成以下步骤：

• 当开关(SW1)在下面的电路中打开时，双向可控硅保持“关闭”状态，灯泡不通电
• 当开关关闭时，通过门极向双向可控硅发送触发信号，双向可控硅开始导通，切换到“开启”阶段
• 当双向可控硅只接收交流电源时，设备将在每个半波形周期内解锁和重新锁定。这可以控制流经灯泡的电流
• 只有当提供的电流接近零时，双向可控硅才会关闭

调光调压电路

双向触发二极管触发双向可控硅的调光调压电路是典型应用电路的一种。如下图

工作过程：当电路接通交流市电220V后，交流市电便通过负载电阻R1、电位器RP1向电容器C1不断充电，当电容器C1上的充电电压高于双向触发二极管的转折电压时候，此时电容器C便通过双向触发二极管VD向双向可控硅T1的控制极G放电，触发可控硅T1导通。

值得注意的是：改变电位器RP1的阻值便可改变向C1充电的速度，也就改变了双向可控硅的导通角，进而改变通过灯泡的平均电流值，实现连续调光调压的目的。由于双向触发二极管在正、反电压下均能工作。电容容量可以用小一点的，使触发电路的功耗小，这种电路可用作台灯、舞台灯光的调光及电风扇电机的调速之用。

过压保护电路

如图所示，这是由双向触发二极管与双向可控硅组成的过压保护电路。

工作过程：电压正常工作时候，加在双向触发二极管两端的电压小于转折电压，此时VD不导通，同时双向可控硅T1也处于截止状态，输出负载RL可得到正常的供电。一旦供电电压超出限定值时，也就是说瞬态电压超过双向触发二极管转折电压，VD导通并触发双向可控硅T1也导通，使后面的负载RL免受过压损害。

无触点交流开关电路

如下图，这是无触点交流开关电路，可以代替大功率的交流继电器，特点是工作可靠、无火花干扰等。

工作过程：开关管Q1控制触发二极管导通，触发二极管产生触发脉冲，脉冲通过脉冲变压器耦合到双向可控硅T1控制极，控制可控硅导通，这样使得触发电路与主电路没有电气联系。

双向触发二极管与可控硅应用电路还有很多，例如脉冲信号发生器等。

使用数字万用表检测双向可控硅的好坏，可以通过以下步骤进行：

1. 确定引脚
   首先将万用表调至电阻档R×10Ω，测量各引脚间的阻值。找到两个相互导通的引脚，它们分别是主电极T1和门极G，剩余的一个引脚即为T2。

2. 测试触发性能

• 正向测试：将黑表笔接T1，红表笔接T2，此时应显示高阻值。短暂接触G极后，阻值应显著下降并保持不变。
• 反向测试：交换表笔位置，重复上述操作，结果应一致。

如果以上测试均符合预期，则说明双向可控硅正常；否则可能存在故障。

此外，还可以通过检查极间电阻来初步判断：

• T2与T1、T2与G之间的正反向电阻应接近无穷大；
• T1与G之间正反向电阻应在几十欧姆范围内，若异常可能表示损坏。

通过这些方法，可以较为准确地评估双向可控硅的工作状态。

双向可控硅（TRIAC）作为一种重要的电力电子器件，其独特的双向导通特性和简单的控制方式使其在各种交流控制电路中得到广泛应用。通过深入了解其工作原理和应用场景，我们可以更好地利用这一神奇的电子元件，为现代生活带来更多便利和创新。