雙向晶閘管結構符號及伏安特性曲線

 雙向晶閘管結構符號及伏安特性曲線
雙向晶閘管是由N-P-N-P-N五層半導體材料制成的，對外也引出三個電極，其結構如圖所示。雙向晶閘管相當于兩個單向晶閘管的反向并聯，但只有一個控制極。 雙向晶閘管的結構特點是怎樣的呢，下面我們來舉例詳細介紹一下。
雙向晶閘管舊稱雙向可控硅，相當于兩個單向晶閘管反向并聯而成。雙向晶閘管的結構如圖6.37所示。從圖6.37(a)可以看出，它屬于NPNPN五層半導體器件，有3個電極，分別稱為第一電極T1、第二電極T2、控制極G,T1、T2又稱為主電極。雙向晶閘管符號如圖6.37 (d)所示，其外形有平板型、螺栓型、塑封型多種，圖6.37 (e)所示為小功率塑封晶閘管的外形。
雙向晶閘管的結構特點

雙向晶閘管的結構、符號及外形
為了便于說明問題，我們不妨把圖6.37(a)看成是由左右兩部分組合而成，如圖6.37(b)所示。這樣一來，原來的雙向晶閘管就被分解成兩個PNPN型結構的普通的單向晶閘管了。如果把左邊從下往上看的N3-P1-N1-P2部分叫做正向的話，那么右邊從下往上看的分就成為反向，它們之間正好是一正一反地并聯在一起。我們把這種連接叫做反向并聯，從電路功能上可以把它等效成圖6.37 (c)。也就是說，一個雙向晶 閘管在電路中的作用和兩只普通的單向晶閘管反向并聯起來是等效的。這也正是雙向晶閘 管為什么會有雙向控制導通特性的根本原因。
對于兩只反向并聯的單向晶閘管來說，因為它們各自都有自己的控制極，所以必須通過兩個控制極協調工作，才能達到控制電路的目的。而雙向晶閘管卻不同，它只有一個控制極，通過這唯一的控制極就能控制雙向晶閘管的正常工作。顯然，它的觸發電路比起兩只反向并聯的單向晶閘管的觸發電路要簡單得多。這不僅給設計和制造帶來很多方便，而且也使電路的可靠性得到提高，使設備的體積縮小、重量減輕，這是雙向晶閘管的一個突出優點。
雙向晶閘管的伏安特性
如前所述，雙向晶閘管在結構上相當于兩個單向晶閘管反極性并聯，于是它具有兩個方向都導通、關斷特性，即具有兩個方向對稱的伏安特性，其特性曲線如圖6.38所示。

雙向晶閘管的伏安特曲線
由圖可見，雙向晶閘管的特性曲線是由一、三 兩個象限內的曲線組合成的。第一象限的曲線說明當加到主電極上的電壓使T2對T1的極性為正時，我們稱為正向電壓，并用符號U21表示。當這個電壓逐漸增加到等于轉折電壓UBO時，左邊的晶閘管導通見圖6.37 (b),這時的通態電流為I21，方向是從T2流向T1。從圖中可以看到，觸發電流越大，轉折電壓就越低，這種情形與單向晶閘管的觸發導通規律是一致的。
當加到主電極上的電壓使T1對T2的極性為正時，叫做反向電壓，并用符號U12表示。當這個電壓達到轉折電壓值時，右邊的晶閘管(見圖6.37 (b))便觸發導通，這時的電流為I12，其方向是從T1到T2。這時雙向晶閘管的特性曲線，如圖6.38中第三象限所示。
在上述兩種情況，除了加到主電極上的電壓和導通電流的方向相反外，它們的觸發導通規律是相同的。如果這兩個并聯連接的管子特性完全相同的話，一、三象限的特性曲線 就應該是對稱的。通過對特性曲線的分析可以知道，對雙向晶閘管來說，無所謂陽極和陰 極。它的任何一個主電極對一個管子是陽極，對另一個管子就是陰極，反過來也一樣。因此，雙向晶閘管無論主電極加上的是正向或是反向電壓，它都能被觸發導通。不僅如此，雙向晶閘管還有一個重要的特點，即不管觸發信號的極性如何，即不管所加的觸發信號電壓UG對T1是正向還是反向，都能觸發導通。因此可以用交流信號來做觸發信號，使它能作為一個交流雙向開關使用。
雙向晶閘管的觸發電路，通常有兩類，一類是雙向晶閘管用于調節電壓、電流的場合，此時要求觸發電路能改變雙向晶閘管的導通角的大小，可采用單結晶體管(雙基二極管)或雙向二極管觸發電路;另一類是雙向晶閘管用作交流無觸點開關的場合，此時雙向晶閘管僅需開通和關閉，無須改變其導通角，故觸發電路簡單，一般只用一只限流電阻直 接用交流信號觸發。
目前，雙向晶閘管廣泛地應用于交流調壓、調速、調光及交流開關等電路中。此外, 還被用于固態繼電器和固態接觸器中。