双向晶闸管交流调压电路分析
双向晶闸管原理及在交流调压电路中的应用
Ａ
另外在 阳极和 阴极 加反 向电压 ， 晶闸管 也会 关断 。 双 向晶闸管相当于两个单 向晶闸管的反向并联 （ ２ ， 图 ） 但 只有一个控制极 。这样 ， 向晶闸管在 正、 双 反两个方 向上 都能 够控制导 电， 而单 向晶闸管却是一种可控 的单方 向导 电器件 。
ｆ向 性 反特
特 性 曲线
ｃ 作腮 ）工
管 的控制 极， 使管子在正 、 负半周 内对称地 导通 一次 。改变 Ｒ Ｐ的阻值 ， 就改变 了Ｃ ５的充电速度 ， 也就改变 了双 向晶 闸管 的 导通 角， 相应地 改变 了负载 Ｒ Ｌ上 的交流 电压 ， 实现了交流调 压 。从结构上来说 ， Ｔ双 向触发二极管是 一种 没有控制极 的 Ｓ
证 在 低 输 出 电 压 下 双 向 晶 闸管 仍 能 导 通 。适 当 调 节 Ｒ 就 可 ４， 以得 到较 低 的 起 调 电压 。
ｔ
．
ｃ ＾●、
电感 Ｌ串联在主 电路上 ， 对突变 电流呈现很 大的阻抗， 起 到了平滑 滤波 作用 ； 、 支路并联在 电源线上 ， 高频干扰 Ｒ１Ｃ１ 将
ｌ
符 号
Ａ
ｂ ）结构
调 压 器 电 路 主 要 由阻 容 移 相 电路 和 双 向 晶 闸 管 图 ） Ｒ ５构成阻容移相 电路 。合上 电源开关
Ｓ， 流 电源 电压 通 过 Ｒ５ Ｒ 交 、 Ｐ向 电容 器 Ｃ 充 电 ， 电容 器 Ｃ ５ 当 ５
两端 的电压上 升到略高于双 向触发二极管 Ｓ Ｔ的转折 电压 时， Ｓ Ｔ和双 向晶闸管 ＶＳ相继导通 ， 负载 Ｒ Ｌ得 电工作 。当交流 电
【腿 ，
双向晶闸管剖析
2、图形符号
主电极
T2
G G
T1
G
门极
VT
T1
主电极
第八页，共33页。
常见(chánɡ jiàn)双向晶闸管的外 形
主电极 T2
G 门极
T1 主电极
螺栓(luóshuān)式 塑封式 平板式
双向晶闸管从外观上看，和普通 晶闸管一样，有小功率塑封型、 大功率螺栓型和特大功率平板型 。一般(yībān)调光台灯、吊扇 无级调速等多采用塑封型。
第十三页，共33页。
三、双向晶闸管的触发(chùfā)方式
双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发 。主电压和触发电压相互配合，可以得到四种触发方式：
（1）Ⅰ+触发方式
阳极(yángjí)电压为第一阳 极(yángjí) T1为正，T2为负 ；门极电压是G为正，特性 曲线在第Ⅰ象限，为正触发 。
第三页，共33页。
双向晶闸管
教学目标 【知识目标】掌握双向晶闸管的结构及工作特 性
【能力目标】培养学生“做中学”的探索性思 维
教学重点和难点(nádiǎn) 【重点】双向晶闸管的导通关断条件
第四页，共33页。
知识回顾(huígù) 闸管种类
普通(pǔtōng)晶闸管 双向晶闸管 快速晶闸管 可关断晶闸管 光控晶闸管 逆导晶闸管
小结(xiǎojié)
1、双向晶闸管的符号
T2 主电极
V
2、双向晶闸管的导通关断条件 导通条件：（两个条件均需满足）
G
门极
T1
主电极
主门电极极与主(di电àn极jí)(与di主àn电jí)极之间(di加àn足jí)够之重正间点(向加zh或ò足ng反够diǎ向正n)电、向难压或点方向电压
双向晶闸管的作用
双向晶闸管的作用双向晶闸管（Bilateral Triode Thyristor，简称BTT）是一种特殊类型的晶闸管，它具有双向导通的特性，能够同时在正向和反向导通电流。
双向晶闸管在电子器件中起着重要的作用，它在电力控制、电流保护、电压变换等领域都有广泛的应用。
本文将对双向晶闸管的作用进行讨论。
双向晶闸管的主要作用之一是电力控制。
它能够实现对交流电的控制，通过控制晶闸管的触发角，可以改变电流的导通时间，从而调整负载电流的大小。
这使得双向晶闸管成为交流电调光、电子变压器、温度控制器等电力控制装置的关键元件。
例如，在交流调光系统中，双向晶闸管可以根据调光信号的强弱来控制灯光的明暗程度，实现灯光的调节。
双向晶闸管的电力控制作用使得我们可以方便地控制交流电的大小和形状，提高了电力系统的灵活性和效率。
双向晶闸管还有一个重要的作用是电流保护。
在电力系统中，电流的过大或过小都可能对设备和电路造成损害，甚至引发事故。
双向晶闸管可以通过监测电流的大小来实现过电流保护。
当电流超过设定值时，双向晶闸管会自动断开电路，以保护设备的安全运行。
例如，在电力系统中，如果电流突然增大，双向晶闸管可以快速反应并切断电路，避免过电流对设备和线路造成损坏。
双向晶闸管的电流保护作用可以有效地保护电力设备和电路的安全运行。
双向晶闸管还可以实现电压变换的作用。
在电力系统中，有时需要将交流电的电压从一个值变换到另一个值。
双向晶闸管可以通过控制导通的时间来实现电压的变换。
当双向晶闸管导通时，电压通过电源和负载，实现电压的变换。
例如，在交流变压器中，通过控制双向晶闸管的导通时间，可以实现输入电压和输出电压的变换。
双向晶闸管的电压变换作用使得我们可以方便地实现交流电压的变换，满足不同电器设备的需求。
除了以上的作用，双向晶闸管还可以用于电压调节、电流补偿、电压逆变等领域。
它的双向导通特性使得其在交流电路中具有独特的应用优势。
双向晶闸管广泛应用于家用电器、电力设备、电子仪器等领域，为我们的生活和工作提供了便利。
关于双向晶闸管常见问题
同学：老师，双向晶闸管看起来与单向晶闸管的外形差不多，也有三个电极（图 2 ），它的主要工作特性是什么呢？教师：双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联（图3 ），但只有一个控制极。
这样，双向晶闸管在正、反两个方向上都能够控制导电，而单向晶闸管却是一种可控的单方向导电器件。
给双向晶闸管的控制极加正的或负的触发脉冲，都能使管子触发导通。
这样，触发电路的设计就具有很大的灵活性，可以采用多种不同的触发方式。
此外，双向晶闸管的两个主电极不再分为阳极和阴极，而是称为第一电极T1 和第二电极T2 。
双向晶闸管在电路中不能用作可控整流元件，主要用来进行交流调压、交流开关、可逆直流调速等等。
同学：双向晶闸管触发电路（图1 ）中，使用了双向触发二极管，我们过去没有听说过这种管子，这是一种什么样的器件呢？老师：双向触发二极管（图4 ）从结构上来说，是一种没有控制极的晶闸管，我们可以把它看成是两个二极管的反向并联。
这样，无论在双向触发二极管的两极之间外加什么极性的电压，只要电压的数值达到管子的转折电压值，就能使它导通。
值得注意的是，双向触发二极管的转折电压较高，一般在20 ～40V 范围。
同学：老师，您给我们讲讲双向触发二极管组成的双向晶闸管触发电路的工作原理吧。
老师：调压器电路主要由阻容移相电路和双向晶闸管两部分组成。
我们单独画出这两部分电路（图5 ），R5 、RP 和C5 构成阻容移相电路。
合上电源开关S ，交流电源电压通过R5 、RP 向电容器C5 充电，当电容器C5 两端的电压上升到略高于双向触发二极管ST 的转折电压时，ST 和双向晶闸管VS 相继导通，负载RL 得电工作。
当交流电源电压过零瞬间，双向晶闸管自行关断，接着C5 又被电源反向充电，重复上述过程。
分析电路时，大家应该意识到，触发电路是工作在交流电路中的，交流电压的正、负半周分别会发出正、负触发脉冲送到双向晶闸管的控制极，使管子在正、负半周内对称地导通一次。
双向晶闸管原理及检测
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。
目录∙如何检查双向晶闸管的好坏∙浅谈双向晶闸管的结构及工作原理∙双向晶闸管的发展现状∙双向晶闸管组成的交流调压电路图如何检查双向晶闸管的好坏∙如何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。
下面个绍检查步骤：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。
双向晶闸管的结构及工作原理
双向晶闸管的结构及工作原理
当双向晶闸管处于导通状态时，施加在A2与A1之间的电压是正向的，内部的P-N结是反向偏置的。
此时，由于双向晶闸管的导通特性，电流从
K1向K2方向流动，即A1/A2极对换。
当施加在K1与K2之间的电压是正向的时候，致使结P-N-P-N极化为
正向偏置，使双向晶闸管导通，并且电流沿着原来的方向从A1到A2流动。
当双向晶闸管处于导通状态时，施加在K2与K1之间的电压是正向的，内部的P-N结是反向偏置的。
此时，由于双向晶闸管的导通特性，电流从
A2向A1方向流动，即K1/K2极对换。
需要注意的是，双向晶闸管导通的条件是施加在A1与A2之间的电压
是正向的，施加在K1与K2之间的电压是正向的。
否则，双向晶闸管处于
封锁状态。
1.双向导通性：双向晶闸管能够同时在正向和反向导通，适用于交流
电路的开关控制和电能控制。
它可以在两个方向上导通，而传统的晶闸管
只能在一个方向上导通。
2.较高的导通能力：双向晶闸管的导通能力较高，能够承受较大的电
流和电压。
3.快速响应速度：由于双向晶闸管具有晶闸管的导通特性，具有较快
的响应速度和较低的开关损耗。
4.适用范围广：双向晶闸管在电力调节、交流电机控制、逆变器、照
明控制等领域有广泛应用。
总结来说，双向晶闸管采用了开关管和晶闸管的结合，具有双向导通的特性。
它的结构由四个层组成，通过正向或者反向的电压施加，能够在两个方向上导通电流。
它适用于交流电路的开关控制和电能控制。
晶闸管交流调功器的基本原理及其与交流调压器的区别1
一
ＵＳ
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０
一
Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ ｋ ／ Ｖ
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Ｖ —
Ｖ
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厂 ＼ 八 八 八
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பைடு நூலகம்
Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ
Ｖ
１ １ ０ ２ ｌ
图 １交流调功器的ｔ电路
交流 调功器与相控式交 流调压器 的区别在于 两者的控制 疗 式不 同。 调功器采用通断式控制方式 ， 调压器则采用移相触发控制 方式 。调功器各支路的晶闸管连续导通几个周期后又持续截止一 段时间。在 晶闸管导通期 间， 负载电压与电源 电压相同 ， 晶闸管截 止时各相负载电压为 ０ 。通过晶闸管周期性地通断可 以调节负载 的功率。设交流电源电压 的周期为 Ｔ ， 晶闸管的通断周期 为 Ｔ ， 其
态平均电流 Ｉ ， 应满足按以下公式得出的计算值：
＿ （１ 孓 ２
时值较大时， 晶体管导通， 集电极输出电压 Ｉ １ 。 为０ ， 没有脉冲输 。
只有在梯形波电压很小 ， 也就是在电源电压 的过零点附近时 ， 由于 基极 电位过低 ， 晶体管才处 于截止状态 ， 此时其集 电极 电压 ｕ ， 为 高电平 ， 向晶闸管输出触发脉 冲。主电路 电源电压每一个半周 ， 在
工作模式使电源电压断断续续地加在 负载上 ， 只适合在 时间常数 很大 的负载中应用 ， 如温度控制系统。 对于照明 、 电力传 动等负载 是不能采用的 。 这种 电子式调功器 的电压和 电流的测量也不能使
用普通的 电压表和电流表。另外 ， 交流调功器输 出电压 的调节是 通过改变每周期 中输 出正弦波 的个数 即改 变 ｎ来实 现的 ， ｎ只能 是整数 ， 所 以输 出电压 的调节 实际 上是有梯度 （ 即便这 个梯度较 小） 而不 是 完 全 平 滑 连 续 的 。 交流调功 器中晶闸管 电流的计算要 以晶闸管导通 期间 的电 流为依据 ， 而不 能按一个 工作周期 （ Ｔ ｃ ） 中的平均 电流 ， 如果 晶闸 管导通时负载的相 电流有效值为 Ｉ ， 则此时流过每一个 晶闸管的 电流有效 值为 ｘ ／ ２ Ｉ 根 据晶闸管 电流计算 的原则 ， 晶 闸管 的通
双向晶闸管交流调压电路分析
双向晶闸管交流调压电路分析双向晶闸管交流调压电路分析同学：老师，双向晶闸管看起来与单向晶闸管的外形差不多，也有三个电极（图2 ），它的主要工作特性是什么呢？教师：双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联（图3 ）,但只有一个控制极。
这样，双向晶闸管在正、反两个方向上都能够控制导电，而单向晶闸管却是一种可控的单方向导电器件。
给双向晶闸管的控制极加正的或负的触发脉冲，都能使管子触发导通。
这样，触发电路的设计就具有很大的灵活性，可以采用多种不同的触发方式。
此外，双向晶闸管的两个主电极不再分为阳极和阴极，而是称为第一电极T1和第二电极T2。
双向晶闸管在电路中不能用作可控整流元件，主要用来进行交流调压、交流开关、可逆直流调速等等。
同学：双向晶闸管触发电路（图1 ）中，使用了双向触发二极管，我们过去没有听说过这种管子，这是一种什么样的器件呢？老师：双向触发二极管（图4 ）从结构上来说，是一种没有控制极的晶闸管，我们可以把它看成是两个二极管的反向并联。
这样，无论在双向触发二极管的两极之间外加什么极性的电压，只要电压的数值达到管子的转折电压值，就能使它导通。
值得注意的是，双向触发二极管的转折电压较高，一般在20〜40V范围。
同学：老师，您给我们讲讲双向触发二极管组成的双向晶闸管触发电路的工作原理吧。
老师：调压器电路主要由阻容移相电路和双向晶闸管两部分组成。
我们单独画出这两部分电路（图5 ）, R5、RP 和C5构成阻容移相电路。
合上电源开关S ,交流电源电压通过R5、RP向电容器C5充电，当电容器C5两端的电压上升到略高于双向触发二极管ST的转折电压时，ST和双向晶闸管VS相继导通，负载RL得电工作。
当交流电源电压过零瞬间，双向晶闸管自行关断，接着C5又被电源反向充电，重复上述过程。
分析电路时，大家应该意识到，触发电路是工作在交流电路中的，交流电压的正、负半周分别会发岀正、负触发脉冲送到双向晶闸管的控制极，使管子在正、负半周内对称地导通一次。
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双向晶闸管交流调压电路分析
双向晶闸管交流调压电路分析
同学：老师，双向晶闸管看起来与单向晶闸管的外形差不多，也有三个电极（图2 ），它的主要工作特性是什么呢？
教师：双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联（图3 ），但只有一个控制极。
这样，双向晶闸管在正、反两个方向上都能够控制导电，而单向晶闸管却是一种可控的单方向导电器件。
给双向晶闸管的控制极加正的或负的触发脉冲，都能使管子触发导通。
这样，触发电路的设计就具有很大的灵活性，可以采用多种不同的触发方式。
此外，双向晶闸管的两个主电极不再分为阳极和阴极，而是称为第一电极T1 和第二电极T2 。
双向晶闸管在电路中不能用作可控整流元件，主要用来进行交流调压、交流开关、可逆直流调速等等。
同学：双向晶闸管触发电路（图 1 ）中，使用了双向触发二极管，我们过去没有听说过这种管子，这是一种什么样的器件呢？
老师：双向触发二极管（图 4 ）从结构上来说，是一
种没有控制极的晶闸管，我们可以把它看成是两个二极管的反向并联。
这样，无论在双向触发二极管的两极之间外加什么极性的电压，只要电压的数值达到管子的转折电压值，就能使它导通。
值得注意的是，双向触发二极管的转折电压较高，一般在20 ～40V 范围。
同学：老师，您给我们讲讲双向触发二极管组成的双向晶闸管触发电路的工作原理吧。
老师：调压器电路主要由阻容移相电路和双向晶闸管两部分组成。
我们单独画出这两部分电路（图 5 ），R5 、RP 和C5 构成阻容移相电路。
合上电源开关S ，交流电源电压通过R5 、RP 向电容器C5 充电，当电容器C5 两端的电压上升到略高于双向触发二极管ST 的转折电压时，ST 和双向晶闸管VS 相继导通，负载RL 得电工作。
当交流电源电压过零瞬间，双向晶闸管自行关断，接着C5 又被电源反向充电，重复上述过程。
分析电路时，大家应该意识到，触发电路是工作在交流电路中的，交流电压的正、负半周分别会发出正、负触发脉冲送到双向晶闸管的控制极，使管子在正、负半周内对称地导通一次。
改变R P 的阻值，就改变了C5 的充电速度，也就改变了双向晶闸管的导通角，相应地改变了负载RL 上的交流电压，实现了交流调压。
同学：您刚刚画出的电路图（图 5 ）是不是可以直接作交流调压器使用呢？
老师：可以。
这就是一个简易型调压器，在要求不高的场合（如灯具调光）完全可以使用。
这种调压器的缺点有两个：一是负载RL 上的电压不能从零伏起调，最低只能调到20V 。
当RP 调到最大值时，C5 充电速度变得很慢，以致在交流电压的半个周期时间内，C5 上的电压还来不及上升到双向触发二极管的转折电压，双向晶闸管就不能导通。
为了克服这一缺陷，增加了由R4 、C4 和R6 组成的另一条阻容移相电路（图 1 ）。
当RP 调到极限值以上时，C4 上的电压可经R6 向C5 充电，使C5 上的电压达到双向触发二极管的转折电压，以保证在低输出电压下双向晶闸管仍能导通。
适当调节R4 ，就可以得到较低的起调电压。
另一个缺点是双向晶闸管导通瞬间的突变电流形成的脉冲干扰，会影响调幅收音机和一些通信设备的正常工作，简易型调压器不能抑制这种脉冲干扰。
同学：怎么抑制晶闸管导通瞬间产生的电磁干扰呢？
老师：可以利用滤波电路。
大家再看电路图（图 1 ）。
电感L 串联在主电路上，对突变电流呈现很大的阻抗，起到了平滑滤波作用；R1 、C1 支路并联在电源线上，将高频干扰电流旁路。
此外，与负载R L 并联的R2 、C3 支路进一步滤除了负载电流突变产生的脉冲干扰。
这样，由于
采用了双重滤波电路，起到了较强的抑制干扰的作用。
同学：调压器的氖管闪光电路的原理我还不太明白。
老师：由二极管VD 、氖管ND 、电容器C2 和电阻R3 组成了氖管闪光指示电路，它并联在负载两端，负载RL 两端的交流电压，经二极管VD 半波整流后得到的半波脉动直流电压给C2 充电，当C2 上的电压达到氖管的导通电压时，C2 通过氖管迅速放电，使氖管闪亮一下。
C2 放电后又继续被充电，氖管就会不停地闪亮。
同学：我提个问题。
如果手头上没有双向触发二极管，可以用哪些元器件代换呢？
老师：问题提得很好。
双向晶闸管触发电路的形式是多种多样的。
我举几种电路方案供同学们参考。
一种是用试电笔里的氖管替换双向触发二极管（图 6 ），当C5 上的电压上升到氛管的导通电压时，双向晶闸管就会被触发导通。
另一种是用两个NPN 型三极管反向串联（基极开路）代替双向触发二极管（图7 ），调压效果还不错。
再有一种是用RC 电路取代双向触发二极管（图8 ），调压效果要差一些，在对调压器性能要求不高的情况下可以使用。
同学：双向晶闸管能不能也采用单结晶体管张弛振荡器组成的触发电路呢？
老师：大家知道，双向晶闸管的特点是不论给它的控制极加上正的或负的触发脉冲都能使它导通，所以，单结晶体管张弛振荡器同样可以作为双向晶闸管的触发电路（图
9 ）。
这种触发电路调压效果很好，只是电路比较复杂。
由于单结晶体管张弛振荡器必须由直流电源供电，所以应用桥式整流电路得到全波脉动直流电压，再经过稳压管VD 削波成为梯形波电压，为张弛振荡器供电。
同学：为什么使用梯形波电压而不用滤波电容器得到平滑的直流电压呢？
老师：一定要用梯形波电压，绝对不能使用平滑的直流电压。
这是为了能使触发脉冲与交流电源同步。
经过全波整流、稳压管削波后得到的梯形波电压与主电路电压是同步变化的，即二者同时经过零值，同时上升，同时下降。
这样，当晶闸管上承受的主电压过零时，与之相应的每一个梯形波电压的前沿都从零值开始上升，电容器 C 在每个梯形波电压作用下的第一次充电都是以Uc 为零开始，并经过相同的时间充电到使Uc 等于单结晶体管的峰点电压Up ，使单结晶体管导通而放电，正是在这一放电瞬间输出的第一个尖脉冲使晶闸管导通。
总之，双向晶闸管触发电路必须包括三个基本环节：同步电压发生器（产生梯形波同步电压）；触发脉冲形成器（单
结晶体管触发电路）和移相控制器（电位器RP ）。