為了控制交流電路中的強大負載，經常使用 電磁繼電器.由於容易燃燒、焊接，這些設備的觸點組成為不可靠性的額外來源。此外，在切換過程中可能產生火花似乎是一個缺點，在某些情況下需要額外的安全措施。因此，電子鑰匙看起來更可取。這種鍵的選項之一是在三端雙向可控矽開關上執行。
什麼是雙向可控矽以及為什麼需要它
在電力電子中，其中一種類型通常用作受控開關元件。 晶閘管 - 三位一體。他們的優勢：
- 沒有聯絡小組；
- 缺少旋轉和移動的機械元件；
- 重量和尺寸小；
- 長資源，與開關週期數無關；
- 低成本;
- 高速和安靜的操作。
但是當在交流電路中使用三極管時，它們的單向傳導就成了一個問題。為了使三極管在兩個方向上通過電流，必須採用將兩個同時控制的三極管反向並聯的技巧。為了便於安裝和減小尺寸，將這兩個 SCR 組合在一個外殼中似乎是合乎邏輯的。而這一步是在 1963 年採取的，當時蘇聯科學家和通用電氣專家幾乎同時提交了對稱三極管 - 三端雙向可控矽開關的發明申請（在外國術語中，三端雙向可控矽開關，三端雙向可控矽 - 三極管用於交流電）。
事實上，三端雙向可控矽開關並不是字面上放在一個案例中的兩個三極管。
整個系統是在具有不同 p 和 n 電導帶的單晶上實現的，這種結構不是對稱的（儘管三端雙向可控矽開關的電流-電壓特性相對於原點是對稱的，並且是鏡像的 I-V 特性）三極管）。這是三端雙向可控矽開關和兩個三極管之間的根本區別，每個三極管都必須由相對於陰極的正極電流控制。
三端雙向可控矽開關在傳輸電流的方向上沒有陽極和陰極，但相對於控制電極，這些結論是不等價的。在文獻中可以找到術語“條件陰極”（MT1，A1）和“條件陽極”（MT2，A2）。它們便於描述三端雙向可控矽開關的操作。
當施加任何極性的半波時，設備首先被鎖定（CVC 的紅色部分）。此外，與三極管一樣，當正弦波的任何極性（藍色部分）超過閾值電壓電平時，可能會觸發三端雙向可控矽開關。在電子鑰匙中，這種現象（dynistor effect）是相當有害的。選擇操作模式時必須避免。三端雙向可控矽開關的打開是通過向控制電極施加電流來實現的。電流越大，鑰匙越早打開（紅色虛線區域）。該電流是通過在控制電極和條件陰極之間施加電壓來產生的。該電壓必須為負或與施加在 MT1 和 MT2 之間的電壓具有相同的符號。
在某個電流值下，三端雙向可控矽開關立即打開並像普通二極管一樣運行 - 直至阻塞（綠色虛線和實線區域）。技術的改進導致完全解鎖三端雙向可控矽開關所消耗的電流減少。對於現代修改，最高可達 60 mA 及以下。但是，在實際電路中減少電流不應該得意忘形——這會導致三端雙向可控矽開關的不穩定打開。
與傳統的三極管一樣，當電流下降到某個極限（幾乎為零）時，就會發生閉合。在交流電路中，這發生在下一次通過零時，之後需要再次施加控制脈衝。在直流電路中，可控矽的關斷需要繁瑣的技術解決方案。
特點和限制
在切換無功（感性或容性）負載時使用三端雙向可控矽開關是有限制的。在 AC 電路中存在這樣的消費者時，電壓和電流相位相對於彼此發生偏移。轉變的方向取決於反應性的性質和幅度 - 關於無功分量的值.已經說過，三端雙向可控矽開關會在電流通過零的那一刻關閉。而此時 MT1 和 MT2 之間的張力可能相當大。如果同時電壓變化率dU/dt超過閾值，則三端雙向可控矽開關可能不會閉合。為避免這種影響，與三端雙向可控矽開關的電源路徑並聯包括 壓敏電阻.它們的電阻取決於施加的電壓，並且它們限制了電位差的變化率。使用 RC 鏈（緩衝器）可以達到相同的效果。
切換負載時超過電流上升速率的危險與觸發三端雙向可控矽開關的有限時間有關。在三端雙向可控矽開關尚未閉合的那一刻，可能會發現向其施加了大電壓，同時足夠大的直通電流流過電源路徑。這會導致器件釋放大量熱功率，晶體可能會過熱。為了消除這種缺陷，如果可能，有必要通過在電路中順序包含近似相同值但符號相反的反應性來補償消費者的反應性。
還需要注意的是，在開路狀態下，三端雙向可控矽大約有1-2V的壓降，但由於範圍是大功率高壓開關，這個特性並不影響三端雙向可控矽的實際使用。 220 伏電路中 1-2 伏的損耗與電壓測量誤差相當。
使用示例
可控矽的主區是交流電路中的關鍵。將三端雙向可控矽開關用作 DC 鍵沒有基本限制，但這也沒有任何意義。在這種情況下，使用更便宜且更常見的三極管會更容易。
與任何鍵一樣，三端雙向可控矽開關與負載串聯連接到電路。打開和關閉三端雙向可控矽開關控制對消費者的電壓供應。
此外，三端雙向可控矽開關還可用作不關心電壓形狀的負載（例如，白熾燈或熱加熱器）的電壓調節器。在這種情況下，控制方案如下所示。
這裡，在電阻器 R1、R2 和電容器 C1 上組織了一個移相電路。通過調整電阻，相對於電源電壓通過零的過渡實現了脈沖開始的偏移。開啟電壓約為 30 伏的二極管負責脈衝的形成。當達到這個水平時，它打開並將電流傳遞到三端雙向可控矽開關的控制電極。很明顯，該電流與通過三端雙向可控矽開關電源路徑的電流方向一致。一些製造商生產稱為 Quadrac 的半導體器件。它們在一個外殼中的控制電極電路中有一個三端雙向可控矽開關和一個二極管。
這種電路很簡單，但其消耗電流具有明顯的非正弦形狀，同時在供電網絡中會產生干擾。為了抑制它們，有必要使用過濾器——至少是最簡單的 RC 鏈。
的優點和缺點
三端雙向可控矽的優點與上述三極管的優點不謀而合。對他們來說，您只需要在此模式下添加在交流電路中工作和簡單控制的能力。但也有缺點。它們主要涉及受負載無功分量限制的應用領域。並非總是可以應用上述建議的保護措施。此外，缺點包括：
- 增加了對控制電極電路中的噪聲和乾擾的敏感性，這可能導致誤報；
- 需要從晶體中去除熱量 - 散熱器的佈置補償了設備的小尺寸，並且為了切換強大的負載，使用 接觸器 中繼成為首選；
- 工作頻率的限制 - 在 50 或 100 Hz 的工業頻率下工作時無關緊要，但會限制在電壓轉換器中的使用。
要想勝任三端雙向可控矽的使用，不僅要了解設備的工作原理，還要了解它的不足之處，這決定了三端雙向可控矽的使用界限。只有在這種情況下，開發的設備才能長時間可靠地工作。
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