單向可控硅和雙向可控硅原理及應用大全

目錄可控硅元件的工作原理及基本特性可控硅元件一可控硅元件的結構可控硅知識的問與答可控硅元件一可控硅整流電路如何鑒別可控硅的三個極晶閘管的工作原理可關斷晶閘管（GTO）硅控制開關（SCS）逆導晶閘管（RCT）硅雙向開關（SBS）硅單向開關SUS（單向觸發(fā)晶體管）雙向觸發(fā)二極管（DIAC）固態(tài)繼電器簡介S/HS固態(tài)繼電器原理與應用向強電沖擊的先鋒——可控硅雙向觸發(fā)二極管固體繼電器SSR雙向觸發(fā)二極管單結晶體管（雙基極二極管）原理單結晶體管原理電動機、變壓器的控制電力電子技術向高頻領域發(fā)展應重新認識的幾個概念認識變壓器、電抗器光控晶閘管可控硅整流電路中的波形系數(shù)可控硅元件的工作原理及基本特性1、工作原理可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件，共有三個PN結，分析原理時，可以把它看

作由一個PNP管和一個NPN管所組成，其等效圖解如圖1所示圖1口J?控硅等效圖解圖當陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態(tài)。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發(fā)信號，BG2便有基流讓2流過，經BG2放大，其集電極電流ic2=P2ib2o因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ibl=ic2o此時，電流ic2再經BG1放大，于是BG1的集電極電流icl=Blibl=B1B2ib2。這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使讓2不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導通。由于BG1和BG2所構成的正反饋作用，所以一旦可控硅導通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號只起觸發(fā)作用，沒有關斷功能，所以這種可控硅是不可關斷的。由于可控硅只育導通和關斷兩種工作狀態(tài)，所以它具育開關特性，這種特性需要一定的條件才能轉化，此條件見表1表1可控硅導通和關斷條件狀態(tài)條件說明從關斷到導通1、陽極電位高于是陰極電位2、控制極有足夠的正向電壓和電流兩者缺一不可維持導通1、陽極電位高于陰極電位2、陽極電流大于維持電流兩者缺一不可從導通到關斷1、陽極電位低于陰極電位2、陽極電流小于維持電流任一條件即可2、基本伏安特性口J控硅的基本伏安特性見圖2圖2可控硅基本伏安特性（1）反向特性當控制極開路，陽極加上反向電壓時（見圖3）,J2結正偏，但JI、J2結反偏。此時只能流過很小的反向飽和電流，當電壓進一步提高到J1結的雪崩擊穿電壓后，接差J3結也擊穿，電流迅速增加，圖3的特性開始彎曲，如特性OR段所示，彎曲處的電壓UROiiq“反向轉折電壓”o此時，可控硅會發(fā)生永久性反向擊穿。圖3陽極加反向電壓（2）正向特性當控制極開路，陽極上加上正向電壓時（見圖4）,JKJ3結正偏，但J2結反偏，這與普通PN結的反向特性相似，也只能流過很小電流，這叫正向阻斷狀態(tài)，當電壓增加，圖3的特性發(fā)生了彎曲，如特性0A段所示，彎曲處的是UBO叫：正向轉折電壓圖4陽極加正向電壓由于電壓升高到J2結的雪崩擊穿電壓后，J2結發(fā)生雪崩倍增效應，在結區(qū)產生大量的電子和空穴，電子時入N1區(qū)，空穴時入P2區(qū)。進入N1區(qū)的電子與由P1區(qū)通過J1結注入N1區(qū)的空穴復合，同樣，進入P2區(qū)的空穴與由N2區(qū)通過J3結注入P2區(qū)的電子復合，雪崩擊穿，進入N1區(qū)的電子與進入P2區(qū)的空穴各自不能全部復合掉，這樣，在N1區(qū)就有電子積累，在P2區(qū)就有空穴積累，結果使P2區(qū)的電位升高，N1區(qū)的電位下降，J2結變成正偏，只要電流稍增加，電壓便迅速下降，出現(xiàn)所謂負阻特性，見圖3的虛線AB段。這時JI、J2、J3三個結均處于正偏，可控硅便進入正向導電狀態(tài)-一通態(tài)，此時，它的特性與普通的PN結正向特性相似，見圖2中的BC段3、觸發(fā)導通在控制極G上加入正向電壓時（見圖5）因J3正偏，P2區(qū)的空穴時入N2區(qū)，N2區(qū)的電子進入P2區(qū)，形成觸發(fā)電流IGT。在可控硅的內部正反饋作用（見圖2）的基礎上，加上IGT的作用，使可控硅提前導通，導致圖3的伏安特性0A段左移，IGT越大，特性左移越快。plfnl^2~JIJ2J3圖5陽極和控制極均加正向電壓可控硅元件一可控硅元件的結構一種以硅單晶為基本材料的P1N1P2N2四層三端器件，創(chuàng)制于1957年，由于它特性類似于真空閘流管，所以國際上通稱為硅晶體閘流管，簡稱晶閘管T。又由于晶閘管最初應用于可控整流方而所以又稱為硅可控整流元件，簡稱為可控硅SCRo在性能上，可控硅不僅具有單向導電性，而且還具有比硅整流元件（俗稱“死硅”）更為可貴的可控性。它只有導通和關斷兩種狀態(tài)?？煽毓枘芤院涟布夒娏骺刂拼蠊β实臋C電設備，如果超過此頻率，因元件開關損耗顯著增加，允許通過的平均電流相降低，此時，標稱電流應降級使用?？煽毓璧膬?yōu)點很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍數(shù)高達幾十萬倍；反應極快，在微秒級內開通、關斷：無觸點運行，無火花、無噪音；效率高，成本低等等。可控硅的弱點：靜態(tài)及動態(tài)的過載能力較差；容易受干擾而誤導通?？煽毓鑿耐庑紊戏诸愔饕校郝菟ㄐ巍⑵桨逍魏推降仔?。可控硅元件的結構不管可控硅的外形如何，它們的管芯都是由P型硅和N型硅組成的四層P1N1P2N2結構。見圖1。它有三個PN結(JI、J2、J3),從J1結構的P1層引岀陽極A,從N2層引岀陰級K,從P2層引岀控制極G,所以它是一種四層三端的半導體器件。J3衛(wèi)JI0J3衛(wèi)JI0A圖1、可控硅結構示意圖和符號圖可控硅知識的問與答一、可控硅的概念和結構?晶閘管又叫可控硅。自從20世紀50年代問世以來已經發(fā)展成了一個大的家族，它的主要成員有上向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導晶閘管、可關斷晶閘管、快速晶閘管，等等。今天大》使用的是單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘管，它是由四層半導體材料組成的，育三個PN糾對外有三個電極(圖2(a)):第一層P型半導體引出的電極叫陽極A,第三層P型半導體引岀的t極叫控制極G,第四層N型半導體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號(圖2(b))可以看至I它和二極管一樣是一種單方向導電的器件，關鍵是多了一個控制極G,這就使它具有與二極管完彳不同的工作特性?！關圖2￡P圖2二、晶閘管的主要工作特性為了能夠直觀地認識晶閘管的工作特性，大家先看這塊示教板（圖3）。晶閘管VS與小燈泡EL串耳起來，通過開關S接在直流電源上。注意陽極A是接電源的正極，陰極K接電源的負極，控制極通過按鈕開關SB接在3V直流電源的正極（這里使用的是KP5型晶閘管，若采用KP1型，應接在1.E直流電源的正極）。晶閘管與電源的這種連接方式叫做正向連接，也就是說，給晶閘管陽極和控制7所加的都是正向電壓?，F(xiàn)在我們合上電源開關S,小燈泡不亮，說明晶閘管沒有導通；再按一下扌鈕開關SB,給控制極輸入一個觸發(fā)電壓，小燈泡亮了，說明晶閘管導通了。這個演示實驗給了我勺什么啟發(fā)呢？這個實驗告訴我們，要使晶閘管導通，一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它（控制極G與陰極K之間輸入一個正向觸發(fā)電壓。晶閘管導通后，松開按鈕開關，去掉觸發(fā)電壓，1然維持導通狀態(tài)。晶閘管的特點：是"一觸即發(fā)”。但是，如果陽極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導遊控制極的作用是通過外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導通，卻不能使它關斷。那么，用什么方法才能彳導通的晶閘管關斷呢?使導通的晶閘管關斷，可以斷開陽極電源（圖3中的開關S）或使陽極電流小:維持導通的最小值（稱為維持電流）。如果晶閘管陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電壓那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關斷。三、用萬用表可以區(qū)分晶閘管的三個電極嗎?怎樣測試晶閘管的好壞呢？普通晶閘管的三個電極可以用萬用表歐姆擋RX100擋位來測。大家知道，晶閘管G、K之間是一,PN結（圖2（a））,相當于一個二極管，G為正極、K為負極，所以，按照測試二極管的方法，找t三個極中的兩個極，測它的正、反向電阻，電阻小時，萬用表黑表筆接的是控制極G,紅表筆接白是陰極K,剩下的一個就是陽極A了。測試晶閘管的好壞，可以用剛才演示用的示教板電路（圖3）接通電源開關S,按一下按鈕開關SB,燈泡發(fā)光就是好的，不發(fā)光就是壞的四、晶閘管在電路中的主要用途是什么？普通晶閘管最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果扌二極管換成晶閘管，就可以構成可控整流電路?，F(xiàn)在我畫一個最簡單的單相半波可控整流電路（I：4（a））o在正弦交流電壓U2的正半周期間，如果VS的控制極沒有輸入觸發(fā)脈沖Ug,VS仍然不能」通，只有在U2處于正半周，在控制極外加觸發(fā)脈沖Ug時，晶閘管被觸發(fā)導通?，F(xiàn)在，畫出它的2形圖（圖4（c）及（d））,可以看到，只有在觸發(fā)脈沖Ug到來時，負載RL上才有電壓UL輸出（波于圖上陰影部分）。Ug到來得早，晶閘管導通的時間就早；Ug到來得晚，晶閘管導通的時間就晚。i過改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來的時間，就可以調節(jié)負載上輸出電壓的平均值UL（陰影部分的而,大小）。在電工技術中，常把交流電的半個周期定為180°,稱為電角度。這樣，在U2的每個正仝周，從零值開始到觸發(fā)脈沖到來瞬間所經歷的電角度稱為控制角a；在每個正半周內晶閘管導通［電角度叫導通角9o很明顯，a和0都是用來表示晶閘管在承受正向電壓的半個周期的導通或f斷范圍的。通過改變控制角a或導通角0,改變負載上脈沖直流電壓的平均值UL,實現(xiàn)了可控2流。五、在橋式整流電路中，把二極管都換成晶閘管是不是就成了可控整流電路了呢？

在橋式整流電路中，只需要把兩個二極管換成晶閘管就能構成全波可控整流電路了?，F(xiàn)在畫岀電￡

圖和波形圖（圖5）,就能看明白了。六、晶閘管控制極所需的觸發(fā)脈沖是怎么產生的呢？晶閘管觸發(fā)電路的形式很多，常用的有阻容移相橋觸發(fā)電路、單結晶體管觸發(fā)電路、晶體三極管$發(fā)電路、利用小晶閘管觸發(fā)大晶閘管的觸發(fā)電路，等等。今天大家制作的調壓器，采用的是單結?體管觸發(fā)電路。七、什么是單結晶體管?它有什么特殊性能呢？單結晶體管又叫雙基極二極管，是由一個PN結和三個電極構成的半導體器件（圖6）。我們先畫出,的結構示意圖（圖7（a））。在一塊N型硅片兩端，制作兩個電極，分別叫做第一基極B1和第二￡極B2；硅片的另一側靠近B2處制作了一個PN結，相當于一只二極管，在P區(qū)引出的電極叫發(fā)射7E。為了分析方便，可以把Bl、B2之間的N型區(qū)域等效為一個純電阻RBB,稱為基區(qū)電阻，并可鬼作是兩個電阻RB2、RB1的串聯(lián)（圖7（b））o值得注意的是RB1的阻值會隨發(fā)射極電流IE的變化j改變，具有可變電阻的特性。如果在兩個基極B2、B1之間加上一個直流電壓UBB,則A點的電壓I為：若發(fā)射極電壓UE<UA,二極管VD截止：當UE大于單結晶體管的峰點電壓UP（UP二UD+UA）時，:極管VD導通，發(fā)射極電流IE注入RB1,使RB1的阻值急劇變小，E點電位UE隨之下降，出現(xiàn)了：增大UE反而降低的現(xiàn)象，稱為負阻效應。發(fā)射極電流IE繼續(xù)增加，發(fā)射極電壓UE不斷下降，蘭UE下降到谷點電壓UV以下時，單結晶體管就進入截止狀態(tài)。八、怎樣利用單結晶體管組成晶閘管觸發(fā)電路呢？單結晶體管組成的觸發(fā)脈沖產生電路在今天大家制作的調壓器中己經具體應用了。為了說明它的1作原理，我們單獨畫出單結晶體管張弛振蕩器的電路（圖8）。它是由單結晶體管和RC充放電電路纟成的。合上電源開關S后，電源UBB經電位器RP向電容器C充電，電容器上的電壓UC按指數(shù)規(guī)彳上升。當UC上升到單結晶體管的峰點電壓UP時，單結晶體管突然導通，基區(qū)電阻RB1急劇減小,電容器C通過PN結向電阻R1迅速放電，使R1兩端電壓Ug發(fā)生一個正跳變，形成陡11哨的脈沖前》（圖8（b））。隨著電容器C的放電，UE按指數(shù)規(guī)律下降，直到低于谷點電壓UV時單結晶體管截卄這樣，在R1兩端輸岀的是尖頂觸發(fā)脈沖。此時，電源UBB又開始給電容器C充電，進入第二個充丿電過程。這樣周而復始，電路中進行著周期性的振蕩。調節(jié)RP可以改變振蕩周期。九、在可控整流電路的波形圖中，發(fā)現(xiàn)晶閘管承受正向電壓的每半個周期內，發(fā)出第一個觸發(fā)脈7的時刻都相同，也就是控制角□和導通角0都相等，那么，單結晶體管張弛振蕩器怎樣才能與］流電源準確地配合以實現(xiàn)有效的控制呢？為了實現(xiàn)整流電路輸岀電壓'‘可控”，必須使晶閘管承受正向電壓的每半個周期內，觸發(fā)電路發(fā)t第一個觸發(fā)脈沖的時刻都相同，這種相互配合的工作方式，稱為觸發(fā)脈沖與電源同步。怎樣才能做到同步呢?大家再看調壓器的電路圖（圖1）。請注意，在這里單結晶體管張弛振蕩器的I源是取自橋式整流電路輸出的全波脈沖直流電壓。在晶閘管沒有導通時，張弛振蕩器的電容器C?電源充電，UC按指數(shù)規(guī)律上升到峰點電壓UP時，單結晶體管VT導通，在VS導通期間，負載RL_育交流電壓和電流，與此同時，導通的VS兩端電壓降很小，迫使張弛振蕩器停止工作。當交流電丿過零瞬間，晶閘管VS被迫關斷，張弛振蕩器得電，又開始給電容器C充電，重復以上過程。這樣每次交流電壓過零后，張弛振蕩器發(fā)出第一個觸發(fā)脈沖的時刻都相同，這個時刻取決于RP的阻值;C的電容量。調節(jié)RP的阻值，就可以改變電容器C的充電時間，也就改變了第一個Cg發(fā)出的時亥I相應地改變了晶閘管的控制角，使負載RL上輸岀電壓的平均值發(fā)生變化，達到調壓的目的。雙向晶閘管的T1和T2不能互換。否則會損壞管子和相關的控制電路?？煽毓柙豢煽毓枵麟娐芬?、單相半波可控整流電路1、工作原理電路和波形如圖1所示，設u2二U2sin3。圖1單相半波可控整流正半周：0<t<tl,ug=O,T正向阻斷，id二0,uT=u2,ud=0t=t時，加入ug脈沖，T導通，忽略其正向壓降,uT=0,ud=u2,id二ud/Rd。負半周：當u2自然過零時，T自行關斷而處于反向阻斷狀態(tài)，ut二0,ud二0,id二0。從0到tl的電度角為a,叫控制角。從tl到Ji的電度角為0，叫導通角，顯然a+0=no當a=0,9=180度時，可控硅全導通，與不控整流一樣，當a=180度，0二0度時，可控硅全關斷，輸出電壓為零。2、各電量關系ud波形為非正弦波，其平均值(直流電壓)：ud=(l/2jE)/^-/5'u2sinaitd(cot)=(0.45u2)[l+cosa.)/2]由上式可見，負載電阻Rd上的直流電壓是控制角□的函數(shù)，所以改變□的大小就可以控制直流電壓Ud的數(shù)值，這就是可控整流意義之所在。流過Rd的直流電流Id：Id=(Ud/W=0.45(u2/Rd)X[(H-COSCCV2]Ud的有效值(均方根值)：11二“齊an)二如皿+疇流過Rd的電流有效值：I=V/Ri=(U2/Rd)忌*in2卄雯誥由于電源提供的有功功率P二UI,電源視在功率S二U2I(U2是電源電壓有效值)，所以功率因數(shù):cosv=P/S=軸+ii伽+由上式可見，功率因數(shù)cose也是0的函數(shù)，當a二0時，cos”0.707。顯然,對于電阻性負載，單相半波可控整流的功率因數(shù)也不會是1。比值Ud/U、I/Id和cosW隨a的變化數(shù)值，見表1,它們相應的關系曲線，如圖2所示表1Ud/L\I/Id和cos?的關系a0。30°60°90°120°150°180°Ud/U0.450.420.3380.2250.1130.030I/Id1.571.661.882.222.873.99—cos巾0.7070.6980.6350.5080.3020.120圖2單相半波可控整流的電壓、電流及功率因數(shù)與控制角的關系由于可控硅T與Rd是串聯(lián)的，所以，流過Rd的有效值電流I與平均值電流Id的比值，也就是流過可控硅T的有效值電流IT與平均值電流IdT的比值，即I/Id=It/IdTo二、單相橋式半控整流電路1、工作原理電路與波形如圖3所示idil7圖3、單相橋式半控整流正半周：tl時刻加入ugl,T1導通，電流通路如圖實線所示。uTl二O,ud二u2,uT2二-u2。u2過零時，T1自行關斷。負半周:t2時刻加入ug2,T2導通,電流通路如圖虛線所示,uT2=0,ud=-u2,utl=u2ou2過零時T2自行關斷。2、各電量關系由圖3可見，ud波形為非正弦波，其幅值為半波整流的兩倍，所以Rd上的直流電壓Ud：Ud=0.9U2[Cl+cos?V2]直流電流Id:I4=Ud/Kd=0.9血/Rd）X[（1十“熨）/2]電壓有效值U：sifi2a-+-■忑；電流有效值I:

功率因數(shù)cose:比值Ud/U,I/Id和cos?隨a的變化數(shù)值見表2,相應關系曲線見圖4表2Ud/L\I/Id、cos"與Q的關系表a0°30°60°90°120°150°180°Ud/U0.90.840.6760.450.2260.060I/Id1.1121.1791.3351.5751.972.835—cos310.9850.8960.7170.4260.1690圖4、單相全波和橋式電路電壓、電流及功率因數(shù)與控制角的關系把單相全波整流單相半波整流進行比較可知:（1）當a相同時，全波的輸出直流電壓比半波的大一倍。（2）在a和Id相同時，全波的電流有效值比半波的減小倍。（3）a相同時，全波的功率因數(shù)比半波的提高了倍。（2）感性負載（不帶續(xù)流二極管，見圖5）:

圖5電感性負載無續(xù)流二極管?電機電器的電磁線圈、帶電感濾波的電阻負載等均屬于電感性負載。?電感具有障礙電流變化的作用可控硅T導通時，其壓降uT二0,但電流id只能從零開始上升。id增加和減少時線圈Ld兩端的感應電動勢eL的極性變化如圖示。?當電源電壓u2下降及u2$0時，只要釋放磁場能量可以維持id繼續(xù)流通，可控硅T仍然牌導通狀態(tài)，此時ud=u2o當u2<0時，雖然ud出現(xiàn)負值，但電流id的方向不變。?當電流id減小到小于維持電流IH時，可控硅T自行關斷,id=0,UT二u2,可控硅承受反壓。?負載電壓平均值：吩春丿二^幾叫耐仙）其中電感Ld兩端電壓的平均值為零。?電感Ld的存在使負載電壓ud出現(xiàn)負值，Ld越大，ud負值越大，負載上直流電壓Ud就越小，Id二Ud/Rd也越小，所以如果不采取措施，可控硅的輸出就達不到應有的電壓和電流。（3）感性負載（帶續(xù)流二極管，見圖6）:圖6電感性負載有續(xù)流二極管?在負載上并聯(lián)一只續(xù)流二極管D,可使Ud提高到和電阻性負載時一樣,?在電源電壓u2W0時，D的作用有點：①把電源負電壓u2引到可控硅T兩端，使T關斷，uT=u2；②給電感電流續(xù)流，形成iD；③把負載短路，ud二0,避免ud出現(xiàn)負值，使負載上直流輸出電壓ud提高。?負載電流為何控硅電流遼和二極管的續(xù)流iD之和，即id二遼+iD。當sLdMR時，iD下降很慢使id近似為一條水平線，所以流過T和D的電注平均值與有效值分別為：平均值：IdT二(0/360°)Id；IdD二［(360°-0)/360°lid：有效值:IT二根號下(0/360°)Id；ID=根號下［(360°-0)/360°］Id?可控硅T開始導通后，如果電感Ld很大，iT的上升很慢，這就有可能導致觸發(fā)脈沖消失時可控硅的電流還上升不到維持導通狀態(tài)的維持電流，就是說，可控硅觸發(fā)不了，為了使可控硅可靠觸發(fā)，觸發(fā)脈沖應該足夠寬，或者在負載兩端并聯(lián)一只電阻，以利于加快iT的上升。如何鑒別可控硅的三個極鑒別可控硅三個極的方法很簡單，根據(jù)P-N結的原理，只要用萬用表測量一下三個極之間的電阻值就可以。陽極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上，陽極和控制極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上（它們之間有兩個P-N結，而且方向相反，因此陽極和控制極正反向都不通）?？刂茦O與陰極之間是一個P-N結，因此它的正向電阻大約在幾歐-幾百歐的范圍，反向電阻比正向電阻要大?？墒强刂茦O二極管特性是不太理想的，反向不是完全呈阻斷狀態(tài)的，可以有比較大的電流通過，因此，有時測得控制極反向電阻比較小,并不能說明控制極特性不好。另外，在測量控制極正反向電阻時，萬用表應放在R*10或R*1擋，防止電壓過高控制極反向擊穿。若測得元件陰陽極正反向己短路，或陽極與控制極短路,或控制極與陰極反向短路,或控制極與陰極斷路，說明元件已損壞。晶閘管的工作原理rrllpl-罟耳kehAGG￥//01003a00〒0.492】o‘ioid卅在中頻爐中整流側關斷時間采用KP-60微秒以內，逆變側關短時間采用KK-30微秒以內這也是KP管與KK管的主要區(qū)別晶閘管T在工作過程中，它的陽極A和陰極K與電源和負載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。晶閘管的工作條件:晶閘管承受反向陽極電壓時，不管門極承受和種電壓，晶閘管都處于關短狀態(tài)。晶閘管承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導通。晶閘管在導通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導通，即晶閘管導通后，門極失去作用。晶閘管在導通情況下，當主回路電壓(或電流)減小到接近于零時，晶閘管關斷。從晶閘管的內部分析工作過程：晶閘管是四層三端器件，它有JI、J2、J3三個PN結圖1,可以把它中間的NP分成兩部分，構成一個PNP型三極管和一個NPN型三極管的復合管圖2當晶閘管承受正向陽極電壓時，為使晶閘管導銅，必須使承受反向電壓的PN結J2失去阻擋作用。圖2中每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。因此，兩個互相復合的晶體管電路，當有足夠的門機電流Ig流入時，就會形成強烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導通，晶體管飽和導通。設PNP管和NPN管的集電極電流相應為Icl和Ic2；發(fā)射極電流相應為la和Ik；電流放大系數(shù)相應為al=Icl/Ia和a2=Ic2/Ik,設流過J2結的反相漏電電流為IcO,晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和：Ia=Icl+Ic2+IcO或Ia=alIa+a2Ik+IcO若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik二Ia+Ig從而可以得出晶閘管陽極電流為：I=(IcO+Iga2)/(1-(al+a2))(1-1)式硅PNP管和硅NPN管相應的電流放大系數(shù)al和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖3所示。當晶閘管承受正向陽極電壓，而門極未受電壓的情況下，式(1-1)中，Ig二0,(al+a2)很小，故晶閘管的陽極電流Ia^IcO晶閘關處于正向阻斷狀態(tài)。當晶閘管在正向陽極電壓下，從門極G流入電流Ig,由于足夠大的I名流經NPN管的發(fā)射結，從而提高起點流放大系數(shù)a2,產生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的發(fā)射結，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)al,產生更大的極電極電流Icl流經NPN管的發(fā)射結。這樣強烈的正反饋過程迅速進行。從圖3,當al和a2隨發(fā)射極電流增加而（al+a2）時，式（1-1）中的分母1-（al+a2）~0,因此提高了晶閘管的陽極電流la.這時，流過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定。晶閘管已處于正向導通狀態(tài)。式（1-1）中，在晶閘管導通后，1-（al+a2）~0，即使此時門極電流I薩0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流la而繼續(xù)導通。晶閘管在導通后，門極己失去作用。在晶閘管導通后，如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻，使陽極電流la減小到維持電流IH以下時，由于al和al迅速下降,當l-（al+a2）~0時,晶閘管恢復阻斷狀態(tài)?？申P斷晶閘管（GTO）口J關斷晶閘管GTO（GateTurn-OffThyristor）亦稱門控晶閘管。其主要特點為，當門極加負向觸發(fā)信號時晶閘管能自行關斷。前己述及，普通晶閘管（SCR）傑門極正信號觸發(fā)之后，撤掉信號亦能維持通態(tài)。欲使之關斷,必須切斷電源，使正向電流低于維持電流IH,或施以反向電壓強近關斷。這就需要增加換向電路，不僅使設備的體積重量增大，而且會降低效率，產生波形失真和噪聲?？申P斷晶閘管克服了上述缺陷，它既保留了普通晶閘管耐壓高、電流大等優(yōu)點，以具有自關斷能力，使用方便，是理想的高壓、大電流開關器件。GTO的容量及使用壽命均超過巨型晶體管（GTR）,只是工作頻紡比GTR低。目前，GTO已達到3000A、4500V的容量。大功率可關斷晶閘管已廣泛用于斬波調速、變頻調速、逆變電源等領域，顯示出強大的生命力。可關斷晶閘管也屬于PNPN四層三端器件，其結構及等效電路和普通晶閘管相同，因此圖1僅繪出GTO典型產品的外形及符號。大功率GTO大都制成模塊形式。盡管GTO與SCR的觸發(fā)導通原理相同，但二者的關斷原理及關斷方式截然不同。這是由于普通晶閘管在導通之后即外于深度飽和狀態(tài)，而GTO在導通后只能達到臨界飽和，所以GTO門極上加負向觸發(fā)信號即可關斷。GTO的一個重要參數(shù)就是關斷增益，Boff,它等于陽極最大可關斷電流IATM與門極最大負向電流IGM之比，有公式Boff二IATM/IGM13off-般為幾倍至幾十倍。Boff值愈大，說明門極電流對陽極電流的控制能力愈強。很顯然，Boff與昌盛的hFE參數(shù)頗育相似之處。下而分別介紹利用萬用表判定GT0電極、檢查GT0的觸發(fā)能力和關斷能力、估測關斷增益Boff的方法。判定GT0的電極將萬用表撥至RX1檔，測量任意兩腳間的電阻，僅當黑表筆接G極，紅表筆接K極時，電阻呈低阻值，對其它情況電阻值均為無窮大。由此可迅速判定G、K極，剩下的就是A極。檢查觸發(fā)能力如圖2(a)所示，首先將表I的黑表筆接A極，紅表筆接K極，電阻為無窮大；然后用黑表筆尖也同時接觸G極，加上正向觸發(fā)信號，表針向右偏轉到低阻值即表明GT0己經導通；最后脫開G極，只要GT0維持通態(tài)，就說明被測管具有觸發(fā)能力。檢查關斷能力現(xiàn)采用雙表法檢查GT0的關斷能力，如圖2(b)所示，表I的檔位及接法保持不變。將表II撥于RX10檔，紅表筆接G極，黑表筆接K極，施以負向觸發(fā)信號，如果表I的指針向左擺到無窮大位置，證明GT0具有關斷能力。估測關斷增益Poff進行到第3步時，先不接入表1【，記下在GT0導通時表I的正向偏轉格數(shù)nl：再接上表I［強迫GTO關斷，記下表II的正向偏轉格數(shù)n2。最后根據(jù)讀取電流法按下式估算關斷增益：Boff二IATM/IGM?IAT/IG=Klnl/K2n2式中K1—表I在RX1檔的電流比例系數(shù)；K2—表II在RX10檔的電流比例系數(shù)。Poff^lOXnl/n2此式的優(yōu)點是，不需要具體計算IAT、IG之值,只要讀出二者所對應的表針正向偏轉格數(shù)，即可迅速估測關斷增益值。注意事項：在檢查大功率GT0器件時，建議在RX1檔外邊串聯(lián)一節(jié)1.5V電池E',以提高測試電壓和測試電流，使GTO可靠地導通。要準確測量GTO的關斷增益Poff,必須育專用測試設備。但在業(yè)余條件下可用上述方法進行估測。由于測試條件不同，測量結果僅供參考，或作為相對比較的依據(jù)。硅控制開關(SCS)A<a)3)內部結構(b)《A<a)3)內部結構(b)《b)等效電路(c)(c)符號序號接線方式電路功能對應管腳??主要待點1Ga開路普通晶閘管(SCR)Gk，A,K(G,A,K)高靈敏度晶閘管極融發(fā)電流儀幾2可關斷晶閘管(GTO)Ga、Gk,A,k(c,a,k)用Ga、Gk端均冃GTO的導通與弓8Ga與A短接逆導晶閘管(RCT)Gk,A,K(G,A,K)其正向待性與普瞽相同，反向特流二極管的正向4Gk開路程控單結晶體管(PUD)GA,A,K(G,A,K)外接可調式分壓Pi.Ri,分壓比5Gk開路單結晶體管(UJT)Ga,A,K外接固定式分壓分壓固定6Ga與A短接NPN型硅晶體tT(TjA,Gk*K(C,B,E)利用萬用表可測流放大系數(shù)Ape7Gk與k短接PNP型硅晶體管(TJA/GatK(E,B,C)利用萬用衰可濟放大系數(shù)AFat8Ga、Gk開珞肖克萊二極管(SKD)A,K(+,~)可控半導體整流9Gk、K開路穩(wěn)壓二極管(DzJA,Ga(+,-)穩(wěn)定電壓:??rzi=9ov(典西10A、K開路穩(wěn)壓二極管(Dn)Gk,Ga(+,—)穩(wěn)定電壓：rx:=8ov(典11AG開路穩(wěn)壓二極管(D2j)Gk,K(+,-)穩(wěn)定電壓：rz,=4V(典型?括弧內是所對應器件的管腳符號。”器件在反向擊穿狀態(tài)下的穩(wěn)壓值。QA@）方法之一（b）方法之二硅控制開關SCS（SiliconControlledSwitch）亦稱四端小功率晶閘管。它屬于新穎、多功能半導體器件。只要改變其接線方式，就可構成普通晶閘管（SCR）、可關斷晶閘管（GTO）、逆導晶閘管（RCT）、互補型N門極晶閘管（NGT）、程控單結晶體管（PUT）、單結晶體管（UJT）,此外還能構成NPN型晶體管、PNP型晶體管、肖克萊二極管（SKD）、3種穩(wěn)壓二極管、N型或P型負阻器件，分別實現(xiàn)十多種半導體器件的電路功能。迄今為止，還不曾有哪種器件象它具有如此眾多的功能。因此它被譽為新穎“萬能”器件亦當之無愧。硅控制開關屬于PNPN四層四端器件，其內部結構、等效電路及符號如圖1所示。等效電路是由NPN晶體管(T1)和PNP晶體管(T2)組成的。四個引出端分別是陽極A、陰極K、陽極門極GA、陰極門極GK。由于其門極觸發(fā)電流極小(幾微安)，開關時間(tON.toFF)極短，所以它相當于一只高靈敏度的小功率晶閘管。容量一般為60V、0.5A,大多采用金屬殼封裝，管徑為8mm,管腳排列順序見圖2。國外典型產品有3N58、3781、MAS32、3SF11等。硅控制開關的最大特點是在PNPN的每一層都

有一個引岀端，所以使用極靈活。在不同接線

方式下，硅控制開關的電路功能詳見表1。其

中，肖克萊二極管SKD(ShockleyDiode)屬

于四層、高速、可控半導體整流二極管，可作

開關二極管或觸發(fā)器，用于激光脈沖發(fā)生器中。

除表中所列用途之外，硅控制開關還可用作繼

電器驅動器、延時電路、脈沖發(fā)生器、雙穩(wěn)態(tài)

觸發(fā)器、高靈敏度電平檢測器。硅控制開關伯GTO使用時，需注意以下幾點(參

見圖3):第一：A極接電源正極，K極接電源負極：

第二：GA極加負脈沖時器件導通。加正脈沖時

器件關斷；第三：GK極加正脈沖時器件導通，加負脈沖時

器件關斷。下而介紹利用萬用表檢查硅控制開關的方法檢查三個PN結的單向導電性

將萬用表撥到RXlk檔，分別測量A-GA、GA-GK、

GK-K之間的正、反向電阻。正向電阻應為幾

千歐至十幾千歐，反向電阻為無窮大，說明PN

結具有單向導電性。檢查逆導性只將GA與A短接，即可觀察到逆導性。但為使效果更明顯，現(xiàn)將GK與K也短接，此時A、?）?）符號（b）尊效嘶G）外形?）?）符號（b）尊效嘶G）外形K之間只有兩個同極性并聯(lián)著的硅PN結，而且K極是接PN結正極，A極接PN結的負極。因此,用黑表筆接K極，紅表筆接A極，測岀的是正向電阻，約為幾千歐。該特性就稱為“逆導”（反向導通之意）。若交換表筆位置，就無逆導性，電阻變成無窮

大。檢查觸發(fā)能力首先用黑表筆接A極，紅表筆接K極，電阻為無窮大，證明器件關斷。再按下述步驟操作：（1）用紅表筆尖搭一下GA極，然后脫開（但紅表筆始終接著A極），為相當于給GA極加負脈沖，若電阻迅速減小，則說明器件具有觸發(fā)能力。（2）拿黑表筆搭一下GK極，旋即脫開，這相當于給GK極輸入正脈沖，電阻值迅速降低，表明有觸發(fā)能力。檢查關斷能力首先利用上而介紹的方法使器件導通，再進行

以下操作：（1）用黑表筆尖搭一下GA極，隨即脫開，如果電阻變成無窮大，證明器件被關斷，參見圖4（a）。（2）用紅表筆尖搭一下GK極，迅速脫開，電阻呈無窮大，說明SCS關斷，參見圖4（b）。逆導晶閘管（RCT）AOSS900MF

ffl

GA1(O(c>(a)檢査逆導性(b)?*rf8o)萬用覆兆歐表電阻值(Q)*(tt)f(V)K<?(?(V)i?xik—2.4k10o.s—FxlOO—36013e.39—7?X1O—62170.51—i?xi—S220.66—600VZC25-31QM——820?rTi-o.osti1<r)逆導晶閘管RCT(Reverse-ConductingThyristir）亦稱反向導通晶閘管。其特點是在晶閘管的陽極與陰極之間反向并聯(lián)一只二極管，使陽極與陰極的發(fā)射結均呈短路狀態(tài)。由于這種特殊電路結構，使之具有耐高壓、耐高溫、關斷時間短、通態(tài)電壓低等優(yōu)良性能。例如，逆導晶閘管的關斷時間僅幾微秒，工作頻率達幾十千赫，優(yōu)于快速晶閘管（FSCR）o該器件適用于開關電源、UPS不間斷電源中，一只RCT即可代替晶閘管和續(xù)流二極管各一只，不僅使用方便，而且能簡化電路設計。逆導晶閘管的符號、等效電路如圖1（a）、（b）所示。其伏安特性見圖2。由圖顯見，逆導晶閘管的伏安特性具有不對稱性，正向特性與普通晶閘管SCR相同，而反向特性與硅整流管的正向特性相同（僅坐標位置不同）。逆導晶閘管的典型產品有美國無線電公司（RCA）生產的S3900MF,其外形見圖1（c）o它采用T0-220封裝，三個引出端分別是門極G、陽極A、陰極K。S3900MF的主要參數(shù)如下：斷態(tài)重復峰值電壓VDRM：>750V通態(tài)平均電流IT（AV）:5A最大通態(tài)電壓VT：3V（IT=30A）最大反向導通電壓VTR：<0.8V最大門極觸發(fā)電壓VGT:4V最大門極觸發(fā)電流IGT:40mA關斷時間toff:2.4us通態(tài)電壓臨界上升率du/dt:120V/us通態(tài)浪涌電流ITSM:80A利用萬用表和兆歐表可以檢查逆導晶閘管的好壞。測試內容主要分三項：檢查逆導性

選擇萬用表RX1檔，黑表筆接K極，紅表筆接A極(參見圖3(a)),電阻值應為5?10Q。若阻值為零，證明內部二極管短路；電阻為無窮大，說明二極管開路。測量正向直流轉折電壓V(B0)按照(b)圖接好電路，再按額定轉速搖兆歐表，使RCT正向擊穿，由直流電壓表上讀出V(B0)值。檢查觸發(fā)能力實例：使用500型萬用表和ZC25-3型兆歐表測量一只S3900MF型逆導晶閘管。依次選擇RXlk、RX100、RX10和RX1檔測量A-K極間反向電阻，同時用讀取電壓法求岀出內部二極管的反向導通電壓VTR(實際是二極管正向電壓VF)。再用兆歐表和萬用表500VDC檔測得V(B0)值。全部數(shù)據(jù)整理成表lo由此證明被測RCT質量良好。注意事項：(1)S3900MF的VTR<0.8V,宜選RX1檔測量。(2)若再用讀取電流法求岀ITR值，還可以繪制反向伏安特性。1212樓大中21:27TOPt發(fā)表于2009-12-10只看該作者硅雙向開關(SBS)<a)@）等效電路A：(b)（b〉持號GO伏安將性（b）外形(a>(a)Mftr<Bo)硅雙向開關SBS(Siliconbidirectional

Switch）也叫雙向觸發(fā)晶體管。它相當于把兩只硅單向開關反極性并聯(lián)，等效電路及符號如圖1所示，伏安特性及典型產品的外形見圖2。硅雙向開關的正向特性及用途與硅單向開關相同，而正、反向轉折電壓的對稱性又與雙向觸發(fā)二極管相近，區(qū)別只是對稱性更好（偏差小于0.2V）o使用萬用表判定門極G的方法與硅單向開關相同，不再贅述。另外由于Al、A2極在結構上完全對稱，可不再區(qū)分，允許互換使用。檢查正、反向轉折電壓對稱性的電路見圖3。仍由兆歐表和萬用表相配合，分別測出V（BO）、V（BR）,最后比較二者之差。實例：被測硅雙向開關為BSOSAo選500型萬用表RX100檔測得③-②、①-②的電阻分別為820Q和830Q，并具有對稱性,由此判定②（中間腳）為門極。按圖5.9.25所示電路分別測出V（BO）=8.35V,V（BR）=8.2V,二者僅相差0.15V,證明對稱性很好。硅單向開關SUS（單向觸發(fā)晶體管）A(b)(c)（■）結枸（b）尊效電路（c）符號（d）外形(a)厲〉測正向導通電壓Cb)(b)測反向擊穿電壓硅單向開關SUS(SiliconUnidirectionalSwitch)亦稱單向觸發(fā)晶體管,上繼雙向觸發(fā)二極管(DIAC)之后發(fā)展起來的新型觸發(fā)器件。三個引出端分別是陽極A,陰極K,門極G,比DIAC增加了門極。硅單向開關實質上是由穩(wěn)壓管控制的N門極晶閘管構成集成電路。其結構、等效電路、符號及典型產品的外形如圖1所示。典型產品有US08A等，外形同塑封晶體管。伏安特性示于圖2中。硅單向開關具有以下特點：第一：穩(wěn)壓二極管并聯(lián)在門極與陰極之間，穩(wěn)壓值為6?10V。導通過程首先將穩(wěn)壓管反向擊穿，然后晶閘管才導通，A-K間正向壓降迅速降到V(ON)o第二：正反向轉折電壓不對稱，有關系式V(BR)>V(BO)》V(ON)。導通壓

降只有零點幾伏，通態(tài)電阻僅2Q左右。第三：開關特性好，導通時間僅0.2us左右。利用集成電阻R可以提高開關速

度。硅單向開關主要用于晶閘管移相電路。此外，它能代替單結品體管構成振蕩器，

還可組成溫度越限報警器、直流電機調速器管。卞而介紹用萬用表和兆歐表檢查硅單向開關的方法。1.判定門極G由圖1(a)可見，在A-G、K-G之間分別有一個PN結，根據(jù)對稱性很容易識別門

極。具體方法上選擇萬用表的RX100檔，拿紅表接某一腳，用黑表筆依次碰觸

其它兩腳，如困兩次測出的電阻值都是幾百歐姆，并在交換表筆之后電阻值均變

成無窮大，就說明紅表筆接的是門極G。2.識別陽極A和陰極K首先假定剩下一個腳為A極，另一腳是K極，然后按圖3(a)的電路測出正向導

通電壓V(ON),再按照(b)圖電路測出反向轉折電壓V(BR)o般后比較兩次

測量結果。若V(ON)《V(BR),證明假定成立，否則必須重新假定，繼續(xù)測

量。實例：被測硅單向開關為USOSAo為敘述方便，從左至右為三個管腳編上序號①、②、③。將500型萬用表撥于RX100檔，紅表筆接②，黑表筆接①時測得電阻值為820Q,此時表針倒數(shù)偏轉格數(shù)nr=22.5格，對應于U1二K'nl'二0.03V/格X22.5格二0.675V。紅表筆不動，再反黑表筆接③，阻值為840□,同時讀出n2‘=22.8格，對應于U2=Kzn2‘二0.684V。由于兩次電阻值都很小，且U1、U2分別與兩個硅PN結的正向壓降值相符合，故判定②為G極。下面假定①為K極,③為A極,按照圖3分別測岀V(ON)=0.8V,V(BR)=8.6V,滿足V(ON)《V(BR)之條件，證明原先的假定正確。為進一步驗證A、K極，另用兆歐表和萬用表10VDC檔測得G-K間PN結的反向擊穿電壓為8.3V:而G-A間PN結的反向擊穿電壓為16.5V,大于10V。證明穩(wěn)壓管位于G-K之間，即①為陰極，③自然是陽極了。注意事項：岡U搖兆歐表測A-K間正向電壓時，電壓表指針會從10V左右(對應于V(B0))突然降成IV以下(對應于V(0N)),然后才達到穩(wěn)定。在商量A-K

間反向轉折電壓時，指針則始終穩(wěn)定。14樓大中小發(fā)表于2009-12-1021:28只看該作者

雙向觸發(fā)二極管(DIAC)O)結枸(b)檸號(c)崢效電路管子I怯子］I備注Kcbo)(V)3029典型值為30VV<BB)(V)29.528.6典型值為30V(V)0.50.4<1>s=bK<B0J—^(Bt)雙向觸發(fā)二極管亦稱二端交流器件(DIAC),與雙向晶閘管同時問世。由于它結

構簡單、價格低廉，所以常用來觸發(fā)雙向晶閘管，構成過壓保護電路、定時器等。

雙向晶閘管的結構、符號及等效電路如圖1所示。它屬于三層構造、具右對稱性

的二端半導體器件，可等效于基極開路、發(fā)射極與集電極對稱的NPN晶體管。正、

反向伏安特性完全對稱，見圖2。當器件兩端的電壓V小于正向轉折電壓V(B0)

時，呈高阻態(tài)；當V>V(BO)時進入負阻區(qū)。同樣，當V超過反向轉折電壓V

(BR)時，管子也能進入負阻區(qū)。轉折電壓的對稱性用/V(B)表示，JV(B)

=V(BO)-V(BR),一般要求ZV(B)<2Vo雙向觸發(fā)二極管的耐壓值(V(B0))

大致分三個等級：20?60V,100?150V,200?250V。圖3是由雙向觸發(fā)?.極管和平共處雙向晶閘管組成的過壓保護電路。當瞬態(tài)電壓

超過DIAC的V(B0)時，DIAC導通并觸發(fā)雙向晶閘管也導通，使后而的負載免

受過壓損害。下而介紹用兆歐表和萬用表檢查雙向觸發(fā)二極管的方法。將萬用表撥于RXlk(或RX10檔)，因為DIAC的V(B0)值都20V以上,所以測量正、反向電阻值均為無窮大。按圖4接好電路。由兆歐表提供擊穿電壓，并用直流電壓表測量DIAC的正向轉折電壓V(BO)o然后調換DIAC的電極，測出反向轉折電壓V(BR)。最后檢查轉折電壓的對稱性。實例之一：選擇ZC25-3型兆歐表，將500型萬用表撥至50VDC檔。被測觸發(fā)二極管為DB3型，其外形與檢波二極管相似，管殼呈天藍色。主要參數(shù)是：V(B0)=35V(典型值)，峰值脈沖電流Ipk=5mAo首先用RXlk檔測量正、反向電阻均為無窮大。然后按圖5.9.19所示方法分兩

次測得：V(B0)=28.5V,V(BR)二28.0V。由此算出NV(B)二0.5V<2V。該管

子的正、反向轉折電壓較典型值稍低些，但轉折電壓的對稱性很好。實例之二：測量兩只耐壓30V的玻封雙向觸發(fā)二極管(具體型號未標出)，測量

數(shù)據(jù)整理成表1。說明兩只被測管性能良好。注意事項：因雙向觸發(fā)二極管具有對稱性，故可從兩次測量值中任選一個定義為V(BO)。現(xiàn)取數(shù)值較大的作為V(BO),數(shù)值較小的作為V(BR)oTOPt巨牛！一套儀器實現(xiàn)全部I-V測試功能？！15樓大中小發(fā)表于2009-12-1021:29只看該作者固態(tài)繼電器簡介一、概述固態(tài)繼電器(SSR)與機電繼電器相比，是一種沒有機械運動，不含運動零件的繼電

器，但它具有與機電繼電器本質上相同的功能。SSR是一種全部由固態(tài)電子元件組

成的無觸點開關元件，他利用電子元器件的點，磁和光特性來完成輸入與輸出的可

靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應管，單項可控硅和雙向可控硅等器件的開

關特性，來達到無觸點，無火花地接通和斷開被控電路。二、固態(tài)繼電器的組成固態(tài)繼電器有?三部分組成:輸入電路，隔離(耦合)和輸岀電路。安輸入電壓的不同

類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。育些

輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器

的輸入與輸出電路的隔離和耦合?方式有光電耦合和變壓器耦合?兩種。固態(tài)繼電器的

輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸岀電路和交直流輸出電路等形式。交流輸

出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸岀時可使用雙極性器件或功率場效應管。三、固態(tài)繼電器的優(yōu)缺點1、固態(tài)繼電器的優(yōu)點（1）高壽命，高可靠:SSR沒有機械零部件，有固體器件完成觸點功能，由于沒有運動的零部件，因此能在高沖擊，振動的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長，可靠性高。（2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好:固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅動功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅動器。（3）快速轉換:固態(tài)繼電器因為采用固體其間，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。（4）電磁干擾笑：固態(tài)繼電器沒有輸入〃線圈〃，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了

電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個零電壓開關，在零電壓處導通，零電流處關斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關瞬態(tài)效應。2、固態(tài)繼電器的缺點（1）導通后的管壓降大，可控硅或雙相控硅的正向降壓可達「2V,大功率晶體管的飽和壓漿液災1?2V之間，一般功率場效應管的導通電祖也較機械觸點的接觸電阻大。（2）半導體器件關斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實現(xiàn)理想的電隔離。（3）由于管壓降大，導通后的功耗和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的體積遠遠大于同容量的電磁繼電器，成本也較高。（4）電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。（5）固態(tài)繼電器對過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對其進

行過在保護。固態(tài)繼電器的負載與環(huán)境溫度明顯有關，溫度升高，負載能力將迅速下降。S/HS固態(tài)繼電器原理與應用交流固態(tài)繼電器SSR（Solidstatereleys）是一種無觸點通斷電子開關，為四端有源器件。其中兩個端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端，中間采用光電隔離,作為輸入輸出之間電氣隔離（浮空）o在輸入端加上直流或脈沖信號,輸出端就能從關斷狀態(tài)轉變成導通狀態(tài)（無信號時呈阻斷狀態(tài)），從而控制較大負載。整個器件無可動部件及觸點，可實現(xiàn)相當于常用的機械式電磁繼電器一樣的功能。由于固態(tài)繼電器是由固體元件組成的無觸點開關元件,所以與電磁繼電器相比具有

工作可靠、壽命長，對外界干擾小,能與邏輯電路兼容、抗干擾能力強、開關速度快

和使用方便等一系列優(yōu)點，因而具有很寬的應用領域，有逐步取代傳統(tǒng)電磁繼電器

之勢，并可進一步擴展到傳統(tǒng)電磁繼電器無法應用的計算機等領域。目前，國內己有

北京先鋒公司電子廠、上海超誠電子技術研究所、上海中滬電子儀器廠、無錫康裕

電器元件廠、無錫天豪電子儀器設備廠、蘇州無線電元件一廠等單位生產此類產品。固態(tài)繼電器的工作SSR固態(tài)繼電器以觸發(fā)形式,可分為零壓型（Z）和調相型（P）兩種。在輸入端施加合

適的控制信號VIN時,P型SSR立即導通。當VI"撤銷后，負載電流低于雙向可控硅

維持電流時（交流換向），SSR關斷。Z型SSR內部包括過零檢測電路，在施加輸入信號VIN時，只有當負載電源電壓達到過零區(qū)時,SSR才能導通,并育可能造成電源半個周期的最大延時。Z型SSR關斷條件同P型，但由于負載工作電流近似正弦波，高次諧波干擾小，所以應用廣泛。先鋒公司電子廠SSR由于采用輸岀器件不同，有普通型（S,采用雙向可控硅元件）和增強型（HS,采用單向可控硅元件）之分。當加有感性負載時，在輸入信號截止tl之前，雙向可控硅導通，電流滯后電源電壓900（純感時）。tl時刻,輸入控制信號撤銷,雙向可控硅在小于維持電流時關斷C2）,可控硅將承受電壓上升率dv/dt很高的反向電壓。這個電壓將通過雙向可控硅內部的結電容，正反饋到柵極。如果超過雙向可控硅換向dv/dt指標（典型值10V/s,將引起換向恢復時間長其至失敗。單向可控硅（增強型SSR）由于處在單極性工作狀態(tài)，此時只受靜態(tài)電壓上升率所限

制（典型值200V/s）,因此增強型固態(tài)繼電器HS系列比普通型SSR的換向dv/dt指標提高了520倍。由于采用兩只大功率單向可控硅反并聯(lián)，改變了電流分配和

導熱條件,提高了SSR輸出功率。增強型SSR在大功率應用場合，無論是感性負載還是阻性負載,耐電壓、耐電流沖擊

及產品的可靠性，均超過普通固態(tài)繼電器，并達到了進口產品的基本指標，是替代普

通固態(tài)繼電器的更新產品。固態(tài)繼電器的應用S系列固態(tài)繼電器,HS系列增強型固態(tài)繼電器、可以廣泛用于:計算機外圍接口裝置，恒溫器和電阻爐控制、交流電機控制、中間繼電器和電磁閥控制、復印機和全自動洗衣機控制、信號燈交通燈和閃爍器控制、照明和舞臺燈光控制、數(shù)控機械遙控系統(tǒng)、自動消防和保安系統(tǒng)、大功率可控硅觸發(fā)和工業(yè)自動化裝置等。在應用中需要考慮下述問題。器件的發(fā)熱SSR在導通時，元件將承受P耗二V有向強電沖擊的先鋒——可控硅可控硅是可控硅整流元件的簡稱，是一種具有三個PN結的四層結構的大功率半導體器件。實際上，可控硅的功用不僅是整流，它還可以用作無觸點開關以快速接通或切斷電路,實現(xiàn)將直流電變成交流電的逆變，將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電，等等?？煽毓韬推渌雽w器件一樣，其有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點。它的出現(xiàn)，使半導體技術從弱電領域進入了強電領域,成為工業(yè)、農業(yè)、交通運輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭相采用的元件。一、可控硅的結構和特性■可控硅從外形上分主要有.螺旋式、平板式和平底式三種（見圖表-25）。螺旋式的應用較多?！隹煽毓栌腥齻€電極一一陽極（A）陰極（C）和控制極（G）。它有管芯是尸型導體和N型導體交迭組成的四層結構，共有三個/W結。其結構示意圖和符號見圖表-26。■從圖表-26中可以看到，可控硅和只有一個/W結的硅整流二極度管在結構上迥然不同?？煽毓璧乃膶咏Y構和控制極的引用，為其發(fā)揮“以小控大”的優(yōu)界控制特性奠定了基礎。在應用口J控硅時，只要在控制極加上很小的電流或電壓，就能控制很大的陽極電流或電壓。目前己能制造出電流容量達幾百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的口J控硅叫大功率可控硅?！隹煽毓铻槭裁雌溆小耙孕】卮蟆钡目煽匦阅兀肯露覀冇脠D表-27來簡單分析可控硅的工作原理?！鍪紫?，我們可以把從陰極向上數(shù)的第一、二、三層看面是一只AXV型號晶體管,而二、三四層組成另一只EVP型晶體管。其中第二、第三層為兩管交迭共用。這樣就可畫出圖表-27（C）的等效電路圖來分析。當在陽極和陰極之間加上一個正向電壓莊，又在控制極G和陰極C之間（相當?shù)幕簧溟g）輸入一個正的觸發(fā)信號，Bgi將產生基極電流I刃，經放大，Bgi將有一個放大了BI倍的集電極電流Id。因為集電極與處基極相連，Iu又是處的基極電流I殆oBg2又把比I眩（Ibl）放大了B2的集電極電流Id送回B67的基極放大。如此循環(huán)放大，直到Bgz、滋完全導通。實際這一過程是“一觸即發(fā)”的過程，對可控硅來說，觸發(fā)信號加入控制極，可控硅立即導通。導通的時間主要決定于可控硅的性能?！隹煽毓枰唤浻|發(fā)導通后，由于循環(huán)反饋的原因，流入Bg』基極的電流己不只是初始的I刃，而是經過、滋放大后的電流（B1冰B2込bi）這一電流遠大于I加，足以保持Bgz的持續(xù)導通。此時觸發(fā)信號即使消失，可控硅仍保持導通狀態(tài)只育斷開電源莊或降低莊，使、Bg2中的集電極電流小于維持導通的最小值時，可控硅方可關斷。當然，如果伐極性反接，Bd、Bg2由于受到反向電壓作用將處于截止狀態(tài)。這時，即使輸入觸發(fā)信號，可控硅也不能工作。反過來，Ea接成正向，而觸動發(fā)信號是負的，可控硅也不能導通。另外，如果不加觸發(fā)信號，而正向陽極電壓大到超過一定值時，可控硅也會導通，但已屬于非正常工作情況了?！隹贘控硅這種通過觸發(fā)信號（小的觸發(fā)電流）來控制導通（可控硅中通過大電流）

的可控特性，正是它區(qū)別于普通硅整流二極管的重要特征。二、可控硅的主要參數(shù)可控硅的主要參數(shù)有：1、額定通態(tài)平均電流IT在一定條件下，陽極-一陰極間可以連續(xù)通過的50赫茲正弦半波電流的平均值。2、正向阻斷峰值電壓"Y7在控制極開路未加觸發(fā)信號，陽極正向電壓還未超過導能電壓時，可以重復加在口J控硅兩端的正向峰值電壓?？贘控硅承受的正向電壓峰值，不能超過手冊給出的這個參數(shù)值。3、反向陰斷峰值電壓VPR當可控硅加反向電壓，處于反向關斷狀態(tài)時，可以重復加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時，不能超過手冊給出的這個參數(shù)值。

4、控制極觸發(fā)電流I刃、觸發(fā)電壓VGT在規(guī)定的環(huán)境溫度下，陽極一-陰極間加

有一定電壓時，可控硅從關斷狀態(tài)轉為導通狀態(tài)所需要的最小控制極電流和電壓。5、維持電流IH在規(guī)定溫度下，控制極斷路，維持可控硅導通所必需的最小陽極正向電流?！鼋陙恚S多新型可控硅元件相繼問世，如適于高頻應用的快速可控硅，叮以用正或負的觸發(fā)信號控制兩個方向導通的雙向可控硅，可以用正觸發(fā)信號使其導通,用負觸發(fā)信號使其關斷的可控硅等等。雙向觸發(fā)二極管雙向觸發(fā)二極管是與雙向晶閘管同時問世的，常用來觸發(fā)雙向晶閘管。此主題相關圖片如下：NNV7VQ⑹等效（d）伏吳櫛NNV7VQ⑹等效（d）伏吳櫛（町結構雙向觸發(fā)二極管的結構、符號、等效電路及伏安特性如圖1所示。它是三層、對稱

性質的二端半導體器件，等效于基極開路、發(fā)射極與集電極對稱的NPN晶體管。其

正、反向伏安特性完全對稱。當器件兩端的電壓小于正向轉折電Ubo時，呈高阻態(tài)：當U>Ubo時進入負阻區(qū)。同樣，當|U|超過反向轉折電壓|Ubr|時，管子也能進入負阻區(qū)。轉折電壓的對稱性用△Ub表示AUb=Ubo-1Ubr|一般要求△Ub<2U。雙向觸發(fā)二極管的耐壓值Ubo大致分三個等級：20——60V,100——150V,200——250V。在實際應用中，除根據(jù)電路的要求選取適當?shù)霓D折電壓Ubo夕卜，還應選擇轉折電

流Ibo小、轉折電壓偏差AUb小的雙向觸發(fā)二極管。此主題相關圖片如下:雙向觸發(fā)二極管除用來觸發(fā)雙向晶閘管外，還常用在過壓保護、定時、移相等電路,

圖2就是由雙向觸發(fā)二極管和雙向晶閘管組成的過壓保護電路。當瞬態(tài)電壓超過

DIAC和Ubo時，DIAC迅速導通并觸發(fā)雙向晶閘管也導通，使后而的負載免受過壓

損害TOPt巨牛！一套儀器實現(xiàn)全部I-V測試功能？！19樓大中小發(fā)表于2009-12-1021:32只看該作者好資料。。。///TOPt巨牛！一套儀器實現(xiàn)全部17測試功能？！20樓大中小發(fā)表于2009-12-1021:33只看該作者固體繼電器SSR固體繼電器(SolidStateRelaySSR)是利用現(xiàn)代微電子技術

與電力電子技術相結合而發(fā)展起來的一種新型無觸點電子開

關器件。它可以實現(xiàn)用微弱的控制信導(幾毫安到幾十毫安)

控制0.1A直至幾百A電流負載，進行無觸點接通或分斷。固

體繼電器是一種四端器件，兩個輸入端，兩個輸出端。輸入端

接控制信號，輸岀端與負載、電源串聯(lián)，SSR實際是一個受控

的電力電子開關，其等效電路如圖。此主題相關圖片如下：輸入負教輔出電踝O輸入負教輔出電踝O圖1固體繼電器等效電路由于固體繼電器具有高穩(wěn)定、高可猱、無觸點及壽命長等優(yōu)點,

廣泛應用在電動機調速、正反轉控制、調光、家用電器、烘箱

烘道加溫控溫、送變電電網的建設與改造、電力拖動、卬染、

塑科加工、煤礦、鋼鐵、化工和軍用等方面。固體繼電路工作原理固體繼電器與通常的電磁繼電器不同：無觸點、輸入電路與輸出電路之間光（電）隔離、由分立元件.半導體微電子電路芯片和電力電子器件組裝而成，以阻燃型環(huán)氧樹脂為原料，采用灌封技術持其封閉在外殼中、使與外界隔離，具育良好的耐壓、防腐、防潮抗震動性能。固體繼電器由輸入電路、驅動電路和輸出電路三部分組成。

這里僅以應用較多的交流過零型固體繼電器為例，介紹其工作

原理。該電路采用了過零觸發(fā)技術，具有電壓過零時開啟，負

裁電流過零時關斷的特性,在負載上可以得到一個完整的正弦

波形，因此電路的射頻干擾很小。此主題相關圖片如下:圖2固悴繼電器原理圖該電路由信號輸人電路、零電壓檢測控制電路、工作指示電路、雙向晶閘管控制電路和吸收電路幾部分組成。采用了光電耦合器GD作為輸入電路和輸出電路之間的隔離元件,VD是防止Vin正負接反燒壞GDo電路工作過程：當無輸入信號時，GD中的光敏三極管裁止，VT1是交流電壓零點檢測器，通過R3獲得基極電流而飽和導通，將VTH的門極箝在低電位而處于關斷狀態(tài)。當有輸人信號時，光敏三極管導通，此時VTH的狀態(tài)由VT1決定，如此電源電壓大于過零電壓時，分壓器R3、R2的分壓點P電壓大于VBE1,VT1飽和導通,SCRfl極因箝位在低電位而截止,TR的門極因沒有觸發(fā)脈沖而處于關斷狀態(tài)。只有當電源電壓小于過零電壓，P點電壓小于VBE1時G1截止，SCR門極獲得觸發(fā)信號而導通。在TR的門極獲得觸發(fā)脈沖，TR就導通.從而接通負載電源。當輸入信號關斷后GD中的光敏三極管截止，G1飽和導通使SCR門極箝位在低電位而關斷，但是此時TR仍保持導通狀態(tài),負載上仍有電流流過，直到負載電流隨VAC減小到小于雙向晶閘管TR的維持電流后才會自行關斷，切斷負載電源。此主題相關圖片如卞:圖3過零型工柞渡形圖由于觸發(fā)信號方式不同，AC-SSR還分為過零型觸發(fā)（Z型）和非過零型或隨機型（P型）觸發(fā)兩種，如圖為其工作波形圖?？梢娺^零型和非過零型之間的區(qū)別主要在于負載交流電流導通的條件。過零型在輸入信號Vin施加的tl時刻，由于此時電源電壓處在非過零區(qū)，其輸岀端不導通，只有當電源電壓到達過零區(qū)t2時，輸岀端負載中才育電流流過。而非過零型在輸入信號Vin施加的tl時刻，不管電源電壓處在什么狀態(tài)，負載立刻導通。這兩種類型的固體繼電器關斷條件則相同雙向觸發(fā)二極管此主題相關圖片如卞：〒雙向觸發(fā)二極管(DIAC)屬三層結構，具有對稱性的二端半導體器件。常用來觸發(fā)雙向口J控硅，在電路中作過壓保護等用途。圖1是它的構造示意圖。圖2、圖3分別是它的符號及等效電路，可等效于基極開路、發(fā)射極與集電極對稱的NPN型晶體管。因此完全可用二只NPN晶體管如圖4連接來替代。雙向觸發(fā)二極管正、反向伏安特性幾乎完全對稱(見圖5)o當器件兩端所加電壓U低于正向轉折電壓V(B0)時，器件呈高阻態(tài)。當U>V(BO)時，管子擊穿導通進入負阻區(qū)。同樣當U大于反向轉折電壓V(BR)時，管子同樣能進入負阻區(qū)。轉折電壓的對稱性用AV(B)表示。Z\V(B)=V(BO)-V(BR)。一般(B)應小于2伏。雙向觸發(fā)二極管的正向轉折電壓值一般有三個等級：20-60V、100-150V.200-250Vo由于轉折電壓都大于20V,可以用萬用表電阻擋正反向測雙向二極管，表針均應不動(RXIOk)，但還不能完全確定它就是好的。檢測它的好壞，并能提供大于250V的直流電壓的電源，檢測時通過管子的電流不要大于是5mA。用晶體管耐壓測

試器檢測十分方便。如沒有，可用兆歐表按圖6所示進行測量(正、反各一次)，電壓大的一次V(BR)。例如：測一只DB3型二極管，第一次為27.5V,反向后再測為28V,RljAV(B)=V(BO)-V(BR)二28V-27.5V=0.5V<2V,表明該管對稱性很好。圖7是雙向觸發(fā)二極管與雙向可控硅等元件構成的臺燈調光電路。通過調節(jié)電位器R2,可以改變雙向可控硅的導通角，從而改變通過燈泡的電流(平均值)實現(xiàn)連續(xù)調光。如果將燈泡換電熨斗、電熱褥還可實現(xiàn)連續(xù)調溫。該電路在雙向可控硅加散熱器的情況下，可控負載功率可達500W,各元件參數(shù)見圖所標注。TOPt22樓大中小發(fā)表于2009-12-1021:34只看該作者單結晶體管(雙基極二極管)原理單結晶體管又叫雙基極二極管，它的符號和外形見附E--發(fā)射極B1E--發(fā)射極B1--第—基極奚一笫二基極判斷單結晶體管發(fā)射極E的方法是：把萬用表置于R*100擋或R*1K擋，黑表筆接假設的發(fā)射極，紅表筆接另外兩極，當岀現(xiàn)兩次低電阻時，黑表筆接的就是單結晶體管的發(fā)射極。單結晶體管B1和B2的判斷方法是：把萬用表置于R*100擋或R*1K擋，用黑表筆接發(fā)射極，紅表筆分別接另外兩極，兩次測量中，電阻大的一次，紅表筆接的就是B1極。應當說明的是，上述判別Bl、B2的方法，不一定對所有的單結晶體管都適用，育個別管子的E--B1間的正向電阻值較小。不過準確地判斷哪極是B1,哪極是B2在實際使用中并不特別重要。即使Bl、B2用顛倒了，也不會使管子損壞，只影響輸出脈沖的幅度（單結晶體管多作脈沖發(fā)生器使用），當發(fā)現(xiàn)輸岀的脈沖幅度偏小時，只要將原來假定的Bl、B2對調過來就可以了。單結晶體管原理單結晶體管（簡稱UJT）又稱基極二極管，它是一種只育一個PN結和兩個電阻接

觸電極的半導體器件，它的基片為條狀的高阻N型硅片，兩端分別用歐姆接觸引出

兩個基極bl和b2o在硅片中間略偏b2一側用合金法制作一個P區(qū)作為發(fā)射極eo

其結構、符號和等效電呼如圖1所示。圖1、單結晶體管一、單結晶體管的特性從圖1可以看出，兩基極bl與b2之間的電阻稱為基極電阻:rbb=rbl+rb2式中：rbl一一第一基極與發(fā)射結之間的電阻，其數(shù)值隨發(fā)射極電流ie而變化，rb2為第二基極與發(fā)射結之間的電阻，其數(shù)值與ie無關；發(fā)射結是PN結，與二極管等效。若在兩而三刀基極b2、bl間加上正電壓Vbb,則A點電壓為：VA=[rbl/（rbl+rb2）]vbb=（rb1/rbb）vbb=nVbb式中：n一一稱為分壓比，其值一般在0.3—0.85之間，如果發(fā)射極電壓VE由零

逐漸增加，就可測得單結晶體管的伏安特性，見圖2圖2、單結晶體管的伏安特性（1）當Ve<nVbb時，發(fā)射結處于反向偏置，管子截止，發(fā)射極只有很小的漏電流Iceoo（2）當Ve^nVbb+VDVD為二極管正向壓降（約為0.7伏），PN結正向導通，

Ie顯著增加，rbl阻值迅速減小，Ve相應下降，這種電壓隨電流增加反而下降的

特性，稱為負阻特性。管子由截止區(qū)進入負阻區(qū)的臨界P稱為峰點，與其對就的發(fā)

射極電壓和電流，分別稱為峰點電壓Vp和峰點電流Ip和峰點電流IpoIp是正向漏電流，它是使單結晶體管導通所需的最小電流，顯然Vp=nVbb（3）隨著發(fā)射極電流ie不斷上升，Ve不斷下降，降到V點后，Ve不在降了，這點V稱為谷點，與其對應的發(fā)射極電壓和電流，稱為谷點電壓，Vv和谷點電流Iv。（4）過了V點后，發(fā)射極與第一基極間半導體內的載流子達到了飽和狀態(tài)，所以uc繼續(xù)增加時，ie便緩慢地上升，顯然Vv是維持單結晶體管導通的最小發(fā)射極電壓，如果Ve<Vv,管子重新截止。二、單結晶體管的主要參數(shù)（1）基極間電阻Rbb發(fā)射極開路時，基極bl、b2之間的電阻，一般為2--10千歐，其數(shù)值隨溫度上升而增大。（2）分壓比n由管子內部結構決定的常數(shù)，一般為0.3-0.85o（3）ebl間反向電壓Vcblb2開路，在額定反向電壓Vcb2下，基極bl與發(fā)射極e之間的反向耐壓。

（4）反向電流Ieobl開路，在額定反向電壓Vcb2下，eb2間的反向電流。（5）發(fā)射極飽和壓降Veo在最大發(fā)射極額定電流時，ebl間的壓降。（6）峰點電流Ip單結晶體管剛開始導通時，發(fā)射極電壓為峰點電壓時的發(fā)射極

電流電動機、變壓器的控制曾經說過：電動機、變壓器等非線性負載的工作需要一個完整的正弦波電壓。否則會出現(xiàn)電動機或變壓器發(fā)熱或嗡嗡響的情況。許多讀者就此問題發(fā)來email,詢問更多有關這方而的知識。接卜?來，我就此問題為大家做一個分析。在智能家居控制中有一個非常有趣的而且是非常容易被混淆的問題是〃速度〃控制。而且我也發(fā)現(xiàn)我們很容易把〃調光〃與〃速度〃控制聯(lián)系在一起。那么就讓我們從調光與速度控制的區(qū)別開始談起吧!我們都知道，白熾燈是電阻性負載（雖然它也含有很小的電感性，但與它的電阻性相比，電感性顯得微不足道，因此我們把它看為純電阻性負載）。就此而言，電學知識告訴我們，純電阻性負載是不含有電感性和電容性的負載。那我們就把白熾燈比作一個大電阻。許多X10調光開關的設計就是把白熾燈作為一個既沒有電感性又沒有電容性的負載來看的?？梢则寗蛹冸娮柝撦d的器件是口J控硅，但是可控硅并不能改變正弦波的幅度。100%t80%?60%我們可以用一個很大的可變電阻或可調壓變壓器來改變一個完整的正弦波的幅度（如圖一所示）?？勺冸娮枋秸{光法曾經被用于舞臺調光，但那己經是二十世紀上半世紀的事了。用那種方法調光，不但工作效率低而且花費昂貴。如今，我們有固態(tài)器件可控硅。它控制燈的亮度不是改變正弦波的幅度，而是非?？斓摹ù蜷_-關閉輸出給燈的正弦波。舉個例子吧，如果你育一個開和關的速度都足夠快的開關，在

正弦波的每個半波里，你開關一次，就可以使正弦波的一部分流過電燈。作為替代可變電阻的可控硅，它是通過改變切割正弦波的位置來改變輸岀給負載的功率的。如圖二所示，圖中的兩個周期的正弦波，就是X10調光開關的輸岀波形。你一定會注意到每個半波的前而一小部分都被切去了。其實，當把X10調光開關開到〃最亮〃時，燈的亮度并不是100%,而是96%o如果你很細心，那么你就會發(fā)現(xiàn)當你裝上X10調光開關后，燈的最大亮度比原來暗了一點點。那4%的正弦波去那里了呢？這也是機械式開關所無法做到的。下面我就談談這4%正弦波的去向問題。通常情況下，特別是一些老房子，一般墻上開關盒里只有兩根線，但那并不是零線和火線。零線一般會直接布到燈上，再從燈上引一根線到墻上開關盒?；鹁€一般會直接布到墻上開關盒，這樣開關盒里的兩根線就是火線和來自于燈的一根線。為了適應這種場合，許多型號的X10調光開關都被設計為兩線式，并且通過燈絲來為它提供能量（如圖三所示）。既然白熾燈屬于〃線性〃負載，那么它就會為X10調光開關提供一個很好的工作電

流。當白熾燈不亮時，從燈絲可以流過足夠的電流來維持X10調光開關的正常操作。

當燈〃全亮〃時，X10調光開關會為自己保留4%的電能。如果給燈100%的電能，X10

調光開關就會因為失去電能而失效。這就是圖二中那4%被切去的正弦波的去向。

同時這也是兩線式X10調光開關為什么要有最小負載功率限制的原因。如果電燈功

率為400W或500W那么它會為X10調光開關提供足夠多的電能。當然，用40W或60W的電燈也一樣會為它提供足夠的電流?？墒侨绻霉β屎苄〉碾姛簦?W或10W）,X10調光開關就會因為維持電流過小而走向〃死亡〃！圖四這4%還有另外一個非常有用的地方。X10電力載波信號正是在這片非常干凈的區(qū)域里傳播（如圖四所示）。在圖四中每個周期內都會有兩個非常陡峭的邊沿，這個邊沿也正是〃開關（可控硅）〃打開的時候，負載從沒電到突然有電的速度是非?？斓摹＿@個非常陡峭的邊沿會產生許多電器〃噪音〃。因此，X10產品設計工程是會在設計X10調光開關時，留出開始的那一小端正弦波給X10載波信號提供干凈的空間。對于三線式X10調光開關（有零線輸入）來說，理論上講不需要為它保留那4%的

能量（見圖五）。因為有零線和火線同時為它供電，維持它的工作電流就不再需要

通過燈絲了。盡管如此，X10T程師還是為X10信號的傳播留出了l.lmS干凈的空

間。電感性負載的代表是電動機和變壓器，用X10調光開關控制電感性負載到底會怎么樣呢？由于X10調光開關輸岀的是非正弦波，這會引起電動機和變壓器很大的〃意見〃。電感性負載設計時的輸入電源是按一個干凈、平滑的正弦波設計的。他們不希望自己的電源被〃砍碎〃。如果你用X10調光開關去控制電感性負載（像電動機或變壓器），它們就會變熱