為了控制交流電路中的重負載，經常使用電磁繼電器 電磁繼電器.這些設備的觸點組是另一個不可靠的來源，因為它們容易燃燒或焊接。還有一個缺點是切換時可能產生電弧，這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。這種鍵的一種變體是在三端雙向可控矽開關上製作的。
什麼是雙向可控矽，我們為什麼要使用它？
以下其中一種常被用作電力電子中的受控開關元件 晶閘管 - 晶閘管。它們的優點是：
- 沒有聯繫組；
- 沒有旋轉或移動的機械元件；
- 重量輕、尺寸小；
- 使用壽命長，不受開關循環次數的影響；
- 低成本;
- 高速和安靜的操作。
但是當三極管用於交流電路時，它們的單嚮導電性就成為一個問題。為了使三極管在兩個方向上都通過電流，我們必須以兩個三極管的相反方向並聯的形式進行技巧，同時控制。為了便於安裝和減小尺寸，將這兩個三極管組合在一個外殼中似乎是合乎邏輯的。這一步是在 1963 年進行的，當時蘇聯科學家和通用電氣的專家幾乎同時申請註冊對稱三極管 - simistor（在外國術語中，三極管 - 三極管用於交流電）的發明。
事實上，三端雙向可控矽開關在一種情況下並不是字面上的兩個三極管。
整個系統是在具有不同 p 和 n 電導區域的單晶上實現的，並且這種結構不是對稱的（儘管三端雙向可控矽開關的伏安特性關於原點對稱，並且是 BAC 的鏡像）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電流方向上沒有陽極和陰極，但相對於控制電極，這些引線是不相等的。在文獻中可以找到術語“條件陰極”（MT1，A1）和“條件陽極”（MT2，A2）。它們方便地用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，器件首先被鎖存（VAC 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）超過電壓閾值時，三端雙向可控矽開關都可以解鎖。在電子開關中，這種現象（晶體管效應）是相當有害的。選擇操作模式時應避免。三端雙向可控矽開關通過向控制電極施加電流來打開。電流越高，鑰匙打開越早（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 之間的電壓相同。
在一定的電流值下，三端雙向可控矽開關立即打開並像普通二極管一樣工作 - 直到它鎖定（綠色虛線和實心區域）。技術的改進導致三端雙向可控矽開關完全解鎖的電流消耗減少。通過現代修改，它最高可達 60 mA 及以下。但不要被實際電路中的較低電流沖昏了頭腦——它會導致三端雙向可控矽開關不穩定打開。
當電流減小到某個極限（幾乎為零）時，會發生閉合，就像普通的三極管一樣。在交流電路中，當電路再次通過零時會發生這種情況，之後必須再次施加控制脈衝。在直流電路中，可控矽的閉合需要繁瑣的技術解決方案。
特性和限制
在切換電抗（感性或容性）負載時使用三端雙向可控矽開關存在限制。當交流電路中存在這樣的負載時，電壓和電流相位會相互偏移。偏移的方向取決於電抗分量的性質和幅度 電抗分量的大小.已經說過，當電流通過零時，三端雙向可控矽開關關閉。而此時 MT1 和 MT2 之間的電壓可能會很大。如果電壓變化率 dU/dt 超過閾值，三端雙向可控矽開關可能不會閉合。為了避免這種影響，雙向可控矽並聯到雙向可控矽的電源路徑 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。
負載切換期間超過電流上升率的危險與有限的可控矽開啟時間有關。在三端雙向可控矽開關尚未閉合的時刻，可能是施加了很大的電壓，同時有相當大的直通電流流過電源路徑。這可能會導致設備發出大量熱量，並且晶體可能會過熱。為了消除這種缺陷，如果可能，有必要通過串聯包含在電路中大約相同值但符號相反的電抗來補償消費者的電抗。
還需要注意的是，三端雙向可控矽開關在開路狀態下會下降1-2V左右。但由於應用的是大功率高壓開關，這個特性並不影響三端雙向可控矽的實際應用。 220 伏電路中 1-2 伏的損耗相當於電壓測量誤差。
使用示例
三端雙向可控矽開關的主要用途是作為交流電路中的開關。使用三端雙向可控矽開關作為直流開關沒有基本限制，但這樣做也沒有任何意義。在這種情況下，更容易使用更便宜和更常見的三極管。
與任何鍵一樣，三端雙向可控矽開關與負載串聯。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。
三端雙向可控矽開關還可用作不關心電壓波形的負載（如白熾燈或熱電加熱器）的電壓調節器。在這種情況下，控制電路如下所示。
此處的反相電路由電阻器 R1、R2 和電容器 C1 組成。通過調整電阻，我們實現了脈冲起點相對於電源電壓過零的偏移。開啟電壓約為 30 伏的晶體管負責形成脈衝。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。顯然，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。一些製造商製造稱為 Quadrac 的半導體器件。它們在同一外殼的控制電極電路中有一個雙向可控矽和一個二極管。
這個電路很簡單，但它的電流消耗呈明顯的非正弦曲線，並且在電源中會產生干擾。要抑制它們，您應該使用過濾器 - 至少是最簡單的 RC 鏈。
的優點和缺點
三端雙向可控矽開關的優點與上述三極管的優點相同。對他們來說，我們應該只增加在交流電路中操作的可能性，並在這種模式下輕鬆控制。但也有缺點。它們主要涉及受負載的無功分量限制的應用領域。上述建議的保護措施並不總是適用。此外，缺點應包括：
- 增加了對控制電極電路中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，並且對於切換重負載的使用 接觸器 繼電器變得更可取；
- 工作頻率的限制 - 在 50 或 100 Hz 的工業頻率下工作無關緊要，但它限制了在電壓轉換器中的使用。
對於三端雙向可控矽的有效使用，不僅需要了解設備的工作原理，還需要了解其缺點，確定三端雙向可控矽的應用範圍。只有在這種情況下，開發的設備才能長期可靠地工作。
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