为了控制交流电路中的强大负载，经常使用 电磁继电器.由于容易燃烧、焊接，这些设备的触点组成为不可靠性的额外来源。此外，在切换过程中可能会产生火花似乎是一个缺点，在某些情况下需要额外的安全措施。因此，电子钥匙看起来更可取。这种键的选项之一是在三端双向可控硅开关上执行。
什么是双向可控硅以及为什么需要它
在电力电子中，其中一种类型通常用作受控开关元件。 晶闸管 - 三位一体。他们的优势：
- 没有联络小组；
- 缺少旋转和移动的机械元件；
- 重量和尺寸小；
- 长资源，与开关周期数无关；
- 低成本;
- 高速和安静的操作。
但是当在交流电路中使用三极管时，它们的单向传导就成了一个问题。为了使三极管在两个方向上通过电流，必须采用将两个同时控制的三极管反向并联的技巧。为了便于安装和减小尺寸，将这两个 SCR 组合在一个外壳中似乎是合乎逻辑的。而这一步是在 1963 年采取的，当时苏联科学家和通用电气专家几乎同时提交了对称三极管 - 三端双向可控硅开关的发明申请（在外国术语中，三端双向可控硅开关，三端双向可控硅 - 三极管用于交流电）。
事实上，三端双向可控硅开关并不是字面上放在一个案例中的两个三极管。
整个系统是在具有不同 p 和 n 电导带的单晶上实现的，这种结构不是对称的（尽管三端双向可控硅开关的电流-电压特性相对于原点是对称的，并且是镜像的 I-V 特性）三极管）。这是三端双向可控硅开关和两个三极管之间的根本区别，每个三极管都必须由相对于阴极的正极电流控制。
三端双向可控硅开关在传输电流的方向上没有阳极和阴极，但相对于控制电极，这些结论是不等价的。在文献中可以找到术语“条件阴极”（MT1，A1）和“条件阳极”（MT2，A2）。它们便于描述三端双向可控硅开关的操作。
当施加任何极性的半波时，设备首先被锁定（CVC 的红色部分）。此外，与三极管一样，当正弦波的任何极性（蓝色部分）超过阈值电压电平时，可能会触发三端双向可控硅开关。在电子钥匙中，这种现象（dynistor effect）是相当有害的。选择操作模式时必须避免。三端双向可控硅开关的打开是通过向控制电极施加电流来实现的。电流越大，钥匙越早打开（红色虚线区域）。该电流是通过在控制电极和条件阴极之间施加电压来产生的。该电压必须为负或与施加在 MT1 和 MT2 之间的电压具有相同的符号。
在某个电流值下，三端双向可控硅开关立即打开并像普通二极管一样运行 - 直至阻塞（绿色虚线和实线区域）。技术的改进导致完全解锁三端双向可控硅开关所消耗的电流减少。对于现代修改，最高可达 60 mA 及以下。但是，在实际电路中减少电流不应该得意忘形——这会导致三端双向可控硅开关的不稳定打开。
与传统的三极管一样，当电流下降到某个极限（几乎为零）时，就会发生闭合。在交流电路中，这发生在下一次通过零时，之后需要再次施加控制脉冲。在直流电路中，可控硅的关断需要繁琐的技术解决方案。
特点和限制
在切换无功（感性或容性）负载时使用三端双向可控硅开关是有限制的。在 AC 电路中存在这样的消费者时，电压和电流相位相对于彼此发生偏移。转变的方向取决于反应性的性质和幅度 - 关于无功分量的值.已经说过，三端双向可控硅开关会在电流通过零的那一刻关闭。而此时 MT1 和 MT2 之间的张力可能相当大。如果同时电压变化率dU/dt超过阈值，则三端双向可控硅开关可能不会闭合。为避免这种影响，与三端双向可控硅开关电源路径并联的包括 压敏电阻.它们的电阻取决于施加的电压，并且它们限制了电位差的变化率。使用 RC 链（缓冲器）可以达到相同的效果。
切换负载时超过电流上升速率的危险与触发三端双向可控硅开关的有限时间有关。在三端双向可控硅开关尚未闭合的那一刻，可能会证明对其施加了大电压，同时足够大的直通电流流过电源路径。这会导致器件释放大量热功率，晶体可能会过热。为了消除这种缺陷，如果可能，有必要通过在电路中顺序包含近似相同值但符号相反的反应性来补偿消费者的反应性。
还需要注意的是，在开路状态下，三端双向可控硅上大约有1-2V的压降，但由于范围是大功率的高压开关，这个特性并不影响三端双向可控硅的实际使用。 220 伏电路中 1-2 伏的损耗与电压测量误差相当。
使用示例
可控硅的主区是交流电路中的关键。将三端双向可控硅开关用作 DC 键没有基本限制，但这也没有任何意义。在这种情况下，使用更便宜且更常见的三极管会更容易。
与任何键一样，三端双向可控硅开关与负载串联连接到电路。打开和关闭三端双向可控硅开关控制对消费者的电压供应。
此外，三端双向可控硅开关还可用作不关心电压形状的负载（例如，白炽灯或热加热器）的电压调节器。在这种情况下，控制方案如下所示。
这里，在电阻器 R1、R2 和电容器 C1 上组织了一个移相电路。通过调整电阻，相对于电源电压通过零的过渡实现了脉冲开始的偏移。开启电压约为 30 伏的二极管负责脉冲的形成。当达到这个水平时，它打开并将电流传递到三端双向可控硅开关的控制电极。很明显，该电流与通过三端双向可控硅开关电源路径的电流方向一致。一些制造商生产称为 Quadrac 的半导体器件。它们在一个外壳中的控制电极电路中有一个三端双向可控硅开关和一个二极管。
这种电路很简单，但其消耗电流具有明显的非正弦形状，同时在供电网络中会产生干扰。为了抑制它们，有必要使用过滤器——至少是最简单的 RC 链。
的优点和缺点
三端双向可控硅的优点与上述三极管的优点不谋而合。对他们来说，您只需要在此模式下添加在交流电路中工作和简单控制的能力。但也有缺点。它们主要涉及受负载无功分量限制的应用领域。并非总是可以应用上述建议的保护措施。此外，缺点包括：
- 增加了对控制电极电路中的噪声和干扰的敏感性，这可能导致误报；
- 需要从晶体中去除热量 - 散热器的布置补偿了设备的小尺寸，并且为了切换强大的负载，使用 接触器 中继成为首选；
- 工作频率的限制 - 在 50 或 100 Hz 的工业频率下工作时无关紧要，但会限制在电压转换器中的使用。
要想胜任三端双向可控硅的使用，不仅要了解设备的工作原理，还要了解它的不足之处，这决定了三端双向可控硅的使用界限。只有在这种情况下，开发的设备才能长时间可靠地工作。
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