觸發(fā)二極管的基本架構(gòu)、顯著特征及原理剖析有哪些?
描述
觸發(fā)二極管又稱雙向觸發(fā)二極管(DIAC)屬三層結(jié)構(gòu),具有對稱性的二端半導(dǎo)體器件。常用來觸發(fā)雙向可控硅 ,在電路中作過壓保護(hù)等用途。
一、定義與原理
觸發(fā)管,又稱晶閘管或雙向觸發(fā)二極管(DIAC),是由半導(dǎo)體材料制成的具有單向?qū)щ娦缘碾p終端裝置。它具有四個區(qū)域,即P、N、P、N四個區(qū)域,其中兩個相鄰的N區(qū)域構(gòu)成PN結(jié),被稱為控制結(jié),另外兩個P區(qū)域構(gòu)成PN結(jié),被稱為主結(jié)。當(dāng)控制結(jié)施加一個正向電壓,PN結(jié)就會被擊穿,電流就會流過觸發(fā)管,電路就會被閉合。觸發(fā)管在反向擊穿狀態(tài)下工作,在制造過程中具有低壓擊穿特性,反向擊穿電壓恒定。

二、種類
觸發(fā)管的種類包括高壓觸發(fā)管、低壓觸發(fā)管、雙向觸發(fā)管等。這些不同類型的觸發(fā)管在擊穿電壓、電流容量等參數(shù)上有所不同,適用于不同的應(yīng)用場景。


三、特性
- 單向?qū)щ娦裕?/strong>觸發(fā)管具有單向?qū)щ娦裕措娏髦荒軓恼龢O流向負(fù)極,不能從負(fù)極流向正極。
- 快速開關(guān):觸發(fā)管具有快速的開關(guān)速度,可以在短時間內(nèi)完成電路的閉合和斷開。
- 高可靠性:觸發(fā)管具有較高的可靠性,能夠在惡劣的工作環(huán)境下穩(wěn)定工作。
- 體積小、重量輕:觸發(fā)管的體積小、重量輕,便于安裝和使用。
四、應(yīng)用
- 交流電控制:觸發(fā)管可以用來控制交流電的開關(guān),實(shí)現(xiàn)燈光控制、電機(jī)控制等。
- 直流電控制:觸發(fā)管可以用來控制直流電的輸出,實(shí)現(xiàn)電源開關(guān)、電池充電等。
- 反向電壓保護(hù):觸發(fā)管可以用來保護(hù)電路不受反向電壓的損害。
- 調(diào)光控制:觸發(fā)管可以用來實(shí)現(xiàn)燈光的調(diào)光,節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境。
此外,觸發(fā)管還可以與其他元器件配合使用,實(shí)現(xiàn)自動化控制,如用觸發(fā)管控制繼電器、電機(jī)等。
五、工作原理
觸發(fā)二極管的工作原理基于其內(nèi)部PN結(jié)的電壓-電流特性。在未觸發(fā)狀態(tài)下,觸發(fā)二極管的兩端相當(dāng)于兩個反方向并聯(lián)的PN結(jié),由于觸發(fā)層的摻雜濃度較低,其電阻較高,使得整個器件處于高阻態(tài),即截止?fàn)顟B(tài)。此時,無論外加電壓的極性如何,觸發(fā)二極管都不會導(dǎo)通。然而,當(dāng)外加電壓增加到一定程度(即觸發(fā)電壓VBO)時,觸發(fā)二極管內(nèi)部的PN結(jié)開始發(fā)生雪崩擊穿效應(yīng),使得電流迅速增加并觸發(fā)器件進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。此時,觸發(fā)二極管兩端的電壓將迅速下降并穩(wěn)定在一個較低的水平(即通態(tài)電壓),同時允許較大的電流通過。

六、應(yīng)用實(shí)例
雙向觸發(fā)二極管和可控硅的應(yīng)用電路:

七、檢測方法
正反向電阻值的測量:用萬用表R×1k或R×10k檔,測量雙向觸發(fā)二極管正、反向電阻值。正常時其正、反向電阻值均應(yīng)為無窮大。若測得正、反向電阻值均很小或?yàn)?,則說明該二極管已擊穿損壞。

測量雙向觸發(fā)二極管的轉(zhuǎn)折電壓有三種方法(如圖3所示):
方法一
1)將兆歐表的正極(E)和負(fù)極(L)分別接雙向觸發(fā)二極管的兩端,用兆歐表提供擊穿電壓,同時用萬用表的直流電壓檔測量出電壓值,將雙向觸發(fā)二極管的兩極對調(diào)后再測量一次。比較一下兩次測量的電壓值的偏差(一般為3~6V)。此偏差值越小,說明此二極管的性能越好。
方法二
2)先用萬用表測出市電電壓U,然后將被測雙向觸發(fā)二極管串入萬用表的交流電壓測量回路后,接入市電電壓,讀出電壓值U1,再將雙向觸發(fā)二極管的兩極對調(diào)連接后并讀出電壓值U2。
若U1與U2的電壓值相同,但與U的電壓值不同,則說明該雙向觸發(fā)二極管的導(dǎo)通性能對稱性良好。若U1與U2的電壓值相差較大時,則說明該雙向觸發(fā)二極管的導(dǎo)通性不對稱。若U1、U2電壓值均與市電U相同時,則說明該雙向觸發(fā)二極管內(nèi)部已短路損壞。若U1、U2的電壓值均為0V,則說明該雙向觸發(fā)二極管內(nèi)部已開路損壞。
方法三
3)用0~50V連續(xù)可調(diào)直流電源,將電源的正極串接1只20kΩ電阻器后與雙向觸發(fā)二極管的一端相接,將電源的負(fù)極串接萬用表電流檔(將其置于1mA檔)后與雙向觸發(fā)二極管的另一端相接。逐漸增加電源電壓,當(dāng)電流表指針有較明顯擺動時(幾十微安以上),則說明此雙向觸發(fā)二極管已導(dǎo)通,此時電源的電壓值即是雙向觸發(fā)二極管的轉(zhuǎn)折電壓。
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