为了控制交流电路中的重负载，经常使用电磁继电器 电磁继电器.这些设备的触点组是另一个不可靠的来源，因为它们容易燃烧或焊接。还有一个缺点是切换时可能产生电弧，这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。这种键的一种变体是在三端双向可控硅开关上制作的。
什么是双向可控硅，我们为什么要使用它？
以下其中一种常被用作电力电子中的受控开关元件 晶闸管 - 晶闸管。它们的优点是：
- 没有联系组；
- 没有旋转或移动的机械元件；
- 重量轻、尺寸小；
- 使用寿命长，不受开关循环次数的影响；
- 低成本;
- 高速和安静的操作。
但是当三极管用于交流电路时，它们的单向导电性就成为一个问题。为了使三极管在两个方向上都通过电流，我们必须以两个三极管的相反方向并联的形式进行技巧，同时控制。为了便于安装和减小尺寸，将这两个三极管组合在一个外壳中似乎是合乎逻辑的。这一步是在 1963 年进行的，当时苏联科学家和通用电气的专家几乎同时申请注册对称三极管 - simistor（在外国术语中，三极管 - 三极管用于交流电）的发明。
事实上，三端双向可控硅开关在一种情况下并不是字面上的两个三极管。
整个系统是在具有不同 p 和 n 电导区域的单晶上实现的，并且这种结构不是对称的（尽管三端双向可控硅开关的伏安特性关于原点对称，并且是 BAC 的镜像）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电流方向上没有阳极和阴极，但相对于控制电极，这些引线是不相等的。在文献中可以找到术语“条件阴极”（MT1，A1）和“条件阳极”（MT2，A2）。它们方便地用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，器件首先被锁存（VAC 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）超过电压阈值时，三端双向可控硅开关都可以解锁。在电子开关中，这种现象（晶体管效应）是相当有害的。选择操作模式时应避免。三端双向可控硅开关通过向控制电极施加电流来打开。电流越高，钥匙打开越早（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 之间的电压相同。
在一定的电流值下，三端双向可控硅开关立即打开并像普通二极管一样工作 - 直到它锁定（绿色虚线和实心区域）。技术的改进导致三端双向可控硅开关完全解锁的电流消耗减少。通过现代修改，它最高可达 60 mA 及以下。但不要被实际电路中的较低电流冲昏了头脑——它会导致三端双向可控硅开关不稳定打开。
当电流减小到某个极限（几乎为零）时，会发生闭合，就像普通的三极管一样。在交流电路中，当电路再次通过零时会发生这种情况，之后必须再次施加控制脉冲。在直流电路中，可控硅的闭合需要繁琐的技术解决方案。
特性和限制
在切换电抗（感性或容性）负载时使用三端双向可控硅开关存在限制。当交流电路中存在这样的负载时，电压和电流相位会相互偏移。偏移的方向取决于电抗分量的性质和幅度 电抗分量的大小.已经说过，当电流通过零时，三端双向可控硅开关关闭。而此时 MT1 和 MT2 之间的电压可能会很大。如果电压变化率 dU/dt 超过阈值，三端双向可控硅开关可能不会闭合。为了避免这种影响，双向可控硅并联到双向可控硅的电源路径 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。
在负载切换期间超过电流上升率的危险与有限的可控硅开启时间有关。在三端双向可控硅开关尚未闭合的时刻，可能是施加了很大的电压，同时有相当大的直通电流流过电源路径。这可能会导致设备发出大量热量，并且晶体可能会过热。为了消除这种缺陷，如果可能，有必要通过串联包含在电路中大约相同值但符号相反的电抗来补偿消费者的电抗。
还需要注意的是，三端双向可控硅开关在开路状态下会下降1-2V左右。但由于应用的是大功率高压开关，这个特性并不影响三端双向可控硅的实际应用。 220 伏电路中 1-2 伏的损耗相当于电压测量误差。
使用示例
三端双向可控硅开关的主要用途是作为交流电路中的开关。使用三端双向可控硅开关作为直流开关没有基本限制，但这样做也没有任何意义。在这种情况下，更容易使用更便宜和更常见的三极管。
与任何键一样，三端双向可控硅开关与负载串联。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。
三端双向可控硅开关还可用作不关心电压波形的负载（如白炽灯或热电加热器）的电压调节器。在这种情况下，控制电路如下所示。
此处的反相电路由电阻器 R1、R2 和电容器 C1 组成。通过调整电阻，我们实现了脉冲起点相对于电源电压过零的偏移。开启电压约为 30 伏的晶体管负责形成脉冲。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。显然，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。一些制造商制造称为 Quadrac 的半导体器件。它们在同一外壳的控制电极电路中有一个双向可控硅和一个二极管。
这个电路很简单，但它的电流消耗呈明显的非正弦曲线，并且在电源中会产生干扰。要抑制它们，您应该使用过滤器 - 至少是最简单的 RC 链。
的优点和缺点
三端双向可控硅开关的优点与上述三极管的优点相同。对他们来说，我们应该只增加在交流电路中操作的可能性，并在这种模式下轻松控制。但也有缺点。它们主要涉及受负载的无功分量限制的应用领域。上述建议的保护措施并不总是适用。此外，缺点应包括：
- 增加了对控制电极电路中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，并且对于切换重负载的使用 接触器 继电器变得更可取；
- 工作频率限制 - 在 50 或 100 Hz 的工业频率下工作无关紧要，但它限制了在电压转换器中的使用。
对于三端双向可控硅的有效使用，不仅需要了解设备的工作原理，还需要了解其缺点，确定三端双向可控硅的应用范围。只有在这种情况下，开发的设备才能长期可靠地工作。
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