觸發二極管，也稱為雙向觸發二極管（DIAC）或雙向可控硅（SCR），是一種用于電力和電子控制的半導體器件。它以其獨特的控制方式和廣泛的應用領域在電子工程中占據重要地位。

一、觸發二極管的定義與功能

觸發二極管是一種電導率受外部條件（如電壓、電流）控制的半導體器件。它能夠在特定條件下（如被觸發后）允許電流通過，并保持通態直至外部條件改變（如電源切斷或電流、電壓降至一定水平以下）。這種特性使得觸發二極管在交流電源調整、電機控制、照明、電子系統開關及定時器等領域得到廣泛應用。

二、觸發二極管的結構

觸發二極管的結構相對特殊，主要由三層半導體材料構成，具有對稱性的二端結構。這三層半導體材料分別是兩側的N型半導體層（稱為主區）和夾在中間的P型半導體層（稱為觸發層或控制層）。這種三層結構使得觸發二極管在電學性能上表現出獨特的雙向導通特性。

具體來說，觸發二極管的結構可以看作是兩個反方向并聯的肖特基二極管（或稱為金屬-半導體結二極管）組成的五層結構。這種結構使得觸發二極管無論外加電壓的極性如何，只要電壓超過其觸發電壓（VBO），就能實現導通。一旦導通，觸發二極管將保持通態，直到外加電壓或電流降至其保持電壓或保持電流以下才會恢復截止狀態。

三、觸發二極管的工作原理

觸發二極管的工作原理基于其內部PN結的電壓-電流特性。在未觸發狀態下，觸發二極管的兩端相當于兩個反方向并聯的PN結，由于觸發層的摻雜濃度較低，其電阻較高，使得整個器件處于高阻態，即截止狀態。此時，無論外加電壓的極性如何，觸發二極管都不會導通。

然而，當外加電壓增加到一定程度（即觸發電壓VBO）時，觸發二極管內部的PN結開始發生雪崩擊穿效應，使得電流迅速增加并觸發器件進入導通狀態。此時，觸發二極管兩端的電壓將迅速下降并穩定在一個較低的水平（即通態電壓），同時允許較大的電流通過。

四、觸發二極管的應用

觸發二極管因其獨特的雙向導通特性和高可靠性，在電力電子系統中有著廣泛的應用。以下是一些典型的應用場景：

1. 觸發雙向可控硅 ：觸發二極管常用于觸發雙向可控硅（SCR），以實現交流電源的調整和控制。通過控制觸發二極管的導通時刻和持續時間，可以精確控制雙向可控硅的通斷狀態，進而實現對交流電源的有效控制。
2. 過壓保護 ：觸發二極管還可以用于電路中的過壓保護。當電路中的電壓超過一定閾值時，觸發二極管會迅速導通并觸發其他保護元件（如熔斷器、繼電器等）動作，以切斷電路或降低電壓，從而保護電路中的其他元器件不受損壞。
3. 定時與移相 ：在需要精確控制時間或相位的電路中，觸發二極管也可以發揮重要作用。通過結合其他電子元件（如電容器、電感器等），可以構成定時電路或移相電路，實現對電路中信號的時間延遲或相位調整。
4. 脈沖發生與逆變 ：觸發二極管還可以用于脈沖發生器和逆變器中。在這些應用中，觸發二極管能夠快速響應外部信號并產生穩定的脈沖信號或逆變輸出，以滿足特定電路的需求。

五、總結

觸發二極管作為一種重要的電力電子器件，在電力控制、電機驅動、照明以及電子系統開關等領域發揮著重要作用。其獨特的三層結構和雙向導通特性使得它能夠在復雜多變的電路環境中實現精確控制和保護。隨著電子技術的不斷發展，觸發二極管的應用領域還將不斷拓展和深化。