适用与音响音频系统可控硅的研发探讨

谭舒凯

摘 要：随着我国科学技术不断发展，可控硅在日常应用中也变得更加频繁。当今人们不断加强对可控硅的研究，在现代音响音频系统当中也加入了可控硅，这样可以有效提高音响性能和可调性。基于此，本文首先对可控硅进行简单阐述，分析可控硅在音响音频上的应用，最后提出音响音频系统可控硅的工艺流程。

关键词：音响音频；可控硅；研发；应用

中图分类号：TN722.75 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）16-0034-02

现如今，可控硅在设备生产中的应用愈加广泛，可以说可控硅在实际研发过程中是一个非常漫长而又严谨的过程，这是由于在诸多领域当中，可控硅都已经得到了良好的适用，其中就包括音响音频系统。应用可控硅可以大大减少大电流、大电压的冲击力，从而延长音响音频系统的使用寿命。采用可控硅的单向、双向、三项控制方法，可以大大提高音频的利用率，减少音频损耗，对整个音响音频系统起到了良好的作用。

1 什么是可控硅

可控硅简称SCR（Silicon Controlled Rectifier），是一种大功率电器元件，也称之为晶闸管。可控硅在实际应用当中具有寿命长、体积小、效率高等优势。在整个自动控制系统当中，可控硅是非常重要的大功率驱动器件，可以通过小功率控件控制大功率设备。可控硅在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。

实际上可以将可控硅划分为两种，即单向可控硅、双向可控硅。双向可控硅也称之为三端双向可控硅，简称TRIAC。双向可控硅在结构层面上等于两个单项可控硅的双向连接，从而实现双导通功能。整个可控硅的通断状只要是受到了控制极G决定。在控制极G上增加将正/负脉冲即可让其正/反方向导通。该种装置的优点在于控制电路十分简单，并且不会出现反耐压等问题，所以在做交流无触点开关领域中十分适用。

2 音响音频系统与可控硅应用优势

2.1 音响音频系统

简单来说，音响音频系统主要是传声器通过原发声场，将声波信号转化成为音频电信号，并按照指定的音频调控要去对这些电子设备进行处理。最终把扬声器的电信号转化成为声波信号向空气中传播实现音频播放，这就是整个音响音频系统的构成机理。随着我国社会经济不断发展，人们的生活水平不断提高，人们也在不断的享受着先进技术带来的高品质享受，这也提高了人们对音响音频的要求，而可控硅在很大程度上能够满足人们在此方面的需求。当今音响音频系统的应用无处不在，例如车辆、房屋等都安装了各种类型的音响音频系统，特别是在舞台上，音响音频的应用更加广泛。

以舞台的音响音频为例，由于舞台规模都比较大，而音响音频实际水平成为了衡量舞台技术的综合指标之一。特别是在文化媒体市场不断发展以及不断完善背景下，各大舞台都已经进入到了改革扩建阶段，为了能够全面满足客户的实际需求，构建更好的舞台音频系统势在必行，舞台规模也会变得越来越大。这就需要音频系统和视频系统、声学装修、机械化提升系统相契合，突出了音响音频系统的重要性。

音响音频系统的核心内容就是调音台，可以实现舞台音效的模拟，并且在大型舞台当中也有很多数字台可供选择。在大型舞台音响音频系统设计当中，需要构建4组音频组合形式，这样可以实现一些音频信号的双重备份，将2组模拟矩阵作为整个音响扩声的调音系统，把舞台声音信号传输到扩音系统当中，所剩余的2组矩阵主要是负责录音，这些音响音频设计中的每个调音台都配置了双电源，这样即可采用可控硅实现双向控制，大大提高了音响音频系统的安全性能。

2.2 可控硅在音响音频系统中的应用优势

随着可控硅技术的不断发展以及研究不断深入，可控硅的应用范围更加广泛，部分需要调光、调声的控制系统中都采用了可控硅。在大型音响音频系统中，应用可控硅可以有效加强整个系统的可控性，并且可以提高整个音响音频系统运行的质量性和安全性。在音响音频系统中应用可控硅有很大的优势，例如应用可控硅可以触发整流和调压对大型音响设备进行远程调控，且在调控中保证音响音频系统不会受到大电流和高电压的冲击，确保整个音响音频系统的使用寿命。在大型音响音频系统中可以利用可控硅的中频电源，从而提高整个音响音频系统的性能。

对于音响音频系统来说，可控硅中的单向、双向、三项控制都是很好的利用资源，可以针对音响音频系统运行的特殊情况进行分析，合理选择并安装使用，对于不同类别的音响音频系统可以选择不同型号的可控硅。这样可以最大程度上确保可控硅在音响音频系统中的作用。可控硅的诸多优势都可以在音响音频系统中得到应用，并且可控硅能源可以二次利用和再生，提高了整个音响音频系统设计的环保性，在实际应用中也更加新颖。

3 音响音频系统可控硅生产工艺流程

在N型硅衬底上展开扩散镓铝，让硅转化成PNP结构。这样可以提高硅片处理效率和质量，再采用硝酸铝和纯乙醇按照2g：500ml的比例展开调配，之后再使用超声机，在超声影响8h之后即可把烘干的硅片放入到事先调制好的溶液当中，待到硅片完全浸泡透之后在把硅片放入到石英架上继续烘干，再开展镓源处理。

在经过上述处理完成之后，硅片的表层會生成二氧化硅薄膜，这主要是为了服务于后续的扩磷工作。待到炉温度上升到了1200℃时，即可打开氧气阀门，这时把硅片和承载物进行过氧再预热，逐渐将硅片推入到恒温地带。干氧时间通常为1小时，湿氧的时间为2.5小时，在一次循环后，在对铝片进行干氧1小时，这时炉内温度可以稳定到1500℃，之后进行测量氧化层厚度。在整个氧化层上需要刻上阴极标志。采用一系列的方法后续操作后再次进行阴极标志刻制，包括甩胶、前烘、坚膜、显影、涂黑胶、腐蚀、去黑胶、去光刻等程序。

磷扩散主要是采用磷扩散方法生成N+，最终会产生PNPN四层结构形式，这就需要门级的触发特殊性质。把烘干硅片放入到硅载皿当中，并通过大量的氮气500ml放在炉口中进行预防10分钟，之后再放入到恒温区中，采用过氧、过氮工艺，完成最终的测试。通过提高阳极表面浓度，可以改变硅片的普通态性。在对操作台进行清洁完毕之后，即可开展硅片氮气烘干工艺，把硅片放入到盘中24V电压下对硅片表面进行处理。把硅片源面相对放入到炉中，同时也要通入氮气，完毕后将硅片取出进行检验。

在管芯阴极上展开蒸铝工艺，主要是用作电极引出，将真空镀膜仪器打开，这样可以将铝完全融化掉，正式进行蒸铝。在蒸铝完毕之后展开二次刻光工作接口，采用合金把所蒸发的铝、硅进行融合，最终会获得更好的欧姆电阻，之后采用一些磨角等后续工作即可制作完成音响音频系统可控硅，进而开发利用。

4 应用类型与特性

4.1 双向可控硅特性曲线

可控硅特色曲线主要是通过一、三两个象限内曲线组成而成。其中，第一象限曲线表明了进入到主电极上电压让Tc对T1极性为正时，则表示为正向电压，应用U21表示。如果电压逐渐增加到了转折电压UBO时，在左边的可控硅就会产生触发导通，这时的通电电流就是I21，电流方向是T2→T1，如果所触发的电流越大，其转折就会随之降低，该情况和普通可控硅触发规律如出一辙，如果加到了主电极上的电压让T1到T2的极性为正是，也就形成了反向电压，用U12表示。此时电压如果到达了转折电压值时，因此右方会触发导通，此时电流是I12主导，电流方向为T1→T2。这时就会形成完成的双向可控硅特定曲线。

4.2 四种触发方式

由于双向可控硅的主电极中，无论是采用正向电压还是反向电压、出发信号是正向还是反向，都是采用被动触发导通方法，所以可以划分为四种出发形式，其主要表现在：

（1）如果主电极中的T2到T1所增设的电压为正电压，则控制极G对第一电极T1所形成的也都是正触发信号。在双向可控硅触发导通之后，电流I21的方向则是T2→T1。通过分析上述的特性曲线可知，此时双向可控硅触发导通规律则是第二象特性进行形态，再加上出发信号是正向信号，所以可以将这种出发叫做“第一象限的正向触发”或称为I+触发方式。（2）如果主电极依然是正向电压，则需要将出发信号转变为反向信号，这时在双向可控硅导通后，求电流方向依然是T2→T1形态。这种出发形态也被称之为“第一象限的负触发”或称为I-触发方式。（3）两种电极同时向两个方面转移，在输入了正方向信號之后，则通态电流会由T1专向T2。这时双向可控硅会朝向第三象特性曲线工作，所以这种出发方式也被称之为Ⅲ+触发方式。（4）两个主电极朝向反方向，所将输入的信号是反向触发形式，这时在双向可控硅接通了之后，电流依然是从T1流向T2。这种方式是Ⅲ+触发方式的一种。

由此可见，音响音频系统可控硅有很多种触发方式。但因为负信号出发所需要触发的电压和电流较少。所以在实际应用中更加可靠，所以在选择可控硅类型时，需要重点考虑负触发方式。

4.3 特性

（1）在额定通态平均电流标准时，可以让阳极、阴极之间持续通过50Hz的正弦半波电流平均值；（2）如果在峰值电压VPF在控制极开路中没有触发信号，则阳正极电压并未经过导电电压时，可以同时加在可控硅两端正向峰值电压中。这样可控硅即可承受绝大部分的正值电压峰值，但是不能超出可控硅的标准阈值；（3）在控制极触发电流、电压VGT在规定温度下，并且阳极与阴极带有一定的电压时，可控硅从关断状态可以专向为导通状态所呈现出的最小控制极电流和电压。

5 结语

随着我国科学技术不断发展，当今可控硅在各个领域中的应用都十分广泛，新技术的发展推动了产业更新。在音响音频系统中做好可控硅的设计和选择工作，可以大大提高音响音频效率，提高音响音频发声质量。在实际选择过程中，由于不同类型的可控硅可以呈现出不同的性能，需要结合整个音响音频系统的特性，做好不同类型可控硅的选择，这样才能够发挥可控硅在音响音频系统中的作用。

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