適用與音響音頻系統可控硅的研發探討

譚舒凱

摘 要：隨著我國科學技術不斷發展，可控硅在日常應用中也變得更加頻繁。當今人們不斷加強對可控硅的研究，在現代音響音頻系統當中也加入了可控硅，這樣可以有效提高音響性能和可調性?；诖?，本文首先對可控硅進行簡單闡述，分析可控硅在音響音頻上的應用，最后提出音響音頻系統可控硅的工藝流程。

關鍵詞：音響音頻；可控硅；研發；應用

中圖分類號：TN722.75 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）16-0034-02

現如今，可控硅在設備生產中的應用愈加廣泛，可以說可控硅在實際研發過程中是一個非常漫長而又嚴謹的過程，這是由于在諸多領域當中，可控硅都已經得到了良好的適用，其中就包括音響音頻系統。應用可控硅可以大大減少大電流、大電壓的沖擊力，從而延長音響音頻系統的使用壽命。采用可控硅的單向、雙向、三項控制方法，可以大大提高音頻的利用率，減少音頻損耗，對整個音響音頻系統起到了良好的作用。

1 什么是可控硅

可控硅簡稱SCR（Silicon Controlled Rectifier），是一種大功率電器元件，也稱之為晶閘管。可控硅在實際應用當中具有壽命長、體積小、效率高等優勢。在整個自動控制系統當中，可控硅是非常重要的大功率驅動器件，可以通過小功率控件控制大功率設備?？煽毓柙诮恢绷麟姍C調速系統、調功系統及隨動系統中得到了廣泛的應用。

實際上可以將可控硅劃分為兩種，即單向可控硅、雙向可控硅。雙向可控硅也稱之為三端雙向可控硅，簡稱TRIAC。雙向可控硅在結構層面上等于兩個單項可控硅的雙向連接，從而實現雙導通功能。整個可控硅的通斷狀只要是受到了控制極G決定。在控制極G上增加將正/負脈沖即可讓其正/反方向導通。該種裝置的優點在于控制電路十分簡單，并且不會出現反耐壓等問題，所以在做交流無觸點開關領域中十分適用。

2 音響音頻系統與可控硅應用優勢

2.1 音響音頻系統

簡單來說，音響音頻系統主要是傳聲器通過原發聲場，將聲波信號轉化成為音頻電信號，并按照指定的音頻調控要去對這些電子設備進行處理。最終把揚聲器的電信號轉化成為聲波信號向空氣中傳播實現音頻播放，這就是整個音響音頻系統的構成機理。隨著我國社會經濟不斷發展，人們的生活水平不斷提高，人們也在不斷的享受著先進技術帶來的高品質享受，這也提高了人們對音響音頻的要求，而可控硅在很大程度上能夠滿足人們在此方面的需求。當今音響音頻系統的應用無處不在，例如車輛、房屋等都安裝了各種類型的音響音頻系統，特別是在舞臺上，音響音頻的應用更加廣泛。

以舞臺的音響音頻為例，由于舞臺規模都比較大，而音響音頻實際水平成為了衡量舞臺技術的綜合指標之一。特別是在文化媒體市場不斷發展以及不斷完善背景下，各大舞臺都已經進入到了改革擴建階段，為了能夠全面滿足客戶的實際需求，構建更好的舞臺音頻系統勢在必行，舞臺規模也會變得越來越大。這就需要音頻系統和視頻系統、聲學裝修、機械化提升系統相契合，突出了音響音頻系統的重要性。

音響音頻系統的核心內容就是調音臺，可以實現舞臺音效的模擬，并且在大型舞臺當中也有很多數字臺可供選擇。在大型舞臺音響音頻系統設計當中，需要構建4組音頻組合形式，這樣可以實現一些音頻信號的雙重備份，將2組模擬矩陣作為整個音響擴聲的調音系統，把舞臺聲音信號傳輸到擴音系統當中，所剩余的2組矩陣主要是負責錄音，這些音響音頻設計中的每個調音臺都配置了雙電源，這樣即可采用可控硅實現雙向控制，大大提高了音響音頻系統的安全性能。

2.2 可控硅在音響音頻系統中的應用優勢

隨著可控硅技術的不斷發展以及研究不斷深入，可控硅的應用范圍更加廣泛，部分需要調光、調聲的控制系統中都采用了可控硅。在大型音響音頻系統中，應用可控硅可以有效加強整個系統的可控性，并且可以提高整個音響音頻系統運行的質量性和安全性。在音響音頻系統中應用可控硅有很大的優勢，例如應用可控硅可以觸發整流和調壓對大型音響設備進行遠程調控，且在調控中保證音響音頻系統不會受到大電流和高電壓的沖擊，確保整個音響音頻系統的使用壽命。在大型音響音頻系統中可以利用可控硅的中頻電源，從而提高整個音響音頻系統的性能。

對于音響音頻系統來說，可控硅中的單向、雙向、三項控制都是很好的利用資源，可以針對音響音頻系統運行的特殊情況進行分析，合理選擇并安裝使用，對于不同類別的音響音頻系統可以選擇不同型號的可控硅。這樣可以最大程度上確?？煽毓柙谝繇懸纛l系統中的作用?？煽毓璧闹T多優勢都可以在音響音頻系統中得到應用，并且可控硅能源可以二次利用和再生，提高了整個音響音頻系統設計的環保性，在實際應用中也更加新穎。

3 音響音頻系統可控硅生產工藝流程

在N型硅襯底上展開擴散鎵鋁，讓硅轉化成PNP結構。這樣可以提高硅片處理效率和質量，再采用硝酸鋁和純乙醇按照2g：500ml的比例展開調配，之后再使用超聲機，在超聲影響8h之后即可把烘干的硅片放入到事先調制好的溶液當中，待到硅片完全浸泡透之后在把硅片放入到石英架上繼續烘干，再開展鎵源處理。

在經過上述處理完成之后，硅片的表層會生成二氧化硅薄膜，這主要是為了服務于后續的擴磷工作。待到爐溫度上升到了1200℃時，即可打開氧氣閥門，這時把硅片和承載物進行過氧再預熱，逐漸將硅片推入到恒溫地帶。干氧時間通常為1小時，濕氧的時間為2.5小時，在一次循環后，在對鋁片進行干氧1小時，這時爐內溫度可以穩定到1500℃，之后進行測量氧化層厚度。在整個氧化層上需要刻上陰極標志。采用一系列的方法后續操作后再次進行陰極標志刻制，包括甩膠、前烘、堅膜、顯影、涂黑膠、腐蝕、去黑膠、去光刻等程序。

磷擴散主要是采用磷擴散方法生成N+，最終會產生PNPN四層結構形式，這就需要門級的觸發特殊性質。把烘干硅片放入到硅載皿當中，并通過大量的氮氣500ml放在爐口中進行預防10分鐘，之后再放入到恒溫區中，采用過氧、過氮工藝，完成最終的測試。通過提高陽極表面濃度，可以改變硅片的普通態性。在對操作臺進行清潔完畢之后，即可開展硅片氮氣烘干工藝，把硅片放入到盤中24V電壓下對硅片表面進行處理。把硅片源面相對放入到爐中，同時也要通入氮氣，完畢后將硅片取出進行檢驗。

在管芯陰極上展開蒸鋁工藝，主要是用作電極引出，將真空鍍膜儀器打開，這樣可以將鋁完全融化掉，正式進行蒸鋁。在蒸鋁完畢之后展開二次刻光工作接口，采用合金把所蒸發的鋁、硅進行融合，最終會獲得更好的歐姆電阻，之后采用一些磨角等后續工作即可制作完成音響音頻系統可控硅，進而開發利用。

4 應用類型與特性

4.1 雙向可控硅特性曲線

可控硅特色曲線主要是通過一、三兩個象限內曲線組成而成。其中，第一象限曲線表明了進入到主電極上電壓讓Tc對T1極性為正時，則表示為正向電壓，應用U21表示。如果電壓逐漸增加到了轉折電壓UBO時，在左邊的可控硅就會產生觸發導通，這時的通電電流就是I21，電流方向是T2→T1，如果所觸發的電流越大，其轉折就會隨之降低，該情況和普通可控硅觸發規律如出一轍，如果加到了主電極上的電壓讓T1到T2的極性為正是，也就形成了反向電壓，用U12表示。此時電壓如果到達了轉折電壓值時，因此右方會觸發導通，此時電流是I12主導，電流方向為T1→T2。這時就會形成完成的雙向可控硅特定曲線。

4.2 四種觸發方式

由于雙向可控硅的主電極中，無論是采用正向電壓還是反向電壓、出發信號是正向還是反向，都是采用被動觸發導通方法，所以可以劃分為四種出發形式，其主要表現在：

（1）如果主電極中的T2到T1所增設的電壓為正電壓，則控制極G對第一電極T1所形成的也都是正觸發信號。在雙向可控硅觸發導通之后，電流I21的方向則是T2→T1。通過分析上述的特性曲線可知，此時雙向可控硅觸發導通規律則是第二象特性進行形態，再加上出發信號是正向信號，所以可以將這種出發叫做“第一象限的正向觸發”或稱為I+觸發方式。（2）如果主電極依然是正向電壓，則需要將出發信號轉變為反向信號，這時在雙向可控硅導通后，求電流方向依然是T2→T1形態。這種出發形態也被稱之為“第一象限的負觸發”或稱為I-觸發方式。（3）兩種電極同時向兩個方面轉移，在輸入了正方向信號之后，則通態電流會由T1專向T2。這時雙向可控硅會朝向第三象特性曲線工作，所以這種出發方式也被稱之為Ⅲ+觸發方式。（4）兩個主電極朝向反方向，所將輸入的信號是反向觸發形式，這時在雙向可控硅接通了之后，電流依然是從T1流向T2。這種方式是Ⅲ+觸發方式的一種。

由此可見，音響音頻系統可控硅有很多種觸發方式。但因為負信號出發所需要觸發的電壓和電流較少。所以在實際應用中更加可靠，所以在選擇可控硅類型時，需要重點考慮負觸發方式。

4.3 特性

（1）在額定通態平均電流標準時，可以讓陽極、陰極之間持續通過50Hz的正弦半波電流平均值；（2）如果在峰值電壓VPF在控制極開路中沒有觸發信號，則陽正極電壓并未經過導電電壓時，可以同時加在可控硅兩端正向峰值電壓中。這樣可控硅即可承受絕大部分的正值電壓峰值，但是不能超出可控硅的標準閾值；（3）在控制極觸發電流、電壓VGT在規定溫度下，并且陽極與陰極帶有一定的電壓時，可控硅從關斷狀態可以專向為導通狀態所呈現出的最小控制極電流和電壓。

5 結語

隨著我國科學技術不斷發展，當今可控硅在各個領域中的應用都十分廣泛，新技術的發展推動了產業更新。在音響音頻系統中做好可控硅的設計和選擇工作，可以大大提高音響音頻效率，提高音響音頻發聲質量。在實際選擇過程中，由于不同類型的可控硅可以呈現出不同的性能，需要結合整個音響音頻系統的特性，做好不同類型可控硅的選擇，這樣才能夠發揮可控硅在音響音頻系統中的作用。

參考文獻

[1]李昊冉，李晴.適用與音響音頻系統可控硅的研發[J].電子制作，2015，（9）：558-559.

[2]董明健.基于PC平臺的音頻定位系統的研究與實現[D].北京大學，2008.

[3]吳峰.消除音響系統噪聲的幾種方法[J].甘肅科技，2007，23（11）：127-129.

[4]李鳴，李蓉蓉.基于網絡的跨校區視音頻教學系統的研究與探討[J].實驗室科學，2010，13（5）：182-187.

[5]陳瓊，張守勁.基于多媒體混聲效果的音頻擴聲系統研究分析[J].廣播電視信息，2017，（4）：35-37.