可控硅基礎(chǔ)知識(shí)

單向可控硅晶體管模型KG玻璃鈍化玻璃鈍化

單向可控硅平面和縱向結(jié)構(gòu)柵極懸空時(shí)，BG1和BG2截止,沒有電流流過負(fù)載電阻RL。柵極輸入一個(gè)正脈沖電壓時(shí),BG2道通，VCE(BG2)下降，VBE(BG1)升高。正反饋過程使BG1和BG2進(jìn)入飽和道通狀態(tài)。電路很快從截止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入道通狀態(tài)。由于正反饋的作用柵極沒有觸發(fā)將保持道通狀態(tài)不變。

可控硅工作原理-導(dǎo)通可控硅工作原理-截止陽極和陰極加上反向電壓BG1和BG2截止。加大負(fù)載電阻RL使電路電流減少BG1和BG2的基電流也將減少。當(dāng)減少到某一個(gè)值時(shí)由于電路的正反饋?zhàn)饔?，電路翻轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)。這個(gè)電流為維持電流。

關(guān)閉電流（IL)

單向可控硅I-V曲線正向?qū)妷海╒TM)正向?qū)娏?IT)正向漏電流（Idrm)擊穿電壓(Vdrm)反向漏電流（Irm)擊穿電壓(Vrm)維持電流（IH)閉鎖電流（IL）

單向可控硅反向特性條件：控制極開路，陽極加上反向電壓時(shí)分析：J2結(jié)正偏，但J1、J2結(jié)反偏。當(dāng)J1，J3結(jié)的雪崩擊穿后，電流迅速增加，如特性O(shè)R段所示，彎曲處的電壓URRM叫反向轉(zhuǎn)折電壓，也叫反向重復(fù)峰值電壓。結(jié)果：可控硅會(huì)發(fā)生永久性反向擊穿。

單向可控硅正向特性條件：控制極開路，陽極加正向電壓分析：J1、J3結(jié)正偏，J2結(jié)反偏，這與普通PN結(jié)的反向特性相似，也只能流過很小電流，如特性O(shè)A段所示，彎曲處的是UDRM叫：正向轉(zhuǎn)折電壓，也叫斷態(tài)重復(fù)峰值電壓。結(jié)果：正向阻斷狀態(tài)。單向可控硅負(fù)阻特性及導(dǎo)通條件：J2結(jié)的雪崩擊穿分析：J2結(jié)的雪崩擊穿后J2結(jié)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng)，J2結(jié)變成正偏，只要電流稍增加，電壓便迅速下降。結(jié)果：出現(xiàn)所謂負(fù)阻特性正向?qū)l件：電流繼續(xù)增加分析：J1、J2、J3三個(gè)結(jié)均處于正偏，它的特性與普通的PN結(jié)正向特性相似，結(jié)果：可控硅便進(jìn)入正向?qū)щ姞顟B(tài)---通態(tài)，單向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通條件：控制極G上加入正向電壓分析：J3正偏，形成觸發(fā)電流IGT。內(nèi)部形成正反饋，加上IGT的作用，圖中的伏安特性O(shè)A段左移，IGT越大，特性左移越快。結(jié)果：可控硅提前導(dǎo)通。狀態(tài)

條件說明從關(guān)斷到導(dǎo)通

1、陽極電位高于是陰極電位

2、控制極有足夠的正向電壓和電流

兩者缺一不可

維持導(dǎo)通

1、陽極電位高于陰極電位

2、陽極電流大于維持電流

兩者缺一不可

從導(dǎo)通到關(guān)斷

1、陽極電位低于陰極電位

2、陽極電流小于維持電流

任一條件即可

單向可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷條件單向可控硅電參數(shù)序號(hào)

參數(shù)

符號(hào)1額定通態(tài)峰值電流IT(RMS)2額定通態(tài)平均電流

IT(AV)3不重復(fù)通態(tài)浪涌電流IT(TSM)4斷態(tài)重復(fù)峰值電壓VDRM5反向重復(fù)峰值電壓VRRM6斷態(tài)重復(fù)平均電流

IDRM7反向重復(fù)平均電流

IRRM8通態(tài)平均電壓VTM9控制極觸發(fā)電流IGT10控制極觸發(fā)電壓VGT單向可控硅電參數(shù)序號(hào)

參數(shù)

符號(hào)11門極（觸發(fā)極）峰值電流I(GM)12門極（觸發(fā)極）峰值電壓V(GM)13門極（觸發(fā)極）反向峰值電壓V(RGM)14門極（觸發(fā)極）峰值功耗P(GM)15門極（觸發(fā)極）平均功耗PG

(AV)16斷態(tài)電壓換向變化率dVD/dt17通態(tài)電流換向變化率dIT/dt18控制極觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間tgt19維持電流

IH20關(guān)閉電流

IL雙向可控硅等效結(jié)構(gòu)雙向可控硅觸發(fā)模式雙向可控硅觸發(fā)命名雙向可控硅平面和縱向結(jié)構(gòu)T1G銅芯線電流估算雙向可控硅I-V曲線雙向可控硅優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：雙向可控硅可以用門極和T1間的正向或負(fù)向電流觸發(fā)。因而能在四個(gè)“象限”觸發(fā)缺點(diǎn)：1.高IGT->需要高峰值IG。2.由IG觸發(fā)到負(fù)載電流開始流動(dòng)，兩者之間遲后時(shí)間較長–>要求IG維持較長時(shí)間。3.低得多的dIT/dt承受能力—>若控制負(fù)載具有高dI/dt值（例如白熾燈的冷燈絲），門極可能發(fā)生強(qiáng)烈退化。4.高IL值（1-工況亦如此）—>對(duì)于很小的負(fù)載，若在電源半周起始點(diǎn)導(dǎo)通，可能需要較長時(shí)間的IG，才能讓負(fù)載電流達(dá)到較高的IL。雙向可控硅誤導(dǎo)通（a）電子噪聲引發(fā)門極信號(hào)在電子噪聲充斥的環(huán)境中，若干擾電壓超過VGT，并有足夠的門極電流，就會(huì)發(fā)生假觸發(fā)，導(dǎo)致雙向可控硅切換。(b)超過最大切換電壓上升率dVCOM/dt當(dāng)負(fù)載電流過零時(shí)雙向可控硅發(fā)生切換，由于相位差電壓并不為零，這時(shí)雙向可控硅須立即阻斷該電壓。產(chǎn)生的切換電壓上升率若超過允許的dVCOM/dt，會(huì)迫使雙向可控硅回復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)。因?yàn)檩d流子沒有充分的時(shí)間自結(jié)上撤出。（c）超出最大的切換電流變化率dICOM/dt過高的dIT/dt可能導(dǎo)致局部燒毀，并使MT1-MT2短路。高dIT/dt承受能力決定于門極電流上升率dIG/dt和峰值IG。較高的dIG/dt值和峰值IG(d)超出最大的斷開電壓變化率dVD/dt若截止的雙向可控硅上（或門極靈敏的閘流管）作用很高的電壓變化率，盡管不超過VDRM（見圖8），電容性內(nèi)部電流能產(chǎn)生足夠大的門極電流，并觸發(fā)器件導(dǎo)通。門極靈敏度隨溫度而升高。三象限（無緩沖）雙向可控硅

3Q雙向可控硅具有和4Q雙向可控硅不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它在門極沒有臨界的重疊結(jié)構(gòu)。這使它不能在3+象限工作，但由于排除了3+象限的觸發(fā)，同時(shí)避開了4Q雙向可控硅的缺點(diǎn)。由于大部分電路工作在1+和3-象限（用于相位控制），或者工作在1-和3-象限（用于簡(jiǎn)單的極性觸發(fā)，信號(hào)來自IC電路和其它電子驅(qū)動(dòng)電路），因而和所取得的優(yōu)點(diǎn)比較，損失3+象限的工作能力是微不足道的代價(jià)。3Q雙向可控硅為初始產(chǎn)品制造廠帶來的好處1.高dVCOM/dt值性能,不需緩沖電路2．高dVD/dt值性能,不需緩沖電路3.高dICOM/dt值性能，不必串聯(lián)電感雙向可控硅的命名BT

134–600

E

前綴字母表示：B：雙向T：三端BT：三端雙向可控硅，全部非絕緣型電流值表示：131=1A134=4A136=4A137=8A138=12A139=16A電壓值表示：400=400V600=600V800=800V1000=1000V1200=1200V觸發(fā)電流表示：D：IGT1-3≤5mAIGT4≤10mAE：IGT1-3≤10mAIGT4≤25mAF：IGT1-3≤25mAIGT4≤70mAG：IGT1-3≤50mAIGT4≤100mA可控硅可控硅—十條黃金規(guī)則規(guī)則1.為了導(dǎo)通閘流管（或雙向可控硅），必須有門極電流≧IGT，直至負(fù)載電流達(dá)到≧IL。這條件必須滿足，并按可能遇到的最低溫度考慮。規(guī)則2.要斷開（切換）閘流管（或雙向可控硅），負(fù)載電流必須<IH,并維持足夠長的時(shí)間，使能回復(fù)至截止?fàn)顟B(tài)。在可能的最高運(yùn)行溫度下必須滿足上述條件。規(guī)則3.設(shè)計(jì)雙向可控硅觸發(fā)電路時(shí)，只要有可能，就要避開3+象限（WT2-，+）。規(guī)則4.為減少雜波吸收，門極連線長度降至最低。返回線直接連至MT1（或陰極）。若用硬線，用螺旋雙線或屏蔽線。門極和MT1間加電阻1kΩ或更小。高頻旁路電容和門極間串接電阻。另一解決辦法，選用H系列低靈敏度雙向可控硅。規(guī)則5.若dVD/dt或dVCOM/dt可能引起問題，在MT1和MT2間加入RC緩沖電路。若高dICOM/dt可能引起問題，加入一幾mH的電感和負(fù)載串聯(lián)。另一種解決辦法，采用Hi-Com雙向可控硅?？煽毓琛畻l黃金規(guī)則規(guī)則6.假如雙向可控硅的VDRM在嚴(yán)重的、異常的電源瞬間過程中有可能被超出，采用下列措施之一：負(fù)載上串聯(lián)電感量為幾μH的不飽和電感，以限制dIT/dt；用MOV跨接于電源，并在電源側(cè)增加濾波電路。規(guī)則7.選用好的門極觸發(fā)電路，避開3+象限工況，可以最大限度提高雙向可控硅的dIT/dt承受能力。規(guī)則8.

若雙向可控硅的