电力电子半导体器件SCR介绍

３．反向不重复峰值电压VRSM 门极开路，加在SCR阳极反向电压上升到反向伏安特性曲线急 剧弯曲处所对应的电压值。不能重复，每次持续时间不大于10ms 的脉冲电压。 ４．反向重复峰值电压VRRM 门极开路，额定结温下，允许50次/s，持续时间不大于10ms， 重复施加在SCR上的反向最大脉冲电压。 VRRM ≈ 90% VRSM ５．额定电压
三、参数 （一）电压参数
1．断态不重复峰值电压VDSM
门极开路，加在SCR阳极正向电压上升到正向伏安特性曲线 急剧弯曲处所对应的电压值。不能重复，每次持续时间不大于 10ms的脉冲电压。（转折电压，小于VBO) ２．断态重复峰值电压VDRM 门极开路，额定结温下，允许50次/s，持续时间不大于10ms， 重复施加在阳极上的正向最大脉冲电压。 VDRM ≈ 90% VDSM
令：两个晶体管共基极电流放大数 α1 、 α2
J2结反向漏电流为IC0 则：
共基极电流放大系数α1 、α2 与发射极电流变化关系：
①IG=0时， α1 、α2 约为0，
IA≈ IC0，晶闸管正向阻断。 ②IG>0时， α1 、α2 随射极电流 增大而上升，当α1 +α2 ≈1时， IA迅速增大，正向导通。
2．关断条件：阳极电压减小/反向，使阳极电流减小到维持电流 以下，IA<IH时，管子自动关断。 二、特性
1．阳极伏安特性：VAK—IA关系
导通状态 阻断状态
VBO：正向转折电压 VRSM：反向转折电压
反向击穿
2．门极伏安特性：VG—IG关系（P3结二极管伏安特性）
VGD：门极不触发电压
PGM 不可靠触发区 IGT 可靠触发区
*此时，即使再为0，晶闸管仍继续导通——半控型器件。
1．晶闸管导通的几种情况：
①门极触发：Ａ－Ｋ极之间加正向电压；Ｇ－Ｋ极间加正向电压
和电流。——通用方法 ②阳极电压作用：阳极电压上升到相当数值时，J3结击穿，IB2 增大，由正反馈作用导致导通。——会引起局部过 热，易击穿，不易控制。
③du/dt作用：阳极电压上升速率快， J3结电容C产生位移电流
导通后，室温下，G极开路，维持通态所需最小阳极电流。
３．擎住电流IL 门极触发， SCR刚从断态转入通态时，去掉触发信号，能 使SCR维持导通所需最小电流。 IL ≈（2—4） IH ４．断态重复峰值电流IDRM；反向重复峰值电流IRRM； 对应于VDRM和VRRM电压下的峰值电流。
５．浪涌电流ITSM
导致射极电流增大，引起导通。 ——控制困难，过大的du/dt会损坏管子。 ④温度作用：结温增高，漏电流增大，引起导通。 ⑤光触发：光照射下，产生电子空穴对，形成触发电流。 ——光触发晶闸管
1．晶闸管导通的几种情况： ①门极触发：Ａ－Ｋ极之间加正向电压；Ｇ－Ｋ极间加正向 电压和电流。——通用方法 ②阳极电压作用：阳极电压上升到相当数值时，J3结击穿， IB2增大，由正反馈作用导致导通。 ——会引起局部过热，易击穿，不易控制。 ③du/dt作用：阳极电压上升速率快， J3结电容C产生位移电 流 导致射极电流增大，引起导通。 ——控制困难，过大的du/dt会损坏管子。 ④温度作用：结温增高，漏电流增大，引起导通。 ⑤光触发：光照射下，产生电子空穴对，形成触发电流。 ——光触发晶闸管
三、动态特性：
IA 0.9IA 0.1IA 0 UAK td tr ton ts
iA
td: 延迟时间 tr: 上升时间（局部导通)
trr
toff tGr
ts: 扩展时间（全导通）
trr: 反向恢复时间
非平衡少子耗散时间
0
tGr: 门极恢复时间
P(功耗） 正向阻断恢复时间
通态损耗 0 开通损耗 关断损耗
第三章
晶闸管
§3.1 普通晶闸管
Thyristor 硅可控整流器，可控硅，SCR。
一、结构：四层PNPN结构，三端器件
正向阻断：A—K接正电压， J2反偏，漏电流很小。 反向阻断：A—K接负电压，
J1，J3反Hale Waihona Puke Baidu，漏电流很小。
符号
等效电路：由PNP和NPN两个晶体管互联，内部正反馈连接。
正反馈过程
规定条件下，工频正弦半周期内所允许的最大过载峰值电 流。由电路发生故障引起，使管子超过结温损坏，用于设计保 护电路。 （三）门极参数 １．门极触发电压VGT
触发导通所需最小门极直流电压，1—5V。
２．门极反向峰值电压VRGM J3结反偏电压，小于10V。 ３．门极触发电流IGT 在规定条件下，触发SCR导通所需最小门极直流电流。
将VDRM和VRRM中较小的一个取整后，做额定电压。（使用时， 选择2—3倍；π 倍）
６．通态峰值电压VTM
SCR通以两倍/或规定倍数额定通态平均电流时，在额定结温下， A—K之间瞬态峰值电压（管压降）。越小，通态损耗越小。
（二）电流参数
1．通态平均电流I T(AV) 环境温度400C，规定冷却条件下，θ 不少于1700，电阻性负 载，额定结温时；允许通过的工频正弦半波电流的平均值。取 整后为额定电流。（选择管子以有效值相同的原则） ２．维持电流IH
IGD：门极不触发电流 VGT：最小门极触发电压
IGT：最小门极触发电流
VFGM：门极正向峰值电压 IFGM：门极正向峰值电流
VGT 不可触发区
说明： ①门极触发电压、电流应处于可靠触发区内，触发功率过大，
会使SCR结温上升，影响正常工作，甚至会烧坏门极。
②触发电压、电流应大于VGT和IGT，方可保证正常触发。 ③不触发时，触发电路输出电压应低于门极不触发电压VGD （0.2V）；为提高抗干扰能力，避免误触发，必要时可加负 偏压（1—3V；不大于5V），负偏压过大，会使器件触发灵 敏度下降，不利于快速导通，同时门极损耗增大。
断态损耗
①开通时间：ton = td + tr 普通SCR，td为：0.5—1.5us；tr 为：0.5—3us； IG越大，ton越小。 ②关断时间：toff = trr + tGr ；一般为几百us。 说明： 1．开通时间ton随门极电流增大而减小；阳极电压提高，可使 内部正反馈加速，上升时间、延迟时间显著缩短。 2．正向电流越大，关断时间toff越长；外加反向电压越高，反 向电流越大，关断时间可缩短；结温越高，关断时间越长。 3．关断时，过早施加正向电压，会引起误导通。