电力电子半导体器件SCR

VGT
编辑ppt
8
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。
编辑ppt
11
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。
５．额定电压
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。
编辑ppt
13
（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）
*此时，即使再为0，晶闸管仍继续导通——半控型器件。
编辑ppt
4
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。
14
５．浪涌电流ITSM
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。
断态损耗
关断损耗编辑ppt
10
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。
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
编辑ppt
7
2．门极伏安特性：VG—IG关系（P3结二极管伏安特性）
不可靠触发区 IGT
不可触发区
PGM 可靠触发区
VGD：门极不触发电压 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
——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 编辑ppt
5
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
编辑ppt
6
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。
VDRM ≈ 90% VDSM
编辑ppt
12
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
２．维持电流IH 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。
编辑ppt
第三章 晶闸管
编辑ppt
1
§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，
符号
J1，J3反偏，漏电流很小。
编辑ppt
Leabharlann Baidu
2
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
编辑ppt
9
三、动态特性：
IA iA
0.9IA 0.1IA
0 td tr ts ton
UAK
0 P(功耗）
通态损耗 0 开通损耗
trr tGr toff
td: 延迟时间 tr: 上升时间（局部导通) ts: 扩展时间（全导通） trr: 反向恢复时间
非平衡少子耗散时间
tGr: 门极恢复时间
正向阻断恢复时间
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：
编辑ppt
3
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。