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1、可控硅基础知识讲座,2009-02-25,单向可控硅等效结构,单向可控硅晶体管模型,K,G,玻璃钝化,玻璃钝化,单向可控硅平面和纵向结构,栅极悬空时，BG1和BG2截止,没有电流流过负载电阻RL。栅极输入一个正脉冲电压时,BG2道通，VCE(BG2)下降，VBE(BG1)升高。正反馈过程使BG1和BG2进入饱和道通状态。电路很快从截止状态进入道通状态。由于正反馈的作用栅极没有触发将保持道通状态不变。,可控硅工作原理-导通,可控硅工作原理-截止,阳极和阴极加上反向电压BG1和BG2截止。加大负载电阻RL使电路电流减少BG1和BG2的基电流也将减少。当减少到某一个值时由于电路的正反馈作用，电路翻转
2、为截止状态。这个电流为维持电流。,关闭电流（IL),单向可控硅I-V曲线,正向导通电压（VTM)正向导通电流(IT),正向漏电流（Idrm)击穿电压(Vdrm),反向漏电流（Irm)击穿电压(Vrm),维持电流（IH)闭锁电流（IL）,单向可控硅反向特性,条件：控制极开路，阳极加上反向电压时分析：J2结正偏，但J1、J2结反偏。当J1，J3结的雪崩击穿后，电流迅速增加，如特性OR段所示，弯曲处的电压URRM叫反向转折电压，也叫反向重复峰值电压。结果：可控硅会发生永久性反向击穿。,单向可控硅正向特性,条件：控制极开路，阳极加正向电压分析：J1、J3结正偏，J2结反偏，这与普通PN结的反向特性相似
3、，也只能流过很小电流，如特性OA段所示，弯曲处的是UDRM叫：正向转折电压，也叫断态重复峰值电压。结果：正向阻断状态。,单向可控硅负阻特性及导通,条件：J2结的雪崩击穿分析：J2结的雪崩击穿后J2结发生雪崩倍增效应，J2结变成正偏，只要电流稍增加，电压便迅速下降。结果：出现所谓负阻特性正向导通条件：电流继续增加分析：J1、J2、J3三个结均处于正偏，它的特性与普通的PN结正向特性相似，结果：可控硅便进入正向导电状态-通态，,单向可控硅触发导通,条件：控制极G上加入正向电压分析：J3正偏，形成触发电流IGT。内部形成正反馈，加上IGT的作用，图中的伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。结
4、果：可控硅提前导通。,单向可控硅导通和关断条件,单向可控硅电参数,单向可控硅电参数,双向可控硅等效结构,双向可控硅触发模式,双向可控硅触发命名,双向可控硅平面和纵向结构,T1,G,铜芯线电流估算,双向可控硅I-V曲线,双向可控硅优缺点,优点：双向可控硅可以用门极和T1 间的正向或负向电流触发。因而能在四个“象限”触发,缺点：1.高IGT-需要高峰值IG。2.由IG 触发到负载电流开始流动，两者之间迟后时间较长 要求IG 维持较长时间。3.低得多的dIT/dt 承受能力 若控制负载具有高dI/dt 值（例如白炽灯的冷灯丝），门极可能发生强烈退化。4.高IL 值（1-工况亦如此）对于很小的负载，若
5、在电源半周起始点导通，可能需要较长时间的IG，才能让负载电流达到较高的IL。,双向可控硅误导通,（a）电子噪声引发门极信号在电子噪声充斥的环境中，若干扰电压超过VGT，并有足够的门极电流，就会发生假触发，导致双向可控硅切换。(b)超过最大切换电压上升率dVCOM/dt当负载电流过零时双向可控硅发生切换，由于相位差电压并不为零，这时双向可控硅须立即阻断该电压。产生的切换电压上升率若超过允许的dVCOM/dt，会迫使双向可控硅回复导通状态。因为载流子没有充分的时间自结上撤出。（c）超出最大的切换电流变化率dICOM/dt过高的dIT/dt 可能导致局部烧毁，并使MT1-MT2 短路。高dIT/dt
6、 承受能力决定于门极电流上升率dIG/dt 和峰值IG。较高的dIG/dt 值和峰值IG(d)超出最大的断开电压变化率dVD/dt若截止的双向可控硅上（或门极灵敏的闸流管）作用很高的电压变化率，尽管不超过VDRM（见图8），电容性内部电流能产生足够大的门极电流，并触发器件导通。门极灵敏度随温度而升高。,三象限（无缓冲）双向可控硅,3Q 双向可控硅具有和4Q 双向可控硅不同的内部结构，它在门极没有临界的重叠结构。这使它不能在3+象限工作，但由于排除了3+象限的触发，同时避开了4Q 双向可控硅的缺点。由于大部分电路工作在1+和3-象限（用于相位控制），或者工作在1-和3-象限（用于简单的极性触发，
7、信号来自IC 电路和其它电子驱动电路），因而和所取得的优点比较，损失3+象限的工作能力是微不足道的代价。,3Q 双向可控硅为初始产品制造厂带来的好处1.高dVCOM/dt 值性能,不需缓冲电路2高dVD/dt 值性能,不需缓冲电路3.高dICOM/dt 值性能，不必串联电感,双向可控硅的命名,前缀字母表示：B：双向T：三端BT：三端双向可控硅，全部非绝缘型,电流值表示：131=1A134=4A136=4A137=8A138=12A139=16A,电压值表示：400=400V600=600V800=800V1000=1000V1200=1200V,触发电流表示：D：IGT 1-35mA IGT
8、410mAE：IGT 1-310mA IGT 425mAF：IGT 1-325mA IGT 470mAG：IGT 1-350mA IGT 4100mA,双向可控硅的命名,可控硅,可控硅十条黄金规则,规则1.为了导通闸流管（或双向可控硅），必须有门极电流IGT，直至负载电流达到IL。这条件必须满足，并按可能遇到的最低温度考虑。规则2.要断开（切换）闸流管（或双向可控硅），负载电流必须IH,并维持足够长的时间，使能回复至截止状态。在可能的最高运行温度下必须满足上述条件。规则3.设计双向可控硅触发电路时，只要有可能，就要避开3+象限（WT2-，+）。规则4.为减少杂波吸收，门极连线长度降至最低。返回
9、线直接连至MT1（或阴极）。若用硬线，用螺旋双线或屏蔽线。门极和MT1 间加电阻1k或更小。高频旁路电容和门极间串接电阻。另一解决办法，选用H 系列低灵敏度双向可控硅。规则5.若dVD/dt 或dVCOM/dt 可能引起问题，在MT1 和MT2 间加入RC 缓冲电路。若高dICOM/dt 可能引起问题，加入一几mH 的电感和负载串联。另一种解决办法，采用Hi-Com 双向可控硅。,可控硅十条黄金规则,规则6.假如双向可控硅的VDRM 在严重的、异常的电源瞬间过程中有可能被超出，采用下列措施之一：负载上串联电感量为几H 的不饱和电感，以限制dIT/dt；用MOV 跨接于电源，并在电源侧增加滤波电路。规则7.选用好的门极触发电路，避开3+象限工况，可以最大限度提高双向可控硅的dIT/dt 承受能力。规则8.若双向可控硅的dIT/dt 有可能被超出，负载上最好串联一个几H 的无铁芯电感或负温度系数的热敏电阻。另一种解决办法：对电阻性负载采用零电压导通。规则9.器件固定到散热器时，避免让双向可控硅受到应力。固定，然后焊接引线。不要把铆钉芯轴放在器件接口片一侧。规则10.为了长期可靠工作，应保证Rth j-a 足够低，维持Tj 不高于Tjmax,其值相应于可能的最高环境温度。,可控硅,谢谢！,
