可控硅基础知识

可控硅基础知识第一页，共二十五页，2022年，8月28日单向可控硅晶体管模型第二页，共二十五页，2022年，8月28日KG玻璃钝化玻璃钝化单向可控硅平面和纵向结构第三页，共二十五页，2022年，8月28日栅极悬空时，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-导通第四页，共二十五页，2022年，8月28日可控硅工作原理-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，电路翻转为截止状态。这个电流为维持电流。

第五页，共二十五页，2022年，8月28日关闭电流（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）第六页，共二十五页，2022年，8月28日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。

第七页，共二十五页，2022年，8月28日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，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。第八页，共二十五页，2022年，8月28日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，第九页，共二十五页，2022年，8月28日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。结果：可控硅提前导通。第十页，共二十五页，2022年，8月28日状态

条件说明从关断到导通

1、阳极电位高于是阴极电位

2、控制极有足够的正向电压和电流

两者缺一不可

维持导通

1、阳极电位高于阴极电位

2、阳极电流大于维持电流

两者缺一不可

从导通到关断

1、阳极电位低于阴极电位

2、阳极电流小于维持电流

任一条件即可

单向可控硅导通和关断条件第十一页，共二十五页，2022年，8月28日单向可控硅电参数序号

参数

符号1额定通态峰值电流IT(RMS)2额定通态平均电流

IT(AV)3不重复通态浪涌电流IT(TSM)4断态重复峰值电压VDRM5反向重复峰值电压VRRM6断态重复平均电流

IDRM7反向重复平均电流

IRRM8通态平均电压VTM9控制极触发电流IGT10控制极触发电压VGT第十二页，共二十五页，2022年，8月28日单向可控硅电参数序号

参数

符号11门极（触发极）峰值电流I(GM)12门极（触发极）峰值电压V(GM)13门极（触发极）反向峰值电压V(RGM)14门极（触发极）峰值功耗P(GM)15门极（触发极）平均功耗PG

(AV)16断态电压换向变化率dVD/dt17通态电流换向变化率dIT/dt18控制极触发导通时间tgt19维持电流

IH20关闭电流

IL第十三页，共二十五页，2022年，8月28日双向可控硅等效结构第十四页，共二十五页，2022年，8月28日双向可控硅触发模式第十五页，共二十五页，2022年，8月28日双向可控硅触发命名第十六页，共二十五页，2022年，8月28日双向可控硅平面和纵向结构T1G第十七页，共二十五页，2022年，8月28日铜芯线电流估算双向可控硅I-V曲线第十八页，共二十五页，2022年，8月28日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。第十九页，共二十五页，2022年，8月28日双向可控硅误导通（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。第二十页，共二十五页，2022年，8月28日三象限（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，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，不必串联电感第二十一页，共二十五页，2022年，8月28日双向可控硅的命名BT

134–600

E

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：IGT1-3≤5mAIGT4≤10mAE：IGT1-3≤10mAIGT4≤25mAF：IGT1-3≤25mAIGT4≤70mAG：IGT1-3≤50mAIGT4≤100mA第二十二页，共二十五页，2022年，8月28日前缀字母表示：B：双向T：三端BT：三端双向可控硅封装性能表示：A：绝缘型B：非绝缘型电流值表示：04=4A06=6A08=8A10=10A12=12A16=16A24=24A41=40A电压值表示：400=400V600=600V800=800V1000=1000V触发电流表示：B：IGT1-3≤50mAIGT4≤100mAC：IGT1-3≤25mAIGT4≤50mABW：IGT1-3≤50mACW：IGT1-3≤35mASW：IGT1-3≤10mATW：IGT1-3≤5mAW表示三象限BT

A

04–600

B

双向可控硅的命名第二十三页，共二十五页，2022年，8月28日可控硅可控硅—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1kΩ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。第二十四页，共二十五页，2022年，8月28日可控硅—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μH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/d