
正向,開關方向
當晶閘管在兩個穩(wěn)定的狀態(tài),既截止和導通狀態(tài)時,電流流入的方向。
反向
與正向相反的方向。
導通狀態(tài)
是晶閘管的一個工作狀態(tài),這時直流阻抗在一個工作點"/>
一般定義
正向,開關方向
當晶閘管在兩個穩(wěn)定的狀態(tài),既截止和導通狀態(tài)時,電流流入的方向。
反向
與正向相反的方向。
導通狀態(tài)
是晶閘管的一個工作狀態(tài),這時直流阻抗在一個工作點或工作點范圍內最小。
截止狀態(tài)
是晶閘管的一個工作狀態(tài),這時直流阻抗在一個工作點或工作點范圍內最大。
陽極(正極)
正向電流的流入的主要端口。
陰極(負極)
正向電流的流出的主要端口。
控制極,柵極
控制電流流入的端口。外部控制設備一般連接柵極和陰極,所以一些較大的晶閘管有兩個陰極接
口。
正向電流
通過主要端口正向流過的電流
反向電流
通過主要端口反向流過的電流。
導通電流
在導通工作狀態(tài)下在主要端口間流通的電流。
截止電流
在截止工作狀態(tài)下在主要端口間流通的電流。當用示波器或者其他屏幕顯示的測試儀器來測量截止
電流時,在接反向直流電壓時,它表示為一個曲線。但在交流電壓條件下,因為PN結的電容效應
會對曲線產生影響,隨著電壓的上升或下降,會產生一個正向的或者反向的延遲電流,特性曲線就
表現(xiàn)出分開的兩支。但其最大值是不會受到影響。見圖2.2.1。
正向電壓
在主要端口間的正向電壓差。
反向電壓
在主要端口間的反向電壓差。
導通電壓
在導通的工作狀態(tài)下,在主要端口間的正向電壓差
截止電壓
在截止的工作狀態(tài)下,在主要端口間的正向電壓差。
激發(fā)電壓
在沒有控制電流時,加在主要端口間的正向電壓能使晶閘管進入導通工作狀態(tài)的電壓值。
控制電流
從控制柵極流入的電流。流入時電流為正值。
控制電壓
控制柵極和陰極的電壓差。當柵極電位高于陰極時,電壓為正值。
基本原理
晶閘管是一個至少含有三個PN結,并能從截止工作狀態(tài)到導通工作狀態(tài)轉換的半導體元器件。有
時它也會被稱為反向截止晶閘管,它反向是不能被開通而只是在截止狀態(tài)下。相對二極管晶閘管還
多一個可使晶閘管進入導通狀態(tài)的控制柵極(柵極)
晶閘管是由四個交替n-型和p-型半導體組成的。中間的n-型和p-型半導體構成正向和反
向的高截止PN結。鈍化環(huán)(在這里是石英鈍化環(huán))必須固定兩個PN結。我們可以把晶閘管分解成一
個npn晶體管和一個pnp晶體管來理解。
當陰極接負電壓,陽極接正電壓,并有一個控制電流從柵極流向陰極時,電子就注入陰極,也就是
npn晶體管的發(fā)射極。柵極電流被npn晶體管放大。一部分電子會流到低摻雜度的n-區(qū),它同樣是
npn晶體管的收集極和pnp晶體管的基極。這個電流在pnp晶體管中再次被放大并傳送到npn晶體
管的基極。這種內部的緊密耦合決定了晶閘管的功能特性。
晶體管的電流放大倍數(shù)是同電流有關系。當基極電流正好是使放大倍數(shù)大于1時,即αnpn + αpnp ≥ 1,
晶閘管被激發(fā),也就是說晶閘管進入導通工作狀態(tài)。在基極的一個很小的電流脈沖(比如10 μs的
脈沖)就能使晶閘管激發(fā)導通。當脈沖結束時,流過晶閘管的電流大于閉鎖電流IL時,晶閘管保持
導通狀態(tài)。當電流低于保持電流IH時,晶閘管進入正向截止狀態(tài)。
靜態(tài)特性
導通特性
晶閘管的導通特性相似二極管。當正向電壓超過門限電壓時,導通電流隨著正向電壓的升高而增加
。當電流很大,遠遠超過允許的導通電流時,才變得比較平坦。在中小電流區(qū)域,導通
電壓同溫度成反比,既在一定的導通電流時,導通電壓隨著溫度的升高而降低。在較大的電流區(qū)域
正相反。導通時的電流產生損耗(導通電流乘以導通電壓),這種損耗使晶閘管發(fā)熱。這個發(fā)熱會限
制正向電流,當它過大時會損壞晶閘管。
截止特性
當晶閘管的電壓源反向連接時,在開始的幾伏的范圍內,截止電流緩慢上升然后基本不變。截止電
流受溫度影響很大,并隨著溫度的升高而提高。當提高外接電壓就會進入穿透區(qū),截
止電流上升很陡。這時就會出現(xiàn)雪崩效應。
當在晶閘管上加一個正向的電壓時,在開始階段晶閘管不導通,如同截止狀態(tài)。當電壓上升到超過
開啟電壓,晶閘管就進入導通狀態(tài),晶閘管會保持這種狀態(tài),直到流過晶閘管的電流小于保持電流
時。截止電流在正向的外接電壓時,隨著溫度而變化,不同的晶閘管有完全不同的溫度變化。大多
數(shù)的晶閘管在較高溫度時的截止電流大于反向截止電流?;镜脑蚴撬鳛榛鶚O電流被npn晶體
管所放大。較大的正向截止電流不會影響晶閘管的性能和可靠性,它不是一種質量缺陷。這時產生
的功耗很小,在計算整體損耗時可以忽略不計。
動態(tài)特性
開通特性
基極電流導致開通導通
基極電流首先導致晶閘管導通,它發(fā)生在基極電流密度最高的截面上,然后再以相對較慢的速度的
向外擴展(每微秒傳播30到100微米)。既當晶閘管的直徑在100mm時,需要大概1千微秒才能全部
導通。
當晶閘管剛被激發(fā)導通時,導通面積很小,電壓在全部導通時在才會回落到靜態(tài)值VF,所以在剛開
通時,開通損耗集中在很小的面積內,這就會使硅片發(fā)熱。為了保護晶閘管不被燒壞,必須把電流
上升的速度限制在允許的規(guī)定范圍(di/dt)cr內。
在對一些大型的晶閘管,允許的電流上升速度(di/dt)cr可以通過輔助晶閘管(導向晶閘管)來提高。利
用一個較小的晶閘管,其陰極同主要晶閘管的柵極相連,所以主要晶閘管的激發(fā)電流就會被放大。
主要晶閘管的激發(fā)的能量是從主要電流環(huán)路中得到,我們稱之為內部放大晶閘管。
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