晶閘管陽極與陰極間表現(xiàn)出很大的電阻,處于截止?fàn)顟B(tài)(稱為正向阻斷狀態(tài)),簡稱斷態(tài)。當(dāng)陽極電壓上升到某一數(shù)值時,晶閘管突然由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)通狀態(tài),簡稱通態(tài)。陽極這時的電壓稱為斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓(UDSM),或稱正向轉(zhuǎn)折電壓(UBO)。導(dǎo)通后,元件中流過較大的電流,其值主要由限流電阻(使用時由負(fù)載)決定。在減小陽極電源電壓或增加負(fù)載電阻時,陽極電流隨之減小,當(dāng)陽極電流小于維持電流IH時,晶閘管便從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)化為阻斷狀態(tài)。由圖可看出,當(dāng)晶閘管控制極流過正向電流Ig時,晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電壓降低,Ig越大,轉(zhuǎn)折電壓越小,當(dāng)Ig足夠大時,晶閘管正向轉(zhuǎn)折電壓很小,一加上正向陽極電壓,晶閘管就導(dǎo)通。實際規(guī)定,當(dāng)晶閘管元件陽極與陰極之間加上6V直流電壓時,能使元件導(dǎo)通的控制極**小電流(電壓)稱為觸發(fā)電流(電壓)。在晶閘管陽極與陰極間加上反向電壓時,開始晶閘管處于反向阻斷狀態(tài),只有很小的反向漏電流流過。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時,反向漏電流急劇增大,這時,所對應(yīng)的電壓稱為反向不重復(fù)峰值電壓(URSM),或稱反向轉(zhuǎn)折(擊穿)電壓(UBR)??梢?,晶閘管的反向伏安特性與二極管反向特性類似。晶閘管晶閘管的開通和關(guān)斷的動態(tài)過程的物理過程較為復(fù)雜。當(dāng)外加反向電壓超過其反向重復(fù)峰值電壓URRM一定值時,晶閘管就會立即損壞。哪里有DAWIN韓國大衛(wèi)模塊銷售價格
[1]維持電流I:是指晶閘管維持導(dǎo)通所必需的**小電流,一般為幾十到幾百毫安。IH與結(jié)溫有關(guān),結(jié)溫越高,則I越小。擎住電流I:是晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后,能維持導(dǎo)通所需的**小電流。對同一晶閘管來說,通常I約為I的2~4倍。[1]浪涌電流I:浪涌電流是指由于電路異常情況引起的使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復(fù)性**大正向過載電流。斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt:是指在額定結(jié)溫、門極開路的情況下,不能使晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓**大上升率。通態(tài)電流臨界上升率di/dt:指在規(guī)定條件下,晶閘管能承受的**大通態(tài)電流上升率。如果di/dt過大,在晶閘管剛開通時會有很大的電流集中在門極附近的小區(qū)域內(nèi),從而造成局部過熱而使晶閘管損壞。[1]觸發(fā)技術(shù)晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖,使得晶閘管在需要時正常開通。晶閘管觸發(fā)電路必須滿足以下幾點要求:①觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)足夠?qū)捠沟镁чl管可靠導(dǎo)通;②觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度,對一些溫度較低的場合,脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件**大觸發(fā)電流的3~5倍,脈沖的陡度也需要增加,一般需達(dá)1~2A/μs;③所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額。哪里有DAWIN韓國大衛(wèi)模塊銷售價格晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),它有三個極:陽極,陰極和門極。
美國通用電氣公司研發(fā)了世界上***個以硅單晶為半導(dǎo)體整流材料的硅整流器(SR),1957年又開發(fā)了全球較早用于功率轉(zhuǎn)換和控制的可控硅整流器(SCR)。由于它們具有體積小、重量輕、效率高、壽命長的優(yōu)勢,尤其是SCR能以微小的電流控制較大的功率,令半導(dǎo)體電力電子器件成功從弱電控制領(lǐng)域進(jìn)入了強(qiáng)電控制領(lǐng)域、大功率控制領(lǐng)域。在整流器的應(yīng)用上,晶閘管迅速取代了**整流器(引燃管),實現(xiàn)整流器的固體化、靜止化和無觸點化,并獲得巨大的節(jié)能效果。從1960年代開始,由普通晶閘管相繼衍生出了快速晶閘管、光控晶閘管、不對稱晶閘管及雙向晶閘管等各種特性的晶閘管,形成一個龐大的晶閘管家族。晶閘管在應(yīng)用中有效率高、控制特性好、壽命長、體積小、功能強(qiáng)等優(yōu)點,其能承受的電壓和電流容量是目前電力電子器件中**高的,而且工作可靠。因晶閘管的上述優(yōu)點,國外對晶閘管在脈沖功率源領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的研究做了大量的工作,很多脈沖功率能源模塊已經(jīng)使用晶閘管作為主開關(guān)。而國內(nèi)的大功率晶閘管主要應(yīng)用在高壓直流輸電的工頻環(huán)境下,其工頻工作條件下的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)不足以準(zhǔn)確反映其在脈沖電源這種高電壓、大電流、高陡度的環(huán)境下的使用情況。
圖簡單地給出了晶閘管開通和關(guān)斷過程的電壓與電流波形。圖中開通過程描述的是晶閘管門極在坐標(biāo)原點時刻開始受到理想階躍觸發(fā)電流觸發(fā)的情況;而關(guān)斷過程描述的是對已導(dǎo)通的晶閘管,在外電路所施加的電壓在某一時刻突然由正向變?yōu)榉聪虻那闆r(如圖中點劃線波形)。開通過程晶閘管的開通過程就是載流子不斷擴(kuò)散的過程。對于晶閘管的開通過程主要關(guān)注的是晶閘管的開通時間t。由于晶閘管內(nèi)部的正反饋過程以及外電路電感的限制,晶閘管受到觸發(fā)后,其陽極電流只能逐漸上升。從門極觸發(fā)電流上升到額定值的10%開始,到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%(對于阻性負(fù)載相當(dāng)于陽極電壓降到額定值的90%),這段時間稱為觸發(fā)延遲時間t。陽極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需要的時間(對于阻性負(fù)載相當(dāng)于陽極電壓由90%降到10%)稱為上升時間t,開通時間t定義為兩者之和,即t=t+t通常晶閘管的開通時間與觸發(fā)脈沖的上升時間,脈沖峰值以及加在晶閘管兩極之間的正向電壓有關(guān)。[1]關(guān)斷過程處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶閘管當(dāng)外加電壓突然由正向變?yōu)榉聪驎r,由于外電路電感的存在,其陽極電流在衰減時存在過渡過程。陽極電流將逐步衰減到零,并在反方向流過反向恢復(fù)電流,經(jīng)過**大值I后,再反方向衰減。同時。構(gòu)成一個PNP型三極管和一個NPN型三極管的復(fù)合管。
這對晶閘管是非常危險的。開關(guān)引起的沖擊電壓分為以下幾類:(1)AC電源被切斷過電壓而產(chǎn)生例如,交流以及開關(guān)的開閉、交流側(cè)熔斷器的熔斷等引起的過電壓,這些系統(tǒng)過電壓問題由于我國變壓器內(nèi)部繞組的分布進(jìn)行電容、漏抗造成的諧振控制回路、電容分壓等使過電壓數(shù)值為正常值的2至10多倍。一般地,開閉運(yùn)動速度越來越快過電壓能力越高,在空載情況下可以斷開回路設(shè)計將會有更高的過電壓。(2)直流側(cè)產(chǎn)生的過電壓如果截止電路的電感很大或者截止電路的電流值很大,就會產(chǎn)生較大的過電壓。這種情況經(jīng)常出現(xiàn)在切斷負(fù)荷、導(dǎo)通晶閘管開路或快速熔斷器熔斷時,引起電流突變。(3)換相沖擊電壓包括換相過電壓和換相振蕩過電壓。換相過電壓是由于晶閘管的電流降為0時器件內(nèi)部各結(jié)層殘存載流子復(fù)合所產(chǎn)生的,所以又叫載流子積蓄效應(yīng)引起的過電壓。換相過電壓之后,出現(xiàn)換相振蕩過電壓,它是由于電感、電容形成共振產(chǎn)生的振蕩電壓,其值與換相結(jié)束后的反向電壓有關(guān)。反向電壓越高,換相振蕩過電壓也越大。針對形成過電壓的不同原因,可以采取不同的抑制方法,如減少過電壓源,并使過電壓幅值衰減;抑制過電壓能量上升的速率,延緩已產(chǎn)生能量的消散速度,增加其消散的途徑。晶閘管具有硅整流器件的特性,能在高電壓、大電流條件下工作。哪里有DAWIN韓國大衛(wèi)模塊銷售價格
晶閘管在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣,隨著行業(yè)的應(yīng)用范圍增大。哪里有DAWIN韓國大衛(wèi)模塊銷售價格
使正向電流低于維持電流IH,或施以反向電壓強(qiáng)迫關(guān)斷。這就需要增加換向電路,不*使設(shè)備的體積重量增大,而且會降低效率,產(chǎn)生波形失真和噪聲??申P(guān)斷晶閘管克服了上述缺陷,它既保留了普通晶閘管耐壓高、電流大等優(yōu)點,以具有自關(guān)斷能力,使用方便,是理想的高壓、大電流開關(guān)器件。GTO的容量及使用壽命均超過巨型晶體管(GTR),只是工作頻率比GTR低。目前,GTO已達(dá)到3000A、4500V的容量。大功率可關(guān)斷晶閘管已***用于斬波調(diào)速、變頻調(diào)速、逆變電源等領(lǐng)域,顯示出強(qiáng)大的生命力。可關(guān)斷晶閘管也屬于PNPN四層三端器件,其結(jié)構(gòu)及等效電路和普通晶閘管相同,因此圖1*繪出GTO典型產(chǎn)品的外形及符號。大功率GTO大都制成模塊形式。盡管GTO與SCR的觸發(fā)導(dǎo)通原理相同,但二者的關(guān)斷原理及關(guān)斷方式截然不同。這是由于普通晶閘管在導(dǎo)通之后即處于深度飽和狀態(tài),而GTO在導(dǎo)通后只能達(dá)到臨界飽和,所以GTO門極上加負(fù)向觸發(fā)信號即可關(guān)斷。GTO的一個重要參數(shù)就是關(guān)斷增益,βoff,它等于陽極**大可關(guān)斷電流IATM與門極**大負(fù)向電流IGM之比,有公式βoff=IATM/IGMβoff一般為幾倍至幾十倍。βoff值愈大,說明門極電流對陽極電流的控制能力愈強(qiáng)。很顯然,βoff與昌盛的hFE參數(shù)頗有相似之處。哪里有DAWIN韓國大衛(wèi)模塊銷售價格