电力电子半导体器件SCR

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1、第三章晶闸管§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，三端器件符号正向阻断：A—K接正电压，J2反偏，漏电流很小。反向阻断：A—K接负电压，J1，J3反偏，漏电流很小。等效电路：由PNP和NPN两个晶体管互联，内部正反馈连接。正反馈过程令：两个晶体管共基极电流放大数α1、α2J2结反向漏电流为IC0则：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。*此时，即使再为0，晶闸管仍继

2、续导通——半控型器件。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1．晶闸管导通的几种情况：①门

3、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。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

4、性：VG—IG关系（P3结二极管伏安特性）IGTVGTPGM可靠触发区不可触发区不可靠触发区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

5、导通，同时门极损耗增大。三、动态特性：P(功耗）iAIA0.9IA0.1IA000UAKtdtrtstontrrtGrtoff开通损耗通态损耗关断损耗断态损耗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

6、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。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。VDRM≈90%VDSM３．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

7、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%VRSM５．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VTMSCR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。（二）电流参数1．通态平