【正文】 ower BJT。 ——最大可關(guān)斷陽極電流與門極負脈沖電流最大值 IGM之比稱為電流關(guān)斷增益。 1000A的 GTO關(guān)斷時門極負脈沖電流峰值要 200A 。 （ 2） 關(guān)斷時間 toff （ 1） 開通時間 ton 許多參數(shù)和普通晶閘管相應的參數(shù)意義相同，以下只介紹意義不同的參數(shù)。 —— 一般指儲存時間和下降時間之和，不包括尾部時間。 O t 0 t i G i A I A 90% I A 10% I A t t t f t s t d t r t 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 GTO的開通和關(guān)斷過程電流波形 2) GTO的動態(tài)特性 47 3) GTO的主要參數(shù) —— 延遲時間與上升時間之和。 通常 tf比 ts小得多 ， 而 tt比ts要長 。 由上述分析我們可以得到以下 結(jié)論 ： 46 開通過程 ： 與普通晶閘管相同 關(guān)斷過程 ： 與普通晶閘管有所不同 儲存時間 ts， 使等效晶體管退出飽和 。 GTO關(guān)斷過程中有強烈正反饋使器件退出飽和而關(guān)斷 。 導通時 ?1+?2更接近 1，導通時接近臨界飽和，有利門極控制關(guān)斷，但導通時管壓降增大。 ?1+?21是器件關(guān)斷的條件。 由 P1N1P2和 N1P2N2構(gòu)成的兩個晶體管 V V2分別具有共基極電流增益 ?1和 ?2 。 c)圖1 1 3AG K G GKN1P1N2N2 P2b)a)AGK1） GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理 43 工作原理 ： 與普通晶閘管一樣 ， 可以用雙晶體管模型來分析 。 門極可關(guān)斷晶閘管 （ GateTurnOff Thyristor —GTO） 42 結(jié)構(gòu) ： 與普通晶閘管的 相同點 ： PNPN四層半導體結(jié)構(gòu) ， 外部引出陽極 、 陰極和門極 。 可以通過在門極施加負的脈沖電流使其關(guān)斷 。 典型代表 ——門極可關(guān)斷晶閘管 、 電力晶體管 、 電力場效應晶體管 、 絕緣柵雙極晶體管 。 39 全控型器件 門極可關(guān)斷晶閘管 ——在晶閘管問世后不久出現(xiàn) 。 光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間的絕緣，且可避免電磁干擾的影響。 具有正向壓降小、關(guān)斷時間短、高溫特性好、額定結(jié)溫高等優(yōu)點。 在第 Ｉ 和第 III象限有對稱的伏安特性。 1） 快速晶閘管 （ Fast Switching Thyristor—— FST) 36 2 ） 雙 向 晶 閘 管 （ Triode AC Switch—— TRIAC 或Bidirectional triode thyristor） 雙向晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性 可認為是一對反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。 高頻晶閘管的不足在于其電壓和電流定額都不易做高 。 開關(guān)時間以及 du/dt和 di/dt耐量都有明顯改善 。 —— 如果電流上升太快 ， 可能造成局部過熱而使晶閘管損壞 。 —— 電壓上升率過大 ， 使充電電流足夠大 ， 就會使晶閘管誤導通 。 浪涌電流 ITSM ：指由于電路異常情況引起的并使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復性最大正向過載電流（幾十到幾千 A） 。 維持電流 IH ： 使晶閘管 維持導通 所必需的最小電流（ 幾十到幾百mA），與結(jié)溫有關(guān)，結(jié)溫越高，則 IH越小 擎住電流 IL ：晶閘管 剛從 斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移 除觸發(fā)信號后 ， 能維持導通所需的最小電流。標稱其額定電流的參數(shù)。 選用時 ， 一般取額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓 2~3倍 。 通態(tài)峰值電壓 UTM（ 幾 V ） —— 晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時的瞬態(tài)峰值電壓 。 32 晶閘管的主要參數(shù) 斷態(tài)重復峰值電壓 UDRM（ 幾百 幾千 V） —— 在門極斷路而結(jié)溫為額定值時 ， 允許重復加在器件上的正向峰值電壓 。 ? 晶閘管的門極和陰極之間是 PN結(jié)J3， 其伏安特性稱為 門極伏安特性 。 當反向電壓達到反向擊穿電壓后 ， 可能導致晶閘管發(fā)熱損壞 。 正向 導通 雪崩 擊穿 O + U A U A I A I A I H I G2 I G1 I G = 0 U bo U DSM U DRM U RRM U RSM 1） 靜態(tài)特性 晶閘管的伏安特性 IG2IG1IG 斷態(tài)重復峰值電壓 斷態(tài)不重復峰值電壓 正向轉(zhuǎn)折電壓 28 反向特性類似二極管的反向特性 。 隨著門極電流幅值的增大 ， 正向轉(zhuǎn)折電壓降低 。 晶閘管正常工作時的特性總結(jié)如下： 27 （ 1） 正向特性 IG=0時，器件兩端施加正向電壓，只有很小的正向漏電流，為正向阻斷狀態(tài)。 晶閘管一旦導通 ， 門極就失去控制作用 。 其他幾種可能導通的情況 ： 26 晶閘管的基本特性 承受反向電壓時 ， 不論門極是否有觸發(fā)電流 ， 晶閘管都不會導通 。 放大區(qū) O I c i b3 i b2 i b1 i b1 ib2 ib3 U ce 25 陽極電壓升高至相當高的數(shù)值造成雪崩效應 陽極電壓上升率 du/dt過高 結(jié)溫較高 光觸發(fā) 光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣而應用于高壓電力設備中 ， 稱為 光控晶閘管 （ Light Triggered Thyristor——LTT） 。 開通狀態(tài) ： 注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致 ?1+?2趨近于 1的話 ， 流過晶閘管 的電流 IA， 將趨近于無窮大 ， 實現(xiàn)飽和導通 。 阻斷狀態(tài) ： IG=0， ?1+?2很小 。 按 晶體管的工作原理 ，得： 111 C B OAc III ?? ?222 C B OKc III ?? ?GAK III ??21 ccA III ??（ 12） （ 11） （ 13） （ 14） )(1 21C B O 2C B O 1G2A ???????? IIII （ 15） IG（ IB2） ??IC2 （ IB1） ?? IC1 （ IB2）? 導通的過程是一個 正反饋 過程 。該小電流稱為 SCR的維持電流。其實，在 I逐漸降低（通過調(diào)整 RW）至某一個小數(shù)值時，剛剛能夠維持 SCR導通。說明 SCR具有正向阻斷能力； ?SCR一旦導通，門極 G將失去控制作用，即無論 EG如何，均保持導通狀態(tài)。 晶閘管 （ Thyristor） ：晶體閘流管 ， 可控硅整流器 （ Silicon Controlled Rectifier——SCR） 20 晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號 a) 外形 b) 結(jié)構(gòu) c) 電氣圖形符號 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 AAGGKKb) c)a)AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3A：陽極 K：陰極 G：門極 (控制極 ) 21 常用 晶閘管的結(jié)構(gòu) 螺栓型晶閘管 晶閘管模塊 平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu) 22 〔 簡單描述 〕 晶閘管 SCR相當于一個半可控的 、 可開不可關(guān)的單向開關(guān) 。 20世紀 80年代以來 ， 開始被全控型器件取代 。 1958年商業(yè)化 。 20世紀 80年代以來 ，由于工藝的發(fā)展得以在電力電子電路中廣泛應用 18 二極管的應用 用途：續(xù)流、限幅、整流 19 晶閘管 1956年美國貝爾實驗室發(fā)明了晶閘管 。 效率高 ， 其開關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還小 。 正向恢復過程中也不會有明顯的電壓過沖 。 反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略 ， 必須嚴格地限制其工作溫度 。前者 trr為數(shù)百納秒或更長，后者則在 100ns以下，甚至達到 20~30ns。 正向電流定額和反向電壓定額可以達到很高 ， 分別可達數(shù)千安和數(shù)千伏以上 二極管類型 16 簡稱快速二極管 工藝上多采用了摻金措施 快恢復外延二極管（ PIN） （ Fast Recovery Epitaxial Diodes—— FRED），其 trr更短（可低于 50ns）， UF也很低（ ），但其反向耐壓多在 1200V以下。 6) 浪涌電流 IFSM 指電力二極管所能承受最大的連續(xù)一個或幾個工頻周期的過電流 。 TJM是指在 PN結(jié)不致?lián)p壞的前提下所能承受的最高平均溫度 。 3） 反向重復峰值電壓 URRM 對電力二極管所能重復施加的反向最高峰值電壓 。 I F U F t F t