SCR工作特性:
SCR只有開通和關斷兩種工作狀態,具有開關特性。這種特性需要一定條件才能轉換。SCR導通后門極失去控制作用,所以被稱為半控器件。
靜態工作特性:
靜態工作特性可用伏安特性曲線表示
SCR工作在第I象限,SCR可以通過觸發信號從正向阻斷狀態切換到導通狀態。正向轉折電壓過壓,漏電會劇增,器件開通。門極觸發電流增大,正向轉折電壓會降低。
SCR工作在第III象限,SCR反向偏置,只有很小的反向漏電流。當反向電壓到擊穿電壓后。反向電流劇增,SCR可能會發熱損壞。
SCR等效電路
正觸發電流IG可以正向流過NPN管,控制Ic(NPN) 的電流,Ic(NPN)控制Ic(PNP)。兩個晶體管的電流增益α都隨著電流的增加而增加。IG足夠高,使得電流增益之和變為αNPN + αPNP ≥ 1,晶閘管“觸發”,特性曲線從“正向阻斷”狀態變為“導通”狀態。
如果正向電流達到鎖存電流i1,即使觸發電流被移除,晶閘管也保持在導通狀態。如果隨后正向電流下降到保持電流IH以下,晶閘管返回正向阻斷狀態。
動態特性:
工作波形
Ig: 門極觸發信號 IA: SCR電流 UAK: SCR偏置電壓
開通過程:
td開通延遲時間0.5us1.5us 上升時間tr 0.5us3us 開通時間Ton=td+tr SCR一般開通時間大約6us。
關斷過程:
trr 反向恢復時間 tgr正向恢復時間。關斷時間Toff=trr+tgr
SCR一關斷時間大約幾百個us。
觸發動態過程:
SEMIKRON觸發500安培電流時SCR芯片內電流密度分布仿真
在觸發過程開始時,電流密度最初在柵極區域下急劇增加,并在1us和4us之間達到最大值(第三和第四幅圖像)。從第五幅圖像開始,開始擴展到整個芯片區域。在這個模型中,大約50us(第八幅圖像)后,整個晶閘管被觸發。此時,電流密度幾乎均勻地分布在表面上。
這種低的擴展速度會導致非常高的電流密度和柵極的強烈局部發熱,這取決于負載電流斜率,負載電流斜率受外部電路的限制。SCR容性負載時,經常因為di/dt損壞。
幾個不予許觸發的條件:
不允許通過向柵極提供電流之外的方式觸發SCR
不允許觸發的極限是(正向)關斷狀態電壓(dv/dt)cr的臨界上升速率
不允許觸發在反向阻斷階段(伏安特性曲線的第III象限)。觸發電流導致反向電流大幅增加,從而導致SCR增加關斷損耗。
不允許的觸發導致的最終破壞性故障模式是di/dt(臨界)故障。
di/dt與工作條件的關系:
di/dt能力隨著Tvj(結溫)或VD(工作電壓)的增加而降低。di/dt能力也隨著觸發電流IG、diG/dt或觸發脈沖持續時間tp的增加而增加。
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