可控硅模块的内部结构运行原理

2021-07-19

式(1—1)中,在可控硅导通后,1-(a1+a2)≈0,即便这时门极电流Ig=0,可控硅仍能维持原先的阳极电流Ia而继续导通。可控硅在导通后,门极已失去作用。

在可控硅导通后,倘若持续的减少电源电压或增加回路电阻,使阳极电流Ia减少到维持电流IH之下时,因为a1和a1快速下降,当1-(a1+a2)≈0时,可控硅恢复阻断情况。

可断开可控硅GTO(GateTurn-OffThyristor)亦称门控可控硅。其主要特点为,当门极加负向触发信号时可控硅能自动断开。

前已述及,普通可控硅(SCR)靠门极正信号触发以后,撤除信号亦能保持通态。欲使之断开,必需断开电源,使正方向电流低过保持电流IH,或施加反方向电压强近断开。这就要增加换向线路,不但使设备的体积重量增加,并且会减低效率,产生波形失真和噪声。可断开可控硅克服了上述缺陷,它既保存了普通可控硅耐压高、电流大等优势,以具备自断开能力,使用便捷,是理想的高压、大电流开关元器件。GTO的容量及使用期限均超出巨型晶体管(GTR),只是运行频纺比GTR低。现阶段,GTO已到达3000A、4500V的容量。大功率可断开可控硅已普遍用作斩波调速、变频调速、逆变电源等领域,展示出强大的生命力。

可断开可控硅也归属于PNPN四层三端元器件,其构造及等效线路和普通可控硅同样,为此图1仅绘制GTO典型产品的外型及符号。大功率GTO大多做成模块形式。

即便GTO与SCR的触发导通原理同样,但二者的断开原理及断开方式截然不同。这是因为普通可控硅在导通以后即外于深度饱和状态,而GTO在导通后只能到达临界饱和,因此 GTO门极上加负向触发信号便可断开。GTO的1个重要参数便是断开增益值,βoff,它等同于阳极最大可断开电流IATM与门极最大负向电流IGM之比,有公式

βoff=IATM/IGM

βoff通常为几倍至几十倍。βoff值愈大,表明门极电流对阳极电流的控制能力愈强。很明显,βoff与昌盛的hFE参数颇有相似之处。

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