可控硅模块的运行过程
2021-08-12
可控硅是四层三端元器件,它有J1、J2、J33个PN结图1,能够把它之间的NP分为两部分,组成1个PNP型三极管和1个NPN型三极管的复合管图2
当可控硅承担正方向阳极电压时,为使可控硅导通,需要使承担反方向电压的PN结J2丢失阻挡功效。图2中每一个晶体管的集电极电流同时便是另1个晶体管的基极电流。所以,2个相互复合的晶体管线路,当有充足的门极电流Ig流进时,便会生成强烈的正反馈,导致两晶体管饱和导通,晶体管饱和导通。
设PNP管和NPN管的集电极电流对应为Ic1和Ic2;发射极电流对应为Ia和Ik;电流放大系数对应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,设经过J2结的反相漏电电流为Ic0,
可控硅的阳极电流等同于两管的集电极电流和漏电流的总和:
Ia=Ic1+Ic2+Ic0或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0
若门极电流为Ig,则可控硅阴极电流为Ik=Ia+Ig
进而能够算出可控硅阳极电流为:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式
硅PNP管和硅NPN管对应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而大幅度变化如图所示3所显示。
当可控硅承担正方向阳极电压,而门极未受电压的状况下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)极小,故可控硅的阳极电流Ia≈Ic0可控硅处在正方向阻断情况。当可控硅在正方向阳极电压下,从门极G流进电流Ig,鉴于非常大的Ig流经NPN管的发射结,进而增强其电流放大系数a2,造成非常大的极电极电流Ic2流进PNP管的发射结,并增强了PNP管的电流放大系数a1,造成更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这种强烈的正反馈过程迅速进行。从图3,当a1和a2随发射极电流增加而(a1+a2)≈1时,式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,所以增强了可控硅的阳极电流Ia.这时,流进可控硅的电流完全由主回路的电压和回路电阻值确定。可控硅已处在正向导通情况。
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,可控硅仍能保持原本的阳极电流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值,使阳极电流Ia减少到保持电流IH之下时,鉴于a1和a1迅速降低,当1-(a1+a2)≈0时,可控硅恢复阻断情况。
可控硅智能模块可断开可控硅GTO(GateTurn-OffThyristor)亦称门控可控硅。其主要特点为,当门极加逆向触发信号时可控硅能自主断开。
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