可控硅的四層PNPN結(jié)構(gòu)是其獨特工作原理的物理基礎(chǔ)。從結(jié)構(gòu)上可等效為一個PNP三極管和一個NPN三極管的組合:上層P區(qū)與中間N區(qū)、P區(qū)構(gòu)成PNP管,中間N區(qū)、P區(qū)與下層N區(qū)構(gòu)成NPN管。當(dāng)控制極加正向電壓時,NPN管首先導(dǎo)通,其集電極電流作為PNP管的基極電流,使PNP管隨之導(dǎo)通;PNP管的集電極電流又反哺NPN管的基極,形成強烈正反饋,兩管迅速飽和,可控硅整體導(dǎo)通。這種結(jié)構(gòu)決定了可控硅必須同時滿足陽極正向電壓和控制極觸發(fā)信號才能導(dǎo)通,且導(dǎo)通后通過內(nèi)部電流反饋維持狀態(tài),直至外部條件改變才關(guān)斷。 賽米控可控硅采用獨特的DCB陶瓷基板技術(shù),提高了模塊的絕緣性能和熱循環(huán)能力。全控可控硅咨詢
為防止可控硅模塊因過壓、過流或過熱損壞,必須設(shè)計保護電路:過壓保護:并聯(lián)RC緩沖電路(如100Ω+0.1μF)吸收關(guān)斷時的電壓尖峰。過流保護:串聯(lián)快熔保險絲或使用電流傳感器觸發(fā)關(guān)斷。dv/dt保護:在門極-陰極間并聯(lián)電阻電容網(wǎng)絡(luò)(如1kΩ+100nF),抑制誤觸發(fā)。溫度保護:集成NTC熱敏電阻或溫度開關(guān),實時監(jiān)控基板溫度。例如,Infineon英飛凌的智能模塊(如IKW系列)內(nèi)置故障反饋功能,可直接聯(lián)動控制系統(tǒng)。 三相可控硅供應(yīng)商光控可控硅(LASCR):通過光信號觸發(fā),適用于高隔離場景。
觸發(fā)機制是可控硅工作原理的關(guān)鍵環(huán)節(jié),決定了其導(dǎo)通的時機和條件??刂茦O與陰極間的正向電壓是觸發(fā)的重要信號,當(dāng)該電壓達到觸發(fā)閾值時,控制極會產(chǎn)生觸發(fā)電流,此電流流入內(nèi)部等效三極管的基極,引發(fā)正反饋過程。觸發(fā)信號需滿足一定的電流和電壓強度,不同型號可控硅的觸發(fā)閾值差異較大,設(shè)計電路時需精確匹配。觸發(fā)方式分為直流觸發(fā)和脈沖觸發(fā):直流觸發(fā)通過持續(xù)電壓信號保持導(dǎo)通,適用于低頻率場景;脈沖觸發(fā)需短暫脈沖即可觸發(fā),能減少控制極功耗,多用于高頻電路。觸發(fā)信號的穩(wěn)定性直接影響可控硅的導(dǎo)通可靠性,需避免噪聲干擾導(dǎo)致誤觸發(fā)。
可控硅的關(guān)斷原理與條件可控硅導(dǎo)通后,控制極失去作用,其關(guān)斷必須滿足特定條件,這是其工作原理的重要特性。最常見的關(guān)斷方式是陽極電流降至維持電流以下,此時內(nèi)部正反饋無法維持,PN 結(jié)恢復(fù)阻斷狀態(tài)。在直流電路中,需通過外部電路強制降低陽極電流,如串聯(lián)開關(guān)切斷電源或反向并聯(lián)二極管提供反向電壓。在交流電路中,電源電壓過零時陽極電流自然降至零,可控硅自動關(guān)斷,無需額外操作。此外,施加反向陽極電壓也能關(guān)斷可控硅,此時所有 PN 結(jié)均處于反向偏置,內(nèi)部電流迅速截止。關(guān)斷速度受器件本身關(guān)斷時間影響,高頻應(yīng)用中需選擇快速關(guān)斷型可控硅。 雙向可控硅是三端半導(dǎo)體器件,能雙向?qū)?,常用于交流電路控制?/p>
在實際應(yīng)用中,正確選型單向可控硅至關(guān)重要。首先要關(guān)注額定電壓,其值必須大于電路中可能出現(xiàn)的極大正向和反向電壓,以確保在電路異常情況下,單向可控硅不會被擊穿損壞。例如在 220V 的交流市電經(jīng)整流后的電路中,考慮到電壓波動和浪涌等因素,應(yīng)選擇額定電壓在 600V 以上的單向可控硅。額定電流也是關(guān)鍵參數(shù),要根據(jù)負載電流大小來選擇,確保單向可控硅能安全承載負載電流,一般需留有一定余量。觸發(fā)電壓和電流參數(shù)要與觸發(fā)電路相匹配,若觸發(fā)電路提供的信號無法滿足單向可控硅的觸發(fā)要求,可控硅將無法正常導(dǎo)通。此外,還需考慮其導(dǎo)通壓降、維持電流等參數(shù)。導(dǎo)通壓降會影響電路的功耗,維持電流決定了可控硅導(dǎo)通后保持導(dǎo)通狀態(tài)所需的小電流。只有綜合考量這些參數(shù),才能選出適合具體電路應(yīng)用的單向可控硅。 西門康可控硅以高可靠性和工業(yè)級設(shè)計著稱,適用于變頻器、電機驅(qū)動等嚴(yán)苛環(huán)境。大電流可控硅價錢
賽米控SKKH系列快速可控硅具有極短的關(guān)斷時間,特別適合高頻開關(guān)應(yīng)用。全控可控硅咨詢
按開關(guān)速度分類:標(biāo)準(zhǔn)型與快速可控硅標(biāo)準(zhǔn)可控硅的關(guān)斷時間(tq)通常在50-100μs范圍,適用于工頻(50/60Hz)應(yīng)用,如IXYS的MCR100系列。而快速可控硅通過優(yōu)化載流子壽命和結(jié)電容,將tq縮短至10μs以內(nèi),典型型號如SKKH106/16E(tq=8μs),這類器件能勝任1kHz以上的中頻逆變、感應(yīng)加熱等場景。在結(jié)構(gòu)上,快恢復(fù)可控硅采用鉑或電子輻照摻雜技術(shù)降低少子壽命,但會略微增加導(dǎo)通壓降(約0.2V)。此外,門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)通過特殊設(shè)計實現(xiàn)了主動關(guān)斷能力,如Toshiba的SG3000HX24(3000A/4500V),雖然驅(qū)動電路復(fù)雜,但在高壓直流輸電(HVDC)等超高壓領(lǐng)域不可替代。選擇時需權(quán)衡開關(guān)損耗與導(dǎo)通損耗的平衡。 全控可控硅咨詢