傳統(tǒng)可控硅采用電信號觸發(fā),門極驅動電流(IGT)從5mA到200mA不等,如ST的BTA41需要50mA觸發(fā)電流。這類器件需配套隔離驅動電路(如脈沖變壓器或光耦)。而光觸發(fā)可控硅(LASCR)如MOC3083,通過內置LED將光信號轉換為觸發(fā)電流,絕緣耐壓可達7500V以上,特別適合高壓隔離場合,如智能電表的固態(tài)繼電器。混合觸發(fā)方案如三菱的光控模塊(LPCT系列)結合了光纖傳輸和電觸發(fā)優(yōu)勢,在核電站控制系統(tǒng)等強電磁干擾環(huán)境中表現(xiàn)優(yōu)異。值得注意的是,光觸發(fā)器件雖然可靠性高,但響應速度通常比電觸發(fā)慢1-2個數(shù)量級,且成本明顯提升。 可控硅模塊的dv/dt耐量影響其抗干擾性能。賽米控可控硅
可控硅的四層PNPN結構是其獨特工作原理的物理基礎。從結構上可等效為一個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)構成PNP管,中間N區(qū)、P區(qū)與下層N區(qū)構成NPN管。當控制極加正向電壓時,NPN管首先導通,其集電極電流作為PNP管的基極電流,使PNP管隨之導通;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,可控硅整體導通。這種結構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)信號才能導通,且導通后通過內部電流反饋維持狀態(tài),直至外部條件改變才關斷。 賽米控可控硅Infineon英飛凌可控硅采用優(yōu)化的dv/dt特性,有效抑制開關過程中的電壓尖峰。
在實際應用中,正確選型單向可控硅至關重要。首先要關注額定電壓,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 的交流市電經整流后的電路中,考慮到電壓波動和浪涌等因素,應選擇額定電壓在 600V 以上的單向可控硅。額定電流也是關鍵參數(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通。此外,還需考慮其導通壓降、維持電流等參數(shù)。導通壓降會影響電路的功耗,維持電流決定了可控硅導通后保持導通狀態(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用的單向可控硅。
按冷卻方式分類:自然冷卻與強制冷卻可控硅10A以下的小功率器件通常依賴自然對流散熱,如Diodes公司的BTA204X-600C(4A/600V)的TO-252封裝。功率(10-100A)模塊如FujiElectric的6RI200E-060需加裝散熱片,熱阻(Rth(j-a))約1.5℃/W。而大功率模塊如Infineon的FZ1500R33HE3(1500A/3300V)必須采用強制水冷,冷卻液流量需≥8L/min才能控制結溫。特別地,新型相變冷卻模塊如三菱的LV100系列使用沸點45℃的氟化液,散熱能力比水冷提升3倍,但系統(tǒng)復雜度大幅增加。散熱設計需遵循"結溫≤125℃"的紅線,否則每升高10℃壽命減半。 賽米控SKM系列大功率可控硅模塊額定電流可達1000A以上,適用于工業(yè)級高功率應用場景。
在工業(yè)領域,英飛凌大功率可控硅被廣泛應用于各種大型設備。在鋼鐵冶煉行業(yè),大功率可控硅用于控制電弧爐的電流,精確調節(jié)爐內溫度。英飛凌的大功率可控硅能夠承受極高的電流和電壓,確保電弧爐在長時間、高負荷的工作狀態(tài)下穩(wěn)定運行。在電解鋁生產中,可控硅整流裝置為電解槽提供穩(wěn)定的直流電源,英飛凌產品的高可靠性和低導通損耗,不僅保證了電解過程的高效進行,還降低了能源消耗。在工業(yè)電機驅動方面,英飛凌大功率可控硅用于變頻器,能夠根據(jù)電機的實際負載需求,靈活調節(jié)輸出頻率和電壓,實現(xiàn)電機的高效節(jié)能運行,提高了工業(yè)生產的自動化水平和能源利用效率。 Infineon英飛凌智能可控硅模塊集成溫度保護和故障診斷功能。賽米控可控硅
可控硅模塊作為大功率半導體器件,采用模塊封裝,內部是有三個 PN 結的四層結構。賽米控可控硅
雙向可控硅與單向可控硅的差異單向可控硅和雙向可控硅雖都屬于可控硅家族,但在諸多方面存在明顯差異。雙向可控硅與單向可控硅的主要差異在于導電方向和應用場景。單向可控硅只能能單向導通,適用于直流電路;雙向可控硅可雙向導通,專為交流電路設計。結構上,單向可控硅為四層結構,雙向可控硅為五層結構。觸發(fā)方式上,單向可控硅需正向觸發(fā),雙向可控硅正負觸發(fā)均可。關斷方式上,兩者均需電流過零或反向電壓,但雙向可控硅在交流半周自然關斷更便捷,無需額外關斷電路。 賽米控可控硅