几种主要的特殊用途晶闸管见表8-7。
表8-7 几种主要的特种晶闸管
1.快速晶闸管 (FST)
快速晶闸管的特点是:开通和关断时间短,开通时间为1～2μs,关断时间不大于50μs;开关损耗小; 电压、电流上升率均较高,通态电流上升率≥100A/μs,断态电压上升率≥100V/μs; 使用频率范围广。
使用快速晶闸管要注意: 一是运行结温不能过高,要有足够的反向阳极电压。二是门极须采用强触发脉冲触发。
2. 双向晶闸管 (TRIAC)
双向晶闸管是指把两个反并联的晶闸管集成在同一硅片上,用一个门极控制触发的组合型器件。双向晶闸管的这种结构使它在两个方向都具有和晶闸管同样的对称开关特性。
双向晶闸管大多被应用于交流电路中,使用时要注意以下两个参数:
(1) 额定通态电流: 双向晶闸管所标的额定电流是指有效值。
(2) 换流电流临界下降率 (di/dt) 及换流电压临界上升率 (du/dt):指双向可控硅由一个方向的通态转换到相反方向时,所允许的最大通态电流下降率和反向电压上升率。
双向晶闸管带感性负载时,须注意以下几个问题: 要防止双向晶闸管正、负半波工作的不对称。晶闸管必须有承受一定的 (du/dt) 能力。当元件电流过零关断时,须给感性负载一个泄放或吸收回路。触发脉冲须采用宽脉冲或脉冲列。
3. 门极可关断晶闸管 (GTO)
门极可关断晶闸管 (GTO) 是一种电流控制型的自关断双极器件。它和普通晶闸管一样,一旦导通即能在导通状态下自锁,是一种必须靠门极电流极性变化来改变通断状态的晶闸管。一般来说,关断GTO的反向门极电流须达到阳极电流的1/4～1/3,其关断过程的控制不如电子晶体管方便。但从单管的功率处理量分析,电子晶体管不如GTO。因此在大功率场合,GTO倍受青睐。它的基本结构与等效模型电路见图8-3。
GTO的关断负脉冲要求非常高,故门极触发电路需严格设计。设计时应注意以下几点:
(1) 门极电流大于元件掣住电流。导通正脉冲电流的幅值可选为3～5倍即门极触发电流IGr以上。
(2) 关断负脉冲电流幅值按关断电流增量选取。脉冲宽度只需为元件导通时间tge或关断时间tg的3～5倍即可。负脉冲电压幅值应小于门极PN结的击穿电压。
(3) 无论正、负脉冲其前沿要陡,其后沿要平缓。中小功率电路脉冲上升沿应小于0.5μs,较大功率电路脉冲上升沿应小于1μs。
a.GTO的结构
b.GTO的等效模型电路
图8 -3 GTO的结构与双晶体管等效模型电路
(4) 门极电路电阻要小,以减小脉冲源内阻。
4. 逆导晶闸管 (RCT)
逆导晶闸管是将一个晶闸管和一个二极管反并联集成在同一硅片上而构成的组合型器件。组合的结果使其成为颇具特色的快速型器件。当RCT承受正向阳极电压时,元件表示出普通晶闸管的特性,当它承受反向阳极电压时,反向导通 (逆导),表现出导通二极管的低阻特性。也就是说,RCT是一种在反方向也能通过和正方向一样的大电流的开关器件,属不对称晶闸管。它具有正向管压降小、关断时间短、高温特性好、结温高等优点。使构成的变流装置体积小、重量轻、成本低,有利于大电流化和高电压化,有利于高频应用。
各种特殊用途晶闸管的主要参数见表8-8～表8-10。