雙向可控硅工作原理
雙向可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件,共有三個PN結,分析原理時,可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成。
當陽極A加上正向電壓時,BG1和BG2管均處于放大狀態。此時,如果從控制極G輸入一個正向觸發信號,BG2便有基流ib2流過,經BG2放大,其集電極電流ic2=β2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連,所以ib1=ic。
此時,電流ic2再經BG1放大,于是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到BG2的基極,表成正反饋,使ib2不斷增大,如此正向饋循環的結果,兩個管子的電流劇增,可控硅使飽和導通。
由于BG1和BG2所構成的正反饋作用,所以一旦可控硅導通后,即使控制極G的電流消失了,可控硅仍然能夠維持導通狀態,由于觸發信號只起觸發作用,沒有關斷功能,所以這種可控硅是不可關斷的。
由于可控硅只有導通和關斷兩種工作狀態,所以它具有開關特性,這種特性需要一定的條件才能轉化,條件如下:
雙向可控硅十大使用準則
準則1:為了導通閘流管(或雙向可控硅),必須有門極電流≧IGT,直至負載電流達到≧IL。這條件必須滿足,并按可能遇到的最低溫度考慮。
準則2:要斷開(切換)閘流管(或雙向可控硅),負載電流必須間,使能回復至截止狀態。在可能的最高運行溫度下必須滿足上述條件。
準則3:設計雙向可控硅觸發電路時,只要有可能,就要避開3+象限(WT2-,+)。
準則4:為減少雜波吸收,門極連線長度降至最低。返回線直接連至MT1(或陰極)。若用硬線,用螺旋雙線或屏蔽線。門極和MT1間加電阻1kΩ或更小。高頻旁路電容和門極間串接電阻。另一解決辦法,選用H系列低靈敏度雙向可控硅。
規則5:若dVD/dt或dVCOM/dt可能引起問題,在MT1和MT2間加入RC緩沖電路。若高dICOM/dt可能引起問題,加入一幾mH的電感和負載串聯。另一種解決辦法,采用Hi-Com雙向可控硅。
準則6:假如雙向可控硅的VDRM在嚴重的、異常的電源瞬間過程中有可能被超出,采用下列措施之一:負載上串聯電感量為幾μH的不飽和電感,以限制dIT/dt;用MOV跨接于電源,并在電源側增加濾波電路。
準則7:選用好的門極觸發電路,避開3+象限工況,可以最大限度提高雙向可控硅的dIT/dt承受能力。
準則8:若雙向可控硅的dIT/dt有可能被超出,負載上最好串聯一個幾μH的無鐵芯電感或負溫度系數的熱敏電阻。另一種解決辦法:對電阻性負載采用零電壓導通。
準則9:器件固定到散熱器時,避免讓雙向可控硅受到應力。固定,然后焊接引線。不要把鉚釘芯軸放在器件接口片一側。
準則10:為了長期可靠工作,應保證Rthj-a足夠低,維持Tj不高于Tjmax,其值相應于可能的最高環境溫度。