KP8 750-20 中车CRRC可控硅

晶闸管可工作的大频率由其工作时的电流脉冲宽度，关断时间以及从关断后承受正压开始至其再次开通的时间决定。fmax=1/(tq+tp+tV)。根据工作频率选取元件时必须保证元件从正向电流过零至开始承受正压的时间间隔tH>tq，并留有一定的裕量。随着工作频率的升高，元件正向损耗和反向恢复损耗随之升高，元件通态电流须降额使用。
晶闸管的发展历史及制约因素
半导体的出现成为20世纪现代物理学其中一项重大的突破，标志着电子技术的诞生。而由于不同领域的实际需要，促使半导体器件自此分别向两个分支快速发展，其中一个分支即是以集成电路为代表的微电子器件，特点为小功率、集成化，作为信息的检出、传送和处理的工具；而另一类就是电力电子器件，特点为大功率、快速化。1955年，美国通用电气公司研发了世界上个以硅单晶为半导体整流材料的硅整流器（SR），1957年又开发了**用于功率转换和控制的可控硅整流器（SCR）。由于它们具有体积小、重量轻、效率高、寿命长的优势，尤其是SCR能以微小的电流控制较大的功率，令半导体电力电子器件成功从弱电控制领域进入了强电控制领域、大功率控制领域。在整流器的应用上，晶闸管迅速取代了整流器（引燃管），实现整流器的固体化、静止化和无触点化，并获得巨大的节能效果。从1960年始，由普通晶闸管相继出了快速晶闸管、光控晶闸管、不对称晶闸管及双向晶闸管等各种特性的晶闸管，形成一个庞大的晶闸管家族。
但晶闸管本身存在两个制约其继续发展的重要因素。一是控制功能上的欠缺，普通的晶闸管属于半控型器件，通过门较（控制较）只能控制其开通而不能控制其关断，导通后控制较即不再起作用，要关断必须切断电源，即令流过晶闸管的正向电流小于维持电流。由于晶闸管的关断不可控的特性，必须另外配以由电感、电容及开关器件等组成的强迫换流电路，从而使装置体积，成本增加，而且系统更为复杂、可靠性降低。二是因为此类器件立足于分立元件结构，开通损耗大，工作频率难以提高，限制了其应用范围。1970年代末，随着可关断晶闸管（GTO）日趋成熟，成功克服了普通晶闸管的缺陷，标志着电力电子器件已经从半控型器件发展到全控型器件

晶闸管的主要参数
(1)断态重复峰值电压UDRM
门较开路,重复率为每秒50次,每次持续时间不大于10ms的断态脉冲电压,UDRM=90%U*,U*为断态不重复峰值电压。U*应比UBO小,所留的裕量由生产厂家决定。
(2)反向重复峰值电压URRM
其定义同UDRM相似,URRM=90%URSM,URSM为反向不重复峰值电压。
(3)额定电压
选UDRM和URRM中较小的值作为额定电压,选用时额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍,应能承受经常出现的过电压。

晶闸管的工作过程
晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。
当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基较电流。因此是两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门较电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通。
设PNP管和NPN管的集电极电流分别为IC1和IC2,发射较电流相应为Ia和Ik,电流放大系数相应为α1=IC1/Ia和α2=IC2/Ik,设流过J2结的反相漏电流为ICO,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:
Ia=IC1+IC2+ICO
=α1Ia+α2Ik+ICO (1)
若门较电流为Ig,则晶闸管阴极电流为:Ik=Ia+Ig。
硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数α1和α2随其发射较电流的改变而急剧变化。当晶闸管承受正向阳极电压,而门较未接受电压的情况下,式(1)中Ig=0,(α1+α2)很小,故晶闸管的阳极电流Ia≈ICO,晶闸管处于正向阻断状态;当晶闸管在正向门较电压下,从门较G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结,从而提高放大系数α2,产生足够大的集电极电流IC2流过PNP管的发射结,并提高了PNP管的电流放大系数α1,产生更大的集电极电流IC1流经NPN管的发射结,这样强烈的正反馈过程迅速进行。
当α1和α2随发射较电流增加而使得(α1+α2)≈1时,式(1)中的分母1-(α1+α2)≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia。这时,流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定,晶闸管已处于正向导通状态。晶闸管导通后,式(1)中1-(α1+α2)≈0,即使此时门较电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通,门较已失去作用。在晶闸管导通后,如果不断地减小电源电压或回路电阻,使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时,由于α1和α2迅速下降,晶闸管恢复到阻断状态。

晶闸管的选用
1、选择晶闸管的类型：晶闸管有多种类型，应根据应用电路的具体要求合理选用。
若用于交直流电压控制、可控整流、交流调压、逆变电源、开关电源保护电路等，可选用普通单向晶闸管。
若用于交流开关、交流调压、交流电动机线性调速、灯具线性调光及固态继电器、固态接触器等电路中，应选用双向晶闸管。
若用于交流电动机变频调速、斩波器、逆变电源及各种电子开关电路等，可选用门较关断晶闸管。
若用于锯齿波发生器、长时间延时器、过电压保护器及大功率晶体管触发电路等，可选用BTG晶闸管。
若用于电磁灶、电子镇流器、超声波电路、**导磁能储存系统及开关电源等电路，可选用逆导晶闸管。
若用于光电耦合器、光探测器、光报警器、光计数器、光电逻辑电路及自动生产线的运行电路，可选用光控晶闸管。
2、选择晶闸管的主要参数：晶闸管的主要参数应根据应用电路的具体要求而定。
所选晶闸管应留有一定的功率裕量，其额定峰值电压和额定电流(通态平均电流)均应**受控电路的工作电压和工作电流1．5～2倍。
晶闸管的正向压降、门较触发电流及触发电压等参数应符合应用电路(指门较的控制电路)的各项要求，不能偏高或偏低，否则会影响晶闸管的正常工作。
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