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单双向可控硅工作特性及其使用

 高灵敏度(微触发)单向可控硅,会在高温下因阳-阴极间的漏电流而误触发,应确保不超过TJMAX。为了可靠地关断单向可控硅,负载电流必须降到低于维持电流IH并维持一定的时间。

    对单向可控硅来说,当栅极电压达到门限值VGT且栅电流达到门限值IGT时,可控硅被触发导通。当触发电流的脉宽较窄时,则应提高触发电平。当负载电流超过单向可控硅的闩电流IL时,即使此时的栅电流减为零,可控硅仍能维持导通状态、为了保证电路在环境最低温度情况下也能正常工作,则要求驱动电路能提供足够高的电压、电流及占空比的控制信号。

    标准的双向可控硅既可被栅极的正向电流触发,也能被栅极的反向电流触发,它可以在四个象限内导通。在负载电流为零时,最好用反相的直流或单极性脉冲的(栅极)电流触发。

    在通常的交流相位控制电路中,如电灯调光器和家用马达调速器等,可控硅G与MT2的极性要一致,在设计可控硅时要避免在3+区域内工作(MT2为-,G为+)。

    值得注意的是,双向可控硅可能在一些意想不到的情况下触发导通,其后果有些问题不大,而有些则有潜在的破坏性。

    1.栅极上的噪声电平

    在有电噪声的环境中,如果栅极上的噪声电压超过VGT,并有足够的栅电流激发可控硅内部的正反馈,则也会被触发导通。

    应用安装时,首先耍使栅极外的连线尽可能短。当连线不能很短时,可用绞线或屏蔽线来减小干扰的侵入。然后在G与MT1之闻加一个1K的电阻来降低其灵敏度,也可以再并联一个100NF的电容,来滤掉高频噪声。

    2.关于转换电压变化率

    当驱动一个大的电感性负载时,在负载电压和电流间有一个很大的相移。当负载电流过零时,双向可控硅开始换向,但由于相移的关系,电压将不会是零。所以要求可控硅要迅速关断这个电压。如果这时换向电压的变化超过允许值时,就没有足够的时间使结间的电荷释放掉,而被迫使双向可控硅回到导通状态。

    为了克服上述问题,可以在端子MT1和MT2之间加一个RC网络来限制电压的变化,以防止误触发。一般,电阻取100Ω,电容取100NF。值得注意的是此电阻不能省掉。

    3.关于转换电流变化率

    当负载电流增大,电源频率的增高或电源为非正弦波时,会使转换电流变化率变高,这种情况最易在感性负载的情况下发生,很容易导致器件的损坏。此时可以在负载回路中串联一只几毫亨的空气电感。

    4.关于可控硅开路电压变化率DVD/DT

    在处于截止状态的双向可控硅两端加一个小于它的VDFM的高速变化的电压时,内部电容的电流会产生足够的栅电流来使可控硅导通。这在高温下尤为严重,在这种情况下可以在MT1和MT2间加一个RC缓冲电路来限制DVD/DT,或可采用高速可控硅。

    5.关于连续峰值开路电压VDRM

    在电源不正常的情况下,可控硅两端的电压会超过连续峰值开路电压VDRM的最大值,此时可控硅的漏电流增大并击穿导通。如果负载能允许很大的浪涌电流,那么硅片上局部的电流密度就很高,使这一小部分先导通。导致芯片烧毁或损坏。另外白炽灯,容性负载或短路保护电路会产生较高的浪涌电流,这时可外加滤波器和钳位电路来防止尖峰(毛刺)电压加到双向可控硅上。

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