快速双向双向可控硅的应用

来源:企讯网 发布日期:2011-11-28
  普通双向可控硅不能在较高的频率下工作。因为器件的导通或关断需要一定时间,同时阳极电压上升速度太快时,会使元件误导通阳极电流上升速度太快时,会烧毁元件。人们在制造工艺和结构上采取了一些改进措施,做出了能适应于高频应用的双向可控硅,我们将它称为快速双向可控硅。它具有以下几个特点:
1.导通速度快.能耐较高的电流上升率(dI/dt)
   控制极触发导通的双向可控硅。总是在靠近控制极的阴极区域首先导通,然后逐渐向外扩展,直到整个面积导通。大面积的双向可控硅需要50~1O0微秒以上才能全面积导通。初始导通面积小时,必须限制初始电流的上升速度,否则将发生局部过热现象,影响元件的性能,甚至烧坏。高频工作时这种现象更为严重。为此,仿造了集成电路的方法,在双向可控硅同一硅片上做出一个放大触发信号用的小双向可控硅。控制极触发小双向可控硅后,小双向可控硅的初始导通电流将横向经过硅片流向主双向可控硅阴极,触发主双向可控硅。从而实际强触发,加速了元件的导通,提高了耐电流上升率的能力。

2.关断时间(toff)短
   导通的双向可控硅,当切断正向电流时。并不能马上关断,这时如立即加上正向电压,它还会继续导通。从切断正向电流直到控制极恢复控制能力需要的时间,叫做关断时间。用t0仟表示。
双向可控硅的关断过程,实际上是储存载流子的消失过程。为了加速这种消失过程,制造快速双向可控硅时采用了掺金工艺,把金掺到硅中减少基区少数载流子的寿命。硅中掺金量越多,t0仟越小,但掺金量过多会影响元件的其它性能。

3.能耐较高的电压上升率(dv/dt)
   双向可控硅是由三个PN结组成的。每个结相当于一个电容器。结电压急剧变化时,就有很大的位移电流流过元件,它等效于控制极触发电流的作用。可能使双向可控硅误导通。这就是普通双向可控硅不能耐高电压上升率的原因。 为了有效防止上述误导通现象发生,快速双向可控硅采取了短路发射结结构。把阴极和控制极按一定几何形状短路。这样一来,即使电压上升率较高,双向可控硅的电流放大系数仍几乎为零,不致使双向可控硅误导通。只是在电压上升率进一步提高,结电容位移电流进一步增大,在短路点上产生电压降足够大时,双向可控硅才能导通。
具有短路发射结结构的双向可控硅,用控制极电流触发时。控制极电流首先也是从短路点流向阴极。只是当控制极电流足够大,在短路点电阻上的电压降足够大,PN结正偏导通电流时,才同没有短路发射结的元件一样,可被触发导通。因此,快速双向可控硅的抗干扰能力较好。快速双向可控硅的生产和应用都进展很快。目前,已有了电流几百安培、耐压1千余伏,关断时间仅为20微妙的大功率快速双向可控硅,同时还做出了最高工作频率可达几十千赫兹供高频逆变用的元件。其产品广泛应用于大功率直流开关、大功率中频感应加热电源、超声波电源、激光电源、雷达调制器及直流电动车辆调速等领域。
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