快速晶闸管
发布时间:2013/5/27 9:29:15 访问次数:2089
快速晶闸管(FST,Fast Switching Thyristor)通常是指E6B2-CWZ5G关断时间tq≤50ys、速度响应特性优良的晶闸管。其基本结构和特性与普通晶闸管完全一样,但是,由于快速晶闸管的工作频率(F≥400Hz)比普通晶闸管高,仅要求关断时间短是不全面的。因此,在关断时间短的基础上,还要求其通态压降低、开关损耗小、通态电流临界上升率d//dt及断态电压临界上升率du/dt高。只有这样,它才能在较高的工作频率下安全可靠地工作。
快速晶闸管应用频率高,其通电周期缩短了,但它和普通晶闸管一样,其关断方式是采用在阳一阴极间施加反向偏压进行强迫关断的方法。因此,若快速晶闸管的关断时间tq比负半周通电周期T/2还长,那么,晶闸管就无法关断。所以说.关断时间短是对快速晶闸管的最基本要求。
晶闸管的开关损耗包括在开通时间内产生的开通损耗Pon.在反向恢复过程产生的反向恢复损耗PRr及局部导通区扩展到整个阴极面全面导通过程所产生的扩展损耗PD。对于400 A以上的大功率晶闸管,当工作频率~lkHz时,往往在阴极面全面导通之前,通电周期就结束了。显然,开关损耗随频率升高成比例地增加。高频工作时各种损耗的比例(扩展速度取O.lmm/ys)如图6-85所示。
从图6-85给出的400A、1200V、20Us、3kHz用高频晶闸管的计算举例中可以看到,随着晶闸管工作频率的提高,开关功率损耗在总功耗中所占比例增加。当工作频率提高到SkHz以上时,晶闸管的开关功率损耗在总功耗中占主要地位。于是,在晶闸管的总功耗一定的情况下,为保证晶闸管的工作结温不超过允许温度,通态功耗必须降低,而在晶闸管的结构和散热条件一定的情况下,只能降低晶闸管的电流容量。此外,即使在工作频率只有数百赫兹(≥400Hz)的情况下,由于晶闸管的热阻Re(数值上等于每消耗1W功率所引起晶闸管温升的度数)随频率的变化引起有效阴极面积的变化而变化,也就是说,工作频率升高器件的有效阴极面积减小,热阻增大,温升增高。而为了保持晶闸管的结温不超过允许值,在结构和散热条件一定的情况下,也就只能降低电流容量。由此可见,在高频应用下,随着开关损耗的增加和热阻的增大,晶闸管的额定通态电流减小。所以,对于快速(高频)晶闸管而言,感兴趣的不是额定正向平均电流矗,而是它的电流一频率曲线给出的不同工作频率下的电流容量。显然,一个开关损耗高的晶闸管,其高频下的电流容量肯定低,严重时也可能失去通流能力,这是晶闸管在高频应用下的主要问题。
另外,工作频率提高,表示晶闸管通、断的次数增多,与之相联系的是晶闸管承受通态电流上升率d//dt的能力及承受断态电压上升率du/dt的能力应相应增强。否则,导通瞬间易发生d∥dt击穿,而关断瞬间易发生再次导通。所以,在高频应用下的晶闸管,要求它具有较高的dddt容量和du/dt耐量。
通常,为了降低开关损耗,应用时采用所谓强门极驱动。推荐采用门极电流上升速率大幅值高(>1A)的门极电流波形。
快速晶闸管主要用于感应加热的中频电源装置。
快速晶闸管(FST,Fast Switching Thyristor)通常是指E6B2-CWZ5G关断时间tq≤50ys、速度响应特性优良的晶闸管。其基本结构和特性与普通晶闸管完全一样,但是,由于快速晶闸管的工作频率(F≥400Hz)比普通晶闸管高,仅要求关断时间短是不全面的。因此,在关断时间短的基础上,还要求其通态压降低、开关损耗小、通态电流临界上升率d//dt及断态电压临界上升率du/dt高。只有这样,它才能在较高的工作频率下安全可靠地工作。
快速晶闸管应用频率高,其通电周期缩短了,但它和普通晶闸管一样,其关断方式是采用在阳一阴极间施加反向偏压进行强迫关断的方法。因此,若快速晶闸管的关断时间tq比负半周通电周期T/2还长,那么,晶闸管就无法关断。所以说.关断时间短是对快速晶闸管的最基本要求。
晶闸管的开关损耗包括在开通时间内产生的开通损耗Pon.在反向恢复过程产生的反向恢复损耗PRr及局部导通区扩展到整个阴极面全面导通过程所产生的扩展损耗PD。对于400 A以上的大功率晶闸管,当工作频率~lkHz时,往往在阴极面全面导通之前,通电周期就结束了。显然,开关损耗随频率升高成比例地增加。高频工作时各种损耗的比例(扩展速度取O.lmm/ys)如图6-85所示。
从图6-85给出的400A、1200V、20Us、3kHz用高频晶闸管的计算举例中可以看到,随着晶闸管工作频率的提高,开关功率损耗在总功耗中所占比例增加。当工作频率提高到SkHz以上时,晶闸管的开关功率损耗在总功耗中占主要地位。于是,在晶闸管的总功耗一定的情况下,为保证晶闸管的工作结温不超过允许温度,通态功耗必须降低,而在晶闸管的结构和散热条件一定的情况下,只能降低晶闸管的电流容量。此外,即使在工作频率只有数百赫兹(≥400Hz)的情况下,由于晶闸管的热阻Re(数值上等于每消耗1W功率所引起晶闸管温升的度数)随频率的变化引起有效阴极面积的变化而变化,也就是说,工作频率升高器件的有效阴极面积减小,热阻增大,温升增高。而为了保持晶闸管的结温不超过允许值,在结构和散热条件一定的情况下,也就只能降低电流容量。由此可见,在高频应用下,随着开关损耗的增加和热阻的增大,晶闸管的额定通态电流减小。所以,对于快速(高频)晶闸管而言,感兴趣的不是额定正向平均电流矗,而是它的电流一频率曲线给出的不同工作频率下的电流容量。显然,一个开关损耗高的晶闸管,其高频下的电流容量肯定低,严重时也可能失去通流能力,这是晶闸管在高频应用下的主要问题。
另外,工作频率提高,表示晶闸管通、断的次数增多,与之相联系的是晶闸管承受通态电流上升率d//dt的能力及承受断态电压上升率du/dt的能力应相应增强。否则,导通瞬间易发生d∥dt击穿,而关断瞬间易发生再次导通。所以,在高频应用下的晶闸管,要求它具有较高的dddt容量和du/dt耐量。
通常,为了降低开关损耗,应用时采用所谓强门极驱动。推荐采用门极电流上升速率大幅值高(>1A)的门极电流波形。
快速晶闸管主要用于感应加热的中频电源装置。
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