晶閘管西門康SKT240/12E平板晶閘管

上海萱鴻電子技有限公司：

  代理功率半導體產(chǎn)品及配套器件，IGBT以及配套驅(qū)動網(wǎng)上供應商。公司憑借多年的從業(yè)經(jīng)驗、不懈的開拓精神及良好的商業(yè)信譽，在電力電子行業(yè)樹立了良好的企業(yè)形象，同時與多家電力電子企業(yè)和上市公司長期保持著穩(wěn)定互信的合作關系，也是眾多電子廠商（富士、三菱、英飛凌、西門康，艾塞斯，尼爾，ABB，西瑪，三社、宏微等）的誠信代理商。通過多年的實戰(zhàn)經(jīng)驗，公司積累了堅實的功率半導體應用知識，為電力拖動、風力發(fā)電、電焊機、電力機車等行業(yè)提供完善的解決方案，為客戶提供技術(shù)支持！ 代理品牌 1、富士、英飛凌、三菱、西門康全系列IGBT產(chǎn)品；2、富士、三菱、英飛凌、西門康、仙童、ABB、三社、IR、IXYS、可控硅、單管、整流橋產(chǎn)品；3、CONCEPT、IDC驅(qū)動片及驅(qū)動板；4、巴斯曼（BUSSMANN)，西門子，日之出等品牌熔斷器、底座、熔芯等；

　功率二極管晶閘管廣泛應用于AC/DC變換器、UPS、交流靜態(tài)開關、SVC和電解氫等場合，但大多數(shù)工程師對這類雙極性器件的了解不及對IGBT的了解，為此我們組織了6篇連載，包括正向特性，動態(tài)特性，控制特性，保護以及損耗與熱特性。
　　內(nèi)容摘自英飛凌英文版應用指南AN2012-01《雙極性半導體技術(shù)信息》。
　　電氣特性
　　二極管和晶閘管的電氣特性隨溫度變化而變化，因此只有針對特定溫度給出的電氣特性才是有效的。除非另有說明，否則數(shù)據(jù)手冊中的所有值均適用于40至60Hz的電源頻率。
　　  大值為制造商以  極限值形式給出的值，通常即使在短時間內(nèi)也不可超過此值，否則可能導致元件功能下降或損壞。特征值為規(guī)定條件下的數(shù)據(jù)分布范圍，可以用作進廠檢驗依據(jù)。
　　一、正向
　　正向斷態(tài)特性為晶閘管正向特性的一部分，這部分特性描述了正向斷態(tài)電流和正向斷態(tài)電壓的瞬時值。
　　　·  正向斷態(tài)電流iD
　　iD是晶閘管處于斷態(tài)時正向流過主端子的電流。在數(shù)據(jù)手冊中，該值是針對電壓VDRM和  高結(jié)溫Tvjmax規(guī)定的。
　　正向斷態(tài)電流隨結(jié)溫Tvj而變

　　·  正向斷態(tài)電壓vD
　　vD是晶閘管處于斷態(tài)時正向施加于主端子的電壓。
　　1.  正向斷態(tài)重復峰值電壓VDRM
　　VDRM是在正向斷態(tài)條件下，所有重復峰值電壓中的  大重復電壓值。
　　在直流應用中有必要降低VD(DC)。另見章節(jié)3.
　　考慮到工作過程中產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓，晶閘管工作時的電源電壓峰值通常等于  高額定斷態(tài)重復峰值電壓除以一個介于1.5和2.5之間的安全系數(shù)。
　　在瞬態(tài)電壓已知的情況下通常采用較低安全系數(shù)。這類情況通常是具有大儲能的自動換向變流器。對于電網(wǎng)提供的瞬態(tài)水平未知的變流器，  2.0至2.5的安全電壓裕量。
　　如果在工作過程中很可能產(chǎn)生超過  高允許斷態(tài)重復峰值電壓的瞬態(tài)電壓，則必須提供合適的瞬態(tài)電壓保護網(wǎng)絡

　　2.  正向斷態(tài)不重復峰值電壓VDSM
　　VDSM是施加在晶閘管上的正向電壓中的  高額定不重復峰值，任何情況下晶閘管上的正向電壓都不得超過此值。
　　3.  正向斷態(tài)直流電壓VD(DC)
　　VD(DC)是斷態(tài)模式中長期允許的正向直流電壓。對于本文所述的半導體，該值大約是一半的斷態(tài)重復峰值電壓。這對100fit（單位時間間隔內(nèi)的失效次數(shù)；1fit=每小時失效1小時失-9次，即，器件工作109小時失效  ）左右的失效率是有效的。可應要求提供不同直流電壓的預期失效率。
　　·   正向轉(zhuǎn)折電壓V(BO)
　　V(BO)是在規(guī)定的門極電流下，晶體管從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài)時的正向電壓。
　　例外：對于集成了轉(zhuǎn)折二極管(BOD)的光觸發(fā)晶閘管(LTT)，V(BO)是發(fā)生晶閘管保護性觸發(fā)所需的  低電壓
　　·   門極開路正向轉(zhuǎn)折電壓V(BO)0
　　V(B0)0是零柵電流對應的轉(zhuǎn)折電壓。用高于V(B0)0的電壓觸發(fā)晶閘管可能導致器件損壞。
　　例外：光觸發(fā)晶閘管通過集成的轉(zhuǎn)折二極管(BOD)得到保護。
　　·   維持電流IH
　　IH是使晶閘管維持通態(tài)所必需的  小通態(tài)電流值。IH隨著結(jié)溫的升高而減小（見圖9）。
　　與規(guī)格相當?shù)碾娪|發(fā)晶閘管相比，光觸發(fā)晶閘管的維持電流要小得多。
　　·    擎住電流IL
　　IL是指門極電流衰減后，晶閘管維持通態(tài)所需的通態(tài)電流。擎住電流隨門極電流的變化率、峰值、持續(xù)時間以及結(jié)溫而變（見圖9）。
　　例外：與規(guī)格相當?shù)碾娪|發(fā)晶閘管相比，光觸發(fā)晶閘管的擎住電流要小得多。
　　·    通態(tài)電流iT,ITAV,ITRMS，iF, IFAV, IFRMS
　　通態(tài)電流是晶閘管(iT,ITAV,ITRMS)或二極管(iF, IFAV,IFRMS)處于通態(tài)時流過主端子的電流。每個參數(shù)的含義是：
　　iT,iF=瞬時值
　　ITAV, IFAV=平均值
　　ITRMS, IFRMS=RMS（均方根）
　　圖3：歸一化的擎住電流IL和維持電流IH的典型關系曲線
　　·   通態(tài)電壓vT，vF
　　vT、vF是在規(guī)定的通態(tài)電流下施加于主端子的電壓。通態(tài)電壓隨結(jié)溫而變。數(shù)據(jù)手冊中各給出的通態(tài)電壓值僅對處于完全導通狀態(tài)的晶閘管(vT)或二極管(vF)有效。
　　·    通態(tài)特性
　　通態(tài)特性是指在規(guī)定結(jié)溫下，二極管或處于完全導通狀態(tài)的晶閘管的通態(tài)電流和通態(tài)電壓之間的關系。
　　·    VT(TO)、VF(TO)和rT的等值線近似
　　等值線是對晶閘管(VT(TO),rT)或二極管(VF(TO),rT) 的通態(tài)特性的近似，用于計算通態(tài)功率耗散。
　　各參數(shù)含義為：
　　VT(TO)，VF(TO)=門檻電壓
　　rT=微分電阻或斜率電阻
　　VT(TO)、VF(TO)的值是等值線近似與電壓軸的交點值，rT是由等值線的上升率計算而來的。可能有必要根據(jù)應用調(diào)整數(shù)據(jù)手冊中顯示的等值線，具體取決于冷卻情況。因此，在某些數(shù)據(jù)手冊中，VT(TO)、VF(TO)和rT可能存在額外的低水平值。
　　對于具有高阻斷電壓的元件(T...1N,T...3N, D...1N)，等值線另外顯示為對典型通態(tài)特性的近似，其描述的大約為統(tǒng)計分布中的50%值。在使用許多相同元件的應用中，可使用典型等值線類似計算整個裝置的導通損耗。
　　·     大平均通態(tài)電流ITAVM、IFAVM
　　根據(jù)DIN VDE 0558第1部分，ITAVM、IFAVM是單相半波阻性負載電路中的通態(tài)電流的  大允許連續(xù)平均值，是在規(guī)定管殼溫度TC和40至60Hz的頻率下評定的。
　　具有低阻斷電壓的晶閘管或二極管的數(shù)據(jù)手冊中提供了一張圖，此圖顯示了各種電流導通角對應的  大平均通態(tài)電流和  高允許管殼溫度TC。
　　此圖只考慮了導通損耗。對于具有高阻電壓(>2200 V)的元件，需要考慮額外的關斷損耗及一定程度的阻斷和開通損耗。。
　　·     大RMS通態(tài)電流ITRMSM、IFRMSM
　　ITRMSM、IFRMSM是在將器件的所有裝配件的電應力和熱應力都考慮在內(nèi)的前提下，RMS通態(tài)電流的  大允許值。不論是壓接型型還是螺栓型模塊，通態(tài)電流都不得超過此電流值，即使晶閘管(ITRMSM) 和二極管(IFRMSM)處于  佳冷卻狀態(tài)。
　　·   通態(tài)過載電流IT(OV)、IF(OV)
　　IT(OV)、IF(OV)是指晶閘管IT(OV)或二極管IF(OV)在短時工作中可以傳導但又不失去控制性質(zhì)的  大允許通態(tài)電流值。在通態(tài)過載電流圖中，此電流是不同預負載和時間t對應的50Hz正弦半波峰值。
　　此圖未考慮發(fā)生在具有高阻斷電壓的器件中的阻斷或關斷損耗增加的情況。對于具有極高阻斷電壓 (>4kV)的元件，數(shù)據(jù)手冊中不提供此圖。
　　·     大通態(tài)過載電流IT(OV)M、IF(OV)M
　　IT(OV)M、IF(OV)M是指為了使晶閘管(IT(OV)M)或二極管(IF(OV)M)不被損壞而必須關斷器件時的通態(tài)電流值。這些值專用于設計保護網(wǎng)絡。流經(jīng)晶閘管的電流達到該值時，晶閘管可能暫時失去正向阻斷能力和可控性。
　　  大通態(tài)過載電流特性將該值顯示為與時間t對應的50Hz正弦半波峰值。分為兩種情況：空載工作超前和在  大平均通態(tài)電流下工作超前。
　　單獨數(shù)據(jù)手冊中提供的  大通態(tài)過載電流特性適用于反向重復峰值電壓的80%的反向阻斷電壓。如果實際反向電壓更低，則超前連續(xù)  大通態(tài)過載電流 ITAVM允許為更大的  大通態(tài)過載電流，如圖11和圖12所示。無法據(jù)此確定無超前負載器件的狀況。
　　此圖未考慮發(fā)生在具有高阻斷電壓的器件中的阻斷或關斷損耗增加的情況。對于具有極高阻斷電壓 (>4kV)的元件，數(shù)據(jù)手冊中不提供此圖。這些器件的保護設計如章節(jié)7.2所述。
　　·   通態(tài)浪涌電流ITSM、IFSM
　　ITSM、IFSM是指在25°C的條件下（相當于在無負載狀態(tài)下短路）或在  高允許結(jié)溫下的開通狀態(tài)下（相當于在  加載  大允許電流后短路），一個 50Hz正弦半波電流脈沖的  大允許峰值。當半導體承受通態(tài)浪涌電流時，器件失去阻斷能力。因此，隨后不得施加負向電壓。如果結(jié)溫已回落至允許的工作溫度范圍內(nèi)，則在故障情況中這種應力可能以一種非周期性方式重復出現(xiàn)。
　　超過  大允許值時，器件可能損壞（如需了解詳情，請參閱章節(jié)7.2過流保護）。
　　·     大額定值∫idt
　　∫idt是通態(tài)浪涌電流的平方對時間的積分。
　　  大額定∫idt值可用于確定短路保護（見7.2）。
　　對于周期短于10ms的正弦半波，  大額定∫i?dt值如圖13所示。電壓應力和重復性同樣適用于通態(tài)浪涌電流。超過  大允許值時，器件可能損壞。此外，尤其是對大直徑晶閘管而言，不得超過允許的臨界開通電流變化率(di/dt)cr。