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快速晶闸管的结构和工作原理

发布时间: 2022-09-05  点击次数: 91次
   快速晶闸管是普通晶闸管的一种派生器件,主要用于感应加热的中频电源装置。是用于较高频率的整流、逆变和变频电路的器具,并且可以在 400Hz以上频率工作的晶闸管。视电流容量大小,其开通时间为4~8微秒,关断时间为10~60微秒。主要用于较高频率的整流、斩波、逆变和变频电路。
  工作原理:
  快速晶闸管的结构和工作原理与普通晶闸管相同,但在设计与制造中采取了特殊措施以减少开关耗散功率。通常采用增加门极-阴极周界长度、减薄基区厚度的办法,增加初始导通面积,提高dI/dt耐量和提高扩展速度;采用阴极短路点、非对称结构、掺金、铂或用电子、快中子辐照技术等办法降低少子寿命,提高dV/dt耐量,降低关断时间。80年代,快速晶闸管已做到通态平均电流1000A,耐压2500V,关断时间30微秒。
  一种对工作频率有明确标定的快速晶闸管则称为高频晶闸管(中国型号为KG)。例如KG50(20kHz),表示该高频管的标称工作频率为20kHz,通态平均电流为50A(20kHz下正弦半波平均电流值)。80年代中期,中国已能生产KG100(20kHz)和KG200(10kHz),耐压为1~1.2kV的高频晶闸管。
  快速晶闸管采取的特殊措施,在一定程度上降低了静态特性(如升高了通态压降),故限制了它直接工作于更高频率的大功率电子设备。为满足更高频率下工作对晶闸管提出的特殊要求,开发了门极辅助关断晶闸管、可关断晶闸管等。
  结构设计:
  快速晶闸管基本结构与普通晶闸管类似,只是为了适应中频应用的特点,其门极图形的设计更为复杂。由于采用了特殊的工艺降低了寿命,快速晶闸管开关特性得到很大改善,关断时间大大缩短,但这不利于器件通态特性,浪涌电流等性能。这些矛盾要在器件设计时总体考虑,使用者也应根据实际应用情况选择具体参教要求。国内最高规格的快速晶闸管是直径达125mm的KK500A/3000V,其关断时间小于60微秒。
  快速晶闸管的通态峰值电压明显高于同规格的普通晶闸管,其通态损耗也明显大于同规格的普通晶闸管。随着工作额率的提高,开关损耗在器件总损耗中占主要地位。这些影响了器件在较高频率使用时的通流能力。
  快速晶闸管承受通态临界电流上升率及断态临界电压上升率的能力强,否则,在高频应用时极易发生di/dt损坏关断失败。

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