Philips AN10121 Application note
Application Note
闸流管和双向可控硅
- 成功应用的十条黄金规则
AN10121
Philips
Semiconductors
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闸流管和双向可控硅 - 成功应用的十条黄金规则
Application Note
闸流管和双向可控硅 - 成功应用的十条黄金规则
AN1012
Application Note
AN10121
Author
Nick Ham
Number of pages : 12
Date: 2002 Jan 11
© 2002 Koninklijke Philips Electronics N.V.
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Philips Semiconductors
闸流管和双向可控硅 - 成功应用的十条黄金规则
这篇技术文献的目标是提供有趣的、描述性的、
实际的介绍，帮助读者在功率控制方面成功应用闸流
管和双向可控硅，提出指导工作的十条黄金规则。
闸流管
闸流管是一种可控制的整流管，由门极向阴极送
出微小信号电流即可触发单向电流自阳极流向阴极。
灵敏的门极控制闸流管，如 BT150，容易在高温
下因阳极至阴极的漏电而导通。假如结温 T
将达到一种状态，此时漏电流足以触发灵敏的闸流管
门极。闸流管将丧失维持截止状态的能力，没有门极
电流触发已处于导通。
要避免这种自发导通，可采用下列解决办法中的
一种或几种：
1. 确保温度不超过 T
2. 采用门极灵敏度较低的闸流管，如 BT151，或在
门极和阴极间串入 1kΩ或阻值更小的电阻，降低
已有闸流管的灵敏度。
3. 若由于电路要求，不能选用低灵敏度的闸流管，
可在截止周期采用较小的门极反向偏流。这措施
能增大 I
门极的功率耗散。
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高于 T
j
。
jmax
。应用负门极电流时，特别要注意降低
L
jmax
,
导通
让门极相对阴极成正极性，使产生门极电流，闸
流管立即导通。当门极电压达到阀值电压 V
致门极电流达到阀值 I
，经过很短时间 tgt（称作门极
GT
控制导通时间）负载电流从正极流向阴极。假如门极
电流由很窄的脉冲构成，比方说 1μs，它的峰值应增
大，以保证触发。
当负载电流达到闸流管的闩锁电流值 I
断开门极电流，负载电流将维持不变。只要有足够的
电流继续流动，闸流管将继续在没有门极电流的条件
下导通。这种状态称作闩锁状态。
注意，V
GT，IGT
和 IL参数的值都是 25℃下的数
据。在低温下这些值将增大，所以驱动电路必须提供
足够的电压、电流振幅和持续时间，按可能遇到的、
最低的运行温度考虑。
规则 1 为了导通闸流管（或双向可控硅），必须有门
极电流≧
I
，直至负载电流达到≧
GT
件必须满足，并按可能遇到的最低温度考虑。
，并导
GT
时，即使
L
IL
。这条
截止（换向）
要断开闸流管的电流，需把负载电流降到维持电
流I
之下，并历经必要时间，让所有的载流子撤出
H
结。在直流电路中可用“强迫换向”，而在交流电路
中则在导通半周终点实现。（负载电路使负载电流降
到零，导致闸流管断开，称作强迫换向。）然后，闸
流管将回复至完全截止的状态。
假如负载电流不能维持在 I
之下足够长的时间，
H
在阳极和阴极之间电压再度上升之前，闸流管不能回
复至完全截止的状态。它可能在没有外部门极电流作
用的情况下，回到导通状态。
注意，I
亦在室温下定义，和 IL一样，温度高时
H
其值减小。所以，为保证成功的切换，电路应充许有
足够时间，让负载电流降到 I
之下，并考虑可能遇到
H
的最高运行温度。
规则 2.要断开（切换）闸流管（或双向可控硅），负
载电流必须<IH, 并维持足够长的时间，使能
回复至截止状态。在可能的最高运行温度下必
须满足上述条件。
双向可控硅
双向可控硅可看作为“双向闸流管”，因为它能
双向导通。对标准的双向可控硅，电流能沿任一方向
在主端子 MT1 和 MT2 间流动，用 MT1 和门极端子间
的微小信号电流触发。
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闸流管和双向可控硅 - 成功应用的十条黄金规则
2. 由 I
间较长 –> 要求 I
3. 低得多的 dI
dI/dt 值（例如白炽灯的冷灯丝），门极可能发生
强烈退化。
导通
和闸流管不同，双向可控硅可以用门极和 MT1 间
的正向或负向电流触发。（V
GT，IGT
和闸流管相同，见规则 1）因而能在四个“象限”触
发，如图 4 所示。
和 IL的选择原则
4. 高 I
在电源半周起始点导通，可能需要较长时间的
I
G
在标准的 AC 相位控制电路中，如灯具调光器和
家用电器转速控制，门极和 MT2 的极性始终不变。这
表明，工况总是在 1
换参数相同。这导致对称的双向可控硅切换，门极此
时最灵敏。
说明：以 1
全是为了简便，例如用 1
是从双向可控硅的 V/I 特性图导出的代号。正的 MT2
相应正电流进入 MT2，相反也是（见图 5）。实际
上，工况只能存在 1 和 3 象限中。上标+和-分别表示
门极输入或输出电流。
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触发到负载电流开始流动，两者之间迟后时
G
维持较长时间。
G
/dt 承受能力 —> 若控制负载具有高
T
值（1-工况亦如此）—>对于很小的负载，若
L
，才能让负载电流达到较高的 IL。
+
和3-象限，这里双向可控硅的切
+，1-，3-
和 3+标志四个触发象限，完
+
取代“MT2+，G+”等等。这
在负载电流过零时，门极用直流或单极脉冲触
发，优先采用负的门极电流，理由如下。若运行在 3
象限，由于双向可控硅的内部结构，门极离主载流区
域较远，导致下列后果：
1. 高 I
-> 需要高峰值 IG。
GT
规则 3.设计双向可控硅触发电路时，只要有可能，就
要避开
+
3
象限（
WT2-，G+
）。
其它导通方式
还有一些双向可控硅的导通方式是我们不希望发
生的。其中有些不损伤设备，另一些则可能破坏设
备。
（a）电子噪声引发门极信号
在电子噪声充斥的环境中，若干扰电压超过 VGT，并
有足够的门极电流，就会发生假触发，导致双向可控
硅切换。第一条防线是降低临近空间的杂波。门极接
线越短越好，并确保门极驱动电路的共用返回线直接
连接到 MTI 管脚（对闸流管是阴极）。若门极接线是
硬线，可采用螺旋双线，或干脆用屏蔽线，这些必要
的措施都是为了降低杂波的吸收。
为增加对电子噪声的抵抗力，可在门极和 MT1 之
间串入 1kΩ或更小的电阻，以此降低门极的灵敏度。
假如已采用高频旁路电容，建议在该电容和门极间加
入电阻，以降低通过门极的电容电流的峰值，减少双
向可控硅门极区域为过电流烧毁的可能。另一解决办
+
法，选用 H 系列的双向可控硅（例如，BT139-
600H ）。这些是低灵敏度型号，规格 10mA min
I
，专为增强抗干扰能力所设计。
GT
4
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