【導讀】功率二極管晶閘管廣泛應用於AC/DC變換器，UPS，交流靜態開關，SVC和電解氫等場合
，但大多數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，動態特性，控製特性，保護以及損耗與熱特性。內容摘來自英飛淩《雙極性半導體技術信息》。

3.3 晶閘管的控製性質

3.3.1 正門極控製 

3.3.1.1 門級電流iG

iG是流過控製通道的電流（端子G-HK）。

隻能在正向斷態階段用脈衝觸發晶閘管。

由於晶體管效應
，反向斷態階段的正向觸發脈衝將導致斷態損耗大大增加。這種損耗對功能性有不利影響且可能導致元件損壞。

例外：對於光觸發晶體管
，允許反向斷態階段的控製脈衝。

3.3.1.2 門極電壓VG

VG是施加於門極端子(G)和陰極(K)或輔助陰極(HK)的正向電壓。

3.3.1.3 門極觸發電流IGT

IGT是shi使shi晶jing閘zha管guan觸chu發fa所suo需xu的de最zui小xiao門men極ji電dian流liu值zhi。該gai值zhi取qu決jue於yu主zhu端duan子zi之zhi間jian的de電dian壓ya和he結jie溫wen。在zai規gui定ding的de門men極ji觸chu發fa電dian流liu值zhi下xia
，所suo有you規gui定ding類lei型xing的de晶jing閘zha管guan都dou將jiang被bei觸chu發fa。門men極ji觸chu發fa電dian流liu隨sui結jie溫wen的de下xia降jiang而er增zeng大da，因yin此ci
，在zai25°C時指定該值。

觸發脈衝發生器必須安全超過數據手冊值IGTmax（另見3.3.1.8）。

例外：對於光觸發晶閘管，規定了觸發所有規定類型的晶閘管所需的最小光功率。

3.3.1.4 門極觸發電壓VGT

VGT是指當門極觸發電流IGT流liu過guo時shi，門men極ji端duan子zi和he陰yin極ji之zhi間jian產chan生sheng的de電dian壓ya。該gai值zhi取qu決jue於yu主zhu端duan子zi之zhi間jian的de電dian壓ya和he結jie溫wen。在zai規gui定ding的de門men極ji觸chu發fa電dian壓ya值zhi下xia
，所suo有you規gui定ding類lei型xing的de晶jing閘zha管guan都dou將jiang被bei觸chu發fa。門men極ji觸chu發fa電dian壓ya隨sui結jie溫wen的de升sheng高gao而er降jiang低di，因yin此ci，在zai25°C時指定該值。當規定負載電流流過時測量VGT。

3.3.1.5 門極不觸發電流IGD

IGDshiqiahaobushijingzhaguanchufademenjidianliuzhi。gaizhiqujueyuzhuduanzizhijiandedianyahejiewen。dadaoguidingzuidazhishi，guidingleixingdejingzhaguanbuchufa。menjibuchufadianliusuijiewendeshenggaoerjianxiao，yinci，zaiTvj max下指定該值。

3.3.1.6 門極不觸發電壓VGD

VGDshiqiahaobushijingzhaguanchufademenjidianyazhi。gaizhiqujueyuzhuduanzizhijiandedianyahejiewen。dadaoguidingzuigaozhishi，guidingleixingdejingzhaguanbuchufa。menjibuchufadianyasuijiewendeshenggaoerjiangdi，yinci，zaiTvj max下指定該值。

圖14.VD=12V時，控製特性 vG=f(iG)的觸發區示例

3.3.1.7 控製特性

控kong製zhi特te性xing顯xian示shi了le某mou類lei型xing晶jing閘zha管guan的de輸shu入ru特te性xing的de統tong計ji分fen布bu極ji限xian。輸shu入ru特te性xing的de統tong計ji分fen布bu圖tu中zhong詳xiang細xi顯xian示shi了le依yi賴lai溫wen度du的de觸chu發fa區qu和he最zui大da允yun許xu門men極ji功gong率lv耗hao散san曲qu線xianPGM(a-20W/10ms, b-40W/1ms,c-60W/0.5ms)。

3.3.1.8 控製電路

在常規應用中，應根據控製數據設計控製電路，本文詳細描述了控製數據與通態電流臨界上升時間、門極控製延遲時間和擎住電流的關係（見圖15）。

3.3.1.3和3.3.1.4提供的最小控製數據僅對在電流臨界上升時間和門極控製時間方麵的要求較低的應用有效。實際上，使數據手冊中規定的IGT過激勵4至5倍可確保安全操作，即使是在對電流上升時間和門極控製延遲時間有較高要求的情況下。相關術語的含義如下：

diG/dt=門極電流轉換速率

iGM=門極峰值電流

tG=觸發脈衝的持續時間

VL=控製電路的開路電壓

隨著通態電流diT/dt和來自緩衝電路的重複開通電流 IT(RC)M的轉換速率的升高
，應注意負載電路對門極電流iG的影響（見3.4.1.2和圖21）。

圖15.晶閘管觸發電路設計

在zai晶jing閘zha管guan的de開kai通tong過guo程cheng中zhong，最zui初chu隻zhi有you管guan芯xin門men極ji區qu域yu附fu近jin的de一yi小xiao塊kuai區qu域yu導dao通tong
，從cong而er導dao致zhi高gao電dian流liu密mi度du及ji電dian壓ya升sheng高gao。由you於yu內nei耦ou合he
，這zhe種zhong電dian壓ya還hai出chu現xian在zai控kong製zhi端duan子zi，因yin此ci致zhi使shi門men極ji觸chu發fa電dian流liu適shi度du下xia降jiang。為wei了le避bi免mian晶jing閘zha管guan可ke能neng受shou損sun，iG不得下降到門極觸發電流IGT以下。為了防止門極脈衝過度下降，可能有必要通過提高觸發電路的開路電壓VC進行補償。對於並聯或串聯連接的晶閘管，為了達到同樣的開通效果
，有必要采用急升同步高脈衝。另見門極控製延遲時間值的分布(3.4.1.2.1)。

例外：為了控製光觸發晶閘管

，要求激光二極管在900至1000nm區域內發光。規定的光功率PL最小值和規定的開通電壓可確保晶閘管的安全觸發。光功率是在光纜輸出端確定的。即使對於開通，也建議過激勵，尤其是對具有高di/dt要求的串聯或並聯連接。

英飛淩建議使激光二極管SPL PL90對準合適配件後使用(見圖16)，英飛淩將激光二極管

、對準配件和光纜一起作為輔助器件提供。

圖16.帶光纜的LTT

激光二極管SPL PL 90符合下列激光類別：如果激光二極管的末端為光纜，控製係統則符合第1類激光。無操作危險。

如果開放操作激光二極管或光纜斷裂
，控製係統則為 IEC 60825-1所述的第3b類激光。此時由於不可見的輻射
，存在操作危險。須避免直接或間接接觸眼睛或皮膚。

圖17.激光二極管SPL PL 90的光功率與控製電流間的典型關係曲線

為了控製光觸發晶閘管，我們建議對激光二極管SPL PL90施加電流脈衝，如圖18所示。二極管SPL PL90不適合長時間控製

，因此我們建議用6kHz左右的頻率和圖18所示的脈衝控製激光二極管。

圖18.建議對激光二極管SPL PL 90施加的電流脈衝

3.3.1.9 觸發脈衝tgmin的最短持續時間

至少應在超過晶閘管的擎住電流(3.1.6)以後施加觸發脈衝，否則晶閘管將返回到斷態。觸發脈衝結束前
，晶閘管的門極觸發電流必須至少保持在額定值。

對於具有極短電流上升時間或低負載電流的應用，通常使用具有多脈衝（例如重複頻率為6kHz）的觸發曲線。

對於光觸發晶閘管，在使用多脈衝時確保激光二極管的溫度在允許範圍內。電流控製的激光二極管的光功率隨溫度的升高而下降。

3.3.1.10 最大允許峰值觸發電流

對於具有高上升率的應用，電流iGT的過激勵程度可能比3.3.1.8所述的更高。對於這種情況，應在tG=10至20μs的時間內使門極電流增大至IGT的8至10倍，然後減小波幅並維持足夠時間tG。為了確保高惰性門極電流
，觸發電路的開路電壓至少應為30V。

圖19.門極觸發電流的安全過激勵

原創：Infineon Bipolar

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