电力调整器厂家为你介绍双向可控硅噪声抑制的基本原理是什么呢？

从上个世纪70年代开始，双向可控硅(又称三端双向晶闸管)一直用于控制交流负载，几乎在所有电器上都能看到双向可控硅。当终端设备上的电压上升速率过快时，双向可控硅将会自动触发，从那时起，设计人员就必须面对双向可控硅的这个特性。当设计对电压快速瞬变有要求的电器时，必须考虑这个问题。

　　半导体易受到dV/dt变化速率的影响

　　功率半导体器件由多个半导体层组成。例如，双向可控硅是四层结构交流开关元件，每层是半个祼片，每层通过交替掺杂方法控制空穴浓度(P区)或自由电子浓度(N区)，形成两个单向可控硅。因此，双向可控硅相当于两个反极性并联的单向可控硅(图1)。

　　每个PN结都会产生寄生电容，当施加斜坡电压时，就会产生电容电流(ICAP)。电容电流可能会向IGBT或功率MOSFET等电压控制型半导体的栅极电容充电。如果电容电压持续升高，超过阈压(VGS(th)或VGE(th))，器件可能会导通。即使不足以触发器件，器件也可能进入饱和模式(如果是MOSFET)或线性模式(如果是IGBT)，导致功率损耗过大和器件失效。为避免这个问题，栅极必须通过低阻抗以源极或发射极为参考点。

　　双向可控硅结构易受dV/dt上升率影响b)dV/dt上升率引起导通示例图

　　如果dV/dt(以A1端为参考点)为正值，则电流ICAP经P1-N1结流至A1;如果dV/dt为负值，则电流ICAP经P2-N3结流至A2(如图1所示)。假如P1或P2层电压分别高于P1-N2或P2-N3结阈压(即0.6V)，该电容电流就可能导致双向可控硅导通。

　　在双向可控硅产品数据手册中，厂商给出相关器件在导通前能够承受的最小的dV/dt上升速率。如果电压上升速率高于这个数值，双向可控硅可能就会导通，如图1b所示。只要施加的电流小于器件******输入电流，dV/dt引起的导通不会损坏双向可控硅。因为当双向可控硅导通时，电流会受到负载阻抗限制，所以大多数情况下不会损坏双向可控硅。

　　改进双向可控硅的dV/dt特性

　　为避免当双向可控硅输入端上电压变化速率过快而引起的导通问题，传统解决方案是给双向可控硅并联一个阻容缓冲电路，抑制市电的dV/dt变化速率。但是，这些电路需要一个大型电容，以耐受高达400V的峰压(连接220-240V市电)。

　　第二种解决方案是在栅极和阴极之间增加阻抗，即增加一个电阻器(图1中的RG)。如图1所示，这个解决方案只适用于正电压dV/dt变化的情况，寄生电容电流在P1-N1结分流(见蓝色虚线ICAP)，防止开关被触发。对于负电压dV/dt情况，电容电流(图1a中的红色虚线)流向P2-N3结。外部器件无法分流这部分电流，因而无法改进反向dV/dt抑制功能。

　　用电容替代电阻(图1中的RG)也可以解决这个问题，虽然这个办法在SCR(可控硅整流管)中效果很好，但是不建议用于双向可控硅，因为双向可控硅导通时dI/dt速率很高，这个电容可能会在双向可控硅栅极上产生过流，导致器件损毁。

　　为防范这种风险，可以给该电容串联一个电阻，这样做的好处是使用一个低阻值的RG，同时避免了从控制电路分流过高的电流，因为只要充电，CG相当于开路。更多有关晶闸管知识欢迎访问西安瑞新可控硅网。