晶闸管的伏安特性分析与应用

1.晶闸管的阳极伏安特性

晶闸管阳极与阴极间的电压U_a与阳极电流I_a的关系I_a=f（U_a），称为阳极伏安特性。为了正确使用晶闸管就必须了解晶闸管伏安特性。一个最简单的晶闸管主电路如图1-13所示。

图1-13 晶闸管主电路

晶闸管实际的阳极伏安特性如图1-14所示。正向特性位于第Ⅰ象限，反向特性位于第Ⅲ象限。正向特性分为阻断特性和导通特性。当门极电流I_g=0时，逐渐增大阳极电压U_a，由于J₂结受反压阻挡，只有很小的正向漏电流。当U_a增加到U_BO时，漏电流剧增，特性从正向阻断特性（OA段）经负阻区（虚线）过渡到正向导通特性（BC段）。U_BO称为元件的正向最大转折电压。这种使晶闸管从关断变导通的特性称为“硬导通”。多次“硬导通”会损坏晶闸管，所以正常工作时不允许将U_a升到U_BO。当I_g＞0时，晶闸管导通，而且I_g越大，阳极转折电压越低，如图1-14所示。在晶闸管导通后，逐渐减小阳极电流I_a，当I_a＜I_H时，晶闸管由导通变为阻断。晶闸管的反向特性是对晶闸管施加反向阳极电压。使J₁、J₃结受反向偏置，流过很小的反向电流，对应特性OD段，当反向电压增加到U_RO时，J₁、J₃结反向击穿，U_RO称为反向击穿电压。

2.晶闸管的门极伏安特性

晶闸管的门极与阴极间的PN结J₃如图1-8b所示，它的伏安特性称为门极伏安特性。实际产品，即使是同一厂家同一型号的器件，其门极伏安特性也很分散。因此，常以两条典型特性——极限低阻值门极伏安特性OD和极限高阻值门极伏安特性OG之间的区域来代表同一规格元件的伏安特性，称为门极伏安特性区域。图1-15所示为500A晶闸管的门极伏安特性。在门极伏安特性区域中OHIJO区为不触发区，ABCJIHA区为不可靠触发区，如图1-15b所示。ABCGFEDA区为可靠触发区，正常使用时，门极的触发电流和触发电压应处于该区内。(www.xing528.com)

图1-14 晶闸管实际的阳极伏安特性

图1-15 晶闸管的门极伏安特性

为了保证晶闸管正常工作而不被损坏，加于门极的电压、电流和功率有一定的限度（见表1-4）。因此，可靠触发区的上限是由门极正向峰值电流I_GFM、正向峰值电压U_GFM和允许的最大瞬时功率P_GM确定的。在可靠触发区内，门极的平均功率损耗不应超过规定的平均功率P_G，如图1-15a中的曲线KL。

可靠触发区的下限是这样确定的，即指在室温下器件的阳极加6V直流电压，同规格的器件均能由阻断状态转为通态所必需的最小门极直流电流I_GT和门极电压U_GT值。器件触发电压、电流太小，触发不可靠，造成触发困难；触发电压、电流太大会造成损耗增大，易损坏控制结。触发电压、电流受温度影响较大，温度升高，U_GT、I_GT值会降低，反之则需要增大，设计触发电路时应加以考虑。