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      快速晶閘管的結構和工作原理

      發布時間: 2022-09-05  點擊次數: 272次
         快速晶閘管是普通晶閘管的一種派生器件,主要用于感應加熱的中頻電源裝置。是用于較高頻率的整流、逆變和變頻電路的器具,并且可以在 400Hz以上頻率工作的晶閘管。視電流容量大小,其開通時間為4~8微秒,關斷時間為10~60微秒。主要用于較高頻率的整流、斬波、逆變和變頻電路。
        工作原理:
        快速晶閘管的結構和工作原理與普通晶閘管相同,但在設計與制造中采取了特殊措施以減少開關耗散功率。通常采用增加門極-陰極周界長度、減薄基區厚度的辦法,增加初始導通面積,提高dI/dt耐量和提高擴展速度;采用陰極短路點、非對稱結構、摻金、鉑或用電子、快中子輻照技術等辦法降低少子壽命,提高dV/dt耐量,降低關斷時間。80年代,快速晶閘管已做到通態平均電流1000A,耐壓2500V,關斷時間30微秒。
        一種對工作頻率有明確標定的快速晶閘管則稱為高頻晶閘管(中國型號為KG)。例如KG50(20kHz),表示該高頻管的標稱工作頻率為20kHz,通態平均電流為50A(20kHz下正弦半波平均電流值)。80年代中期,中國已能生產KG100(20kHz)和KG200(10kHz),耐壓為1~1.2kV的高頻晶閘管。
        快速晶閘管采取的特殊措施,在一定程度上降低了靜態特性(如升高了通態壓降),故限制了它直接工作于更高頻率的大功率電子設備。為滿足更高頻率下工作對晶閘管提出的特殊要求,開發了門極輔助關斷晶閘管、可關斷晶閘管等。
        結構設計:
        快速晶閘管基本結構與普通晶閘管類似,只是為了適應中頻應用的特點,其門極圖形的設計更為復雜。由于采用了特殊的工藝降低了壽命,快速晶閘管開關特性得到很大改善,關斷時間大大縮短,但這不利于器件通態特性,浪涌電流等性能。這些矛盾要在器件設計時總體考慮,使用者也應根據實際應用情況選擇具體參教要求。國內最高規格的快速晶閘管是直徑達125mm的KK500A/3000V,其關斷時間小于60微秒。
        快速晶閘管的通態峰值電壓明顯高于同規格的普通晶閘管,其通態損耗也明顯大于同規格的普通晶閘管。隨著工作額率的提高,開關損耗在器件總損耗中占主要地位。這些影響了器件在較高頻率使用時的通流能力。
        快速晶閘管承受通態臨界電流上升率及斷態臨界電壓上升率的能力強,否則,在高頻應用時極易發生di/dt損壞關斷失敗。




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