溫度對晶閘管工作特性的影響

半導(dǎo)體單晶硅對周圍溫度的變化十分敏感，例如它的電阻率隨著溫度變化而變化。當(dāng)單晶硅制成晶閘管后，晶閘管的各項參數(shù)也隨溫度變化而變化。雖說在較寬的溫度范圍內(nèi)晶閘管均能正常工作，但他的參數(shù)確實發(fā)生了變化。

溫度對晶閘管參數(shù)變化的影響是有規(guī)律的，掌握了這個規(guī)律一是能在選用適合自己線路特點的晶閘管時提高主動性;二是在應(yīng)用中能及時發(fā)現(xiàn)故障原因，因為違反這個規(guī)律的晶閘管應(yīng)該是有缺陷的不良品。

一、 溫度對正反向耐壓和漏電流的影響

隨著環(huán)境溫度升高，晶閘管正反向耐壓，即擊穿電壓會有所提高，同時漏電流增加，見 (圖一)。若溫度升高耐壓降低，則應(yīng)該是“不良品”。漏電流隨溫度升高而增加幅度很大，結(jié)溫125℃時要比室溫時增加約百倍數(shù)量級，如某規(guī)格晶閘管室溫時漏電流為0.05毫安，125℃時要達(dá)到幾十個毫安甚至更大的數(shù)量級。

圖一 溫度與反向耐壓和漏電流關(guān)系圖

二、 溫度對門極觸發(fā)電流的影響

晶閘管工作在允許結(jié)溫125℃時，稱為高溫狀態(tài)。此時漏電流增加，又加上

PN結(jié)內(nèi)少子壽命隨溫度升高而升高，放大系數(shù)隨之增加。這兩點導(dǎo)致門極觸發(fā)電流隨溫度升高而下降，至高溫狀態(tài)工作時，已遠(yuǎn)比室溫時為小。為避免過小的觸發(fā)功率導(dǎo)致誤觸發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了“不觸發(fā)電壓”、“不觸發(fā)電流”等項目，必須要大于此值時晶閘管才能觸發(fā)，否則為不合格。應(yīng)該注意，出廠時，門極電流是在室溫條件下、陽極電壓為6V時的測試值。而實用時為高溫高壓，此時因觸發(fā)電流變小導(dǎo)致易觸發(fā)導(dǎo)通。

三、 溫度對開關(guān)時間的影響

開關(guān)時間包括開通與關(guān)斷兩個時間。溫度對開通時間影響不大，但對關(guān)斷時間影響很大，如 (圖二) 所示。所以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定關(guān)斷時間測量必須在高溫條件下進(jìn)行。高溫測試關(guān)斷時間比室溫測試要增至1.5到2倍。導(dǎo)通時，PN結(jié)兩邊積累了攜帶電荷流動的“少數(shù)載流子”簡稱“少子”，關(guān)斷過程是一個電荷消失的過程，此時間長短稱為“關(guān)斷時間”，是與“少子壽命”有關(guān)。少子壽命隨溫度升高而增加，積累的電荷消失更為不易，關(guān)斷過程加長，“關(guān)斷時間”增加。

圖二 溫度與關(guān)斷時間關(guān)系曲線圖

四、 溫度對dv/dt的影響

線路中，過高的dv/dt會導(dǎo)致晶閘管導(dǎo)通。觸發(fā)電流偏小的晶閘管承受dv/dt能力相應(yīng)也弱。同樣，溫度升高觸發(fā)電流變小，晶閘管承受dv/dt能力相應(yīng)下降。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定晶閘管必須在高溫條件下進(jìn)行dv/dt的測試。

圖三 維持電流與溫度關(guān)系曲線圖

五、 溫度對維持電流的影響

維持電流是溫度的函數(shù)。隨溫度升高而減小，而且變化的幅度較大。應(yīng)用者在使用時，應(yīng)加以充分考慮，見(圖三)。出廠提供的維持電流是在室溫時測出的。

六、 溫度對通態(tài)特性的影響

溫度升高晶閘管的通態(tài)壓降減小。人們利用晶閘管的這個特性進(jìn)行“結(jié)溫”測試。先找出溫度與某種晶閘管通態(tài)壓降的關(guān)系曲線。反之，測出該種晶閘管工作時通態(tài)壓降，就能在關(guān)系曲線上找到相應(yīng)的溫度值，此溫度即為此時的芯片結(jié)溫。

此文來源參考電力電子產(chǎn)業(yè)網(wǎng)