可控硅原理-檢測-擊穿分析

一、可控硅擊穿原因：1、RC電路只是用于尖峰脈沖電壓的吸收（平波作用），RC時間常數應和尖峰脈沖上升沿時間一致，并且要注意電容的高頻響應，應使用高頻特性好的。2、壓敏電阻本身有反應時間，該反應時間必須要小于可控硅的最大過壓脈沖寬度，而且壓敏電阻的過壓擊穿電壓值有一定的離散性，實際的和標識的值有一定的誤差。3、擊穿的可能性好多種,3、擊穿的可能性好多種,過電流,過電壓.短路,散熱不好都會被擊穿.RC電路或壓敏電阻只是吸收尖峰脈沖電壓.和涌浪電壓用的有條件.可以增大雙向可控硅容量，這能有效減少以上的問題,如果是短路就要查明短路原因二、問題例子：最初使用MOC3061+BT131控制電磁閥，BT131擊穿很多；后來將BT131更換成BT136雖然有多改善，但還是偶爾有擊穿。電路圖如下R56R55330RC1ABT1314ABT136控硅質量問題，還是我的電路參數有問題？另外，有誰知道可控硅的門極觸發(fā)電流是怎么計算得來的？BT131R55、R56330BT136R56、R55330是不是這個值太小了，觸發(fā)電流太大引起的損壞？關于電路圖做一下補充：R68752.電容C11用的是103630V（0.01u）3.壓敏電阻R75用的是471V的回答一：對雙向可控硅驅動，技術已十分成熟了。對感性負載，驅動電路不要這樣接，有經典的參考電路，請參考相應的資料。我認為該處應該用ＣＢＢ電容(聚丙烯電容（CBB）)，其特性有利于浪涌的吸收。如果受體積限制，類似的電路我也這樣用。ＣＢＢ電容回答二：ＣＢＢ電容3左邊的電路為恒流，輸入5-30V都不會燒壞光耦。R320-50法完全導通，一直處于調壓狀態(tài)，很容易發(fā)熱甚至損壞回答三：回答四：TWTW機類使用的器件！仔細查一下手冊看看吧！三、可控硅檢測：注：本文中所使用的萬用表為指針式，若換為數字式，注意紅黑表筆極性正好相反注：本文中所使用的萬用表為指針式，若換為數字式，注意紅黑表筆極性正好相反1、判斷引腳極性方法一：GA1P導體連接的，兩電極間的電阻（體電阻）為幾十歐姆，根據公特點就可以方便地判斷出各電極來。A2：R×10GA1，A2；停在∞處，應及時調整表筆所接電極，直到測出電阻值為幾十歐姆的兩電極，A2再區(qū)分控制極G和主電極 A1：現假定兩電極中任一為主電極A1，則另一個就為為控制極G，萬用表置于R×10擋，用黑表筆接主電極A2（已確定），再用紅表筆去接假定的主電極主“A1”，并用紅表筆筆尖碰一下G后再離開，如果表針發(fā)生偏轉，指示在幾或幾十歐姆上，就說明假定的主電極"T1”為真的主電極T1，而另一電極也為真正的控制極G；如果表針沒有偏轉，說明假定是錯的，應重新假定A1和G，即讓黑表筆仍接A2，而將紅表筆接新“A1”，果判別結呆同上，即對區(qū)分出控制極G和主電極A1。方法二：A2：R×1kA2”，A2”，A2，這是因為主電A2A1GPNA2，再按上述方法測試判斷，直至找到真正的T2A2GA1，由于設計上的需要以及內部結構特點決定，GA1R×10G、A1值小的那次為準，黑表筆接的電極為主電極A1，而紅表筆接的電極為控制極G。測試時請注意，在測量大功率向可控硅時，應盡是量使用低阻檔，如不1.5V使測試更為可靠。2、判斷好壞方法一：R×1kT2－T1、T2－GR×10T1－G在幾十歐姆時，就說明雙向可控硅是好的，可以使用；反之，1、 若測得T2－T1，、T2－G之間的正反向電阻較小甚或等于零．而Tl－G之間的正反向電阻很小或接近于零時．就說明雙向可控硅性能變壞或擊穿損壞。不能使用；2、 如果測得T1－G之間的正反向電阻很大(接近∞)時，說明控制極與主電極T1之間內部接觸不良或開路損壞，也不能使用。方法二：R×10,1(a)T2，T1，T2GT1(T2)接一下后離開，如果表頭指針發(fā)生了較大偏轉并停留在一固定位置，說明雙向1(b)所示，改黑表筆接T1，T2，T1GT1(T2)同極性的觸發(fā)電壓證）均能觸發(fā)導通。圖1 判斷雙向可控硅的觸發(fā)導通能力方法三：檢查觸發(fā)導通能力。如圖2所示．取一只10uF左右的電解電容器，將萬用表置于R×10k檔(V電壓)，對電解電容器充電3~5s后用來代替圖1中的短路線，即利用電容器上所充的電壓作為觸發(fā)信號，然后再將萬用表置于檢查觸發(fā)導通能力。如圖2所示．取一只10uF左右的電解電容器，將萬用表置于R×10k檔(V電壓)，對電解電容器充電3~5s后用來代替圖1中的短路線，即利用電容器上所充的電壓作為觸發(fā)信號，然后再將萬用表置于R×102(b)C明雙向可控硅是好的。圖2 判斷雙向可控硅的觸發(fā)導通能力應用此法判斷雙向可控硅的觸發(fā)導通能力更為可靠。由于電解電容器上充的電壓較高，使觸發(fā)信號增大，更利于判斷大功率雙向可控硅的觸發(fā)能力。四、雙向可控硅概念雙向可控硅是在普通可控硅的基礎上發(fā)展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯的可控硅，而且僅需一個觸發(fā)電路，是比較理想的交流開關器件。其英文名雙向可控硅是在普通可控硅的基礎上發(fā)展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯的可控硅，而且僅需一個觸發(fā)電路，是比較理想的交流開關器件。其英文名TRIAC即三端雙向交流開關之意。雙向可控硅參數符號IT(AV)--通態(tài)平均電流Tc=75℃40AVRRM--反向反復峰值電壓800VIDRM--斷態(tài)重復峰值電流ITSM--通態(tài)一個周波不反復浪涌電流VTM--通態(tài)峰值電壓IGT--門極觸發(fā)電流 Tj=25℃100~150mAVGT--門極觸發(fā)電壓 Tj=25℃1.5VIH--維持電流 Tj=25℃100mAdv/dt--斷態(tài)電壓臨界上升率250V/uSdi/dt--通態(tài)電流臨界上升率 10A/uSRthjc--結殼熱阻VISO--模塊絕緣電壓Tjm--額定結溫VDRM--通態(tài)反復峰值電壓Tj=125℃800VIRRM--反向重復峰值電流IF(AV)--正向平均電流雙向可控硅的設計及應用分析引言1958年，從美國通用電氣公司研制成功第一個工業(yè)用可控硅開始，電能的變換和控制從旋轉的變流機組、靜止的離子變流器進入以電力半導體器件組成的變流器時代。可控硅分單向可控硅與雙向可控硅。單向可控硅一般用于彩電的過流、過壓保護電路。雙向可控硅一般用于交流調節(jié)電路，如調光臺燈及全自動洗衣機中的交流電源控制。雙向可控硅是在普通可控硅的基礎上發(fā)展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯的可控硅，而且僅需一個觸發(fā)電路，是目前比較理想的交流開關器件，一直為家電行業(yè)中主要的功率控制器件。近幾年，隨著半導體技術的發(fā)展，大功率雙向可控硅不斷涌現，并廣泛應用在變流、變頻領域，可控硅應用技術日益成熟。本文主要探討廣泛應用于家電行業(yè)的雙向可控硅的設計及應用。雙向可控硅特點雙向可控硅可被認為是一對反并聯連接的普通可控硅的集成，工作原理與1為雙向可控硅的基本結構及其等效電路，它有兩個T1T2G13加正、負觸發(fā)脈沖都能使管子觸發(fā)導通，因此有四種觸發(fā)方式。1雙向可控硅應用為正常使用雙向可控硅，需定量掌握其主要參數，對雙向可控硅進行適當選用并采取相應措施以達到各參數的要求。VDRM（斷態(tài)重復峰值電壓）VRRM（復峰值電壓）中較小的值標作該器件的額定電壓。選用時，額定電壓應為正常2~3倍，作為允許的操作過電壓裕量。有效值來表示它的額定電流值。由于可控硅的過載能力比一般電磁器件小，2~3倍。同時，可控VDRMVRRM時的峰值電流應IDRMIRRM。通態(tài)（峰值）VTMVTM小的可控硅。維持電流：IH是維持可控硅維持通態(tài)所必需的最小主電流，它與結溫有關，結溫越高，則IH越小。電壓上升率的抵制：dv/dt指的是在關斷狀態(tài)下電壓的上升斜率，這是防止誤觸發(fā)的一個關鍵參數。此值超限將可能導致可控硅出現誤導通的現象。由A2G之間會存在寄生電容2dv/dt的變化在電容的兩端會出現等效電流，這Ig，也就是出現了觸發(fā)電流，導致誤觸發(fā)。圖2雙向可控硅等效示意圖dVCOM/dt。驅動高電抗性的負載時，負載電壓和電流當負載電流過零時雙向可控硅發(fā)生切換由于相位差電壓并不為零。這時雙向可控硅須立即阻斷該電壓。產生的切換電壓上升率（dVCOM/dt）若超過允許值，會迫使雙向可控硅回復導通狀態(tài)，因為載流子沒有充分的時間自結上撤出，如圖3所示。圖3切換時的電流及電壓變化高dVCOM/dt承受能力受二個條件影響：dICOM/dt—切換時負載電流下降率。dICOM/dtdVCOM/dt承受能力下降。結面溫度Tj越高，dVCOM/dt承受能力越下降。假如雙向可控硅的dVCOM/dt的允許值有可能被超過，T1T2間裝RC47~100Ω的能承受浪涌電流的碳膜電阻，0.01μF~0.47μF的電容，晶閘管關斷過程中主電流過零反向后迅速由反向峰值恢復至零電流，此過程可在元件兩端產生達正常工作峰5-6倍的尖峰電壓。收回路。斷開狀態(tài)下電壓變化率dvD/dt。若截止的雙向可控硅上（或門極靈敏的閘流管）VDRM足夠大的門極電流，并觸發(fā)器件導通。門極靈敏度隨溫度而升高。假如發(fā)生這樣的問題，T1T2間（或陽極和陰極間）RC緩沖電路，以限制dvD/dt。電流上升率的抑制：電流上升率的影響主要表現在以下兩個方面：①dIT/dt（導通時的電流上升率）—當雙向可控硅或閘流管在門極電流觸發(fā)下導通，門極臨近處立即導通，然后迅速擴展至整個有效面積。這遲后的時dIT/dt可能導致局部燒T1-T2dIT/dt到一較低的值，雙向可控硅可VDRMdIT/dtμH的不飽和（空心）電感。②dICOM/dt切換電流變化率dICOM/dt值的因素是:高負載電流、高電網頻率（假設正弦波電流）或者非正弦波負載電流,50Hz波形由零上dV/dtmHdICOM/dt?！榱私鉀Q高dv/dt及di/dt引起的問題，還可以使用Hi-Com雙向可控硅，它和傳統(tǒng)的雙向可控硅的內部結構有差別。差別之一是內部的二個“閘流管”分隔得更好，減少了互相的影響。這帶來下列好處：dVCOM/dt。能控制電抗性負載，在很多場合下不需要緩沖電路，保證無故障切換。這降低了元器件數量、底板尺寸和成本，還免去了緩沖電路的功率耗散。dICOM/dt。切換高頻電流或非正弦波電流的性能大為改善，而不需dICOM/dt。③高dvD/dt（斷開狀態(tài)下電壓變化率）dV/dt下的假觸發(fā)而導通。Hi-Com雙向可控硅減少了這種傾向。從而可以用在高溫電器，控制電阻性負載，例如廚房和取暖電器，而傳統(tǒng)的雙向可控硅則不能用。門極參數的選用：門極觸發(fā)電流—為了使可控硅可靠觸發(fā)，觸發(fā)電流Igt選擇25度時maxα倍，α為門極觸發(fā)電流—結溫特性系數，查數據手冊可得，取特1.5倍即可。門極壓降—可以選擇Vgt25度時max值的β倍。β為門極觸發(fā)電壓—結溫特性系數，查數據手冊可得，取特性曲線中最低工作溫度時的系數。若對器件工作環(huán)境溫度無特殊需要，通常β取1~1.2倍即可。觸發(fā)電阻—Rg=（Vcc-Vgt）/Igt觸發(fā)脈沖寬度—為了導通閘流管（或雙向可控硅），除了要門極電流≧IGTIL（擎住電流），25Tgw2倍以上。在電子噪聲充斥的環(huán)境中，若干擾電壓超過觸發(fā)電壓VGT，并有足夠的門極電流，就會發(fā)生假觸發(fā)，導致雙向可控硅切換。第一條防線是降低臨近空間TI管腳（對閘流管是陰極）。若門極接線是硬線，可采用螺旋雙線，或干脆用屏T11kΩ或更小的電阻，以此降低門極的靈敏度。假如已采用高頻旁路電容，建議在該電容和門極間加入電阻，以降低通過門極的電容電流的峰值，減少雙向可控硅門極區(qū)域為過電流燒毀的可能。TjRthj-aTj80[%]Tjmax,其值相應于可能的最高環(huán)境溫度。雙向可控硅的安裝對負載小，或電流持續(xù)時間短（小于1秒鐘）的雙向可控硅，可在自由空間工作。但大部分情況下，需要安裝在散熱器或散熱的支架上，為了減小熱阻，可控硅與散熱器間要涂上導熱硅脂。前二種方法的安裝工具很容易取得。很多場合下，鉚接不是一種推薦的方法，本文不做介紹。夾子壓接這是推薦的方法，熱阻最小。夾子對器件的塑封施加壓力。這同樣適用于非絕緣封裝（SOT82SOT78）（SOT186F-pack和更新的SOT186AX-pack）。注意，SOT78TO220AB。螺栓固定SOT78M3接頭片之間。應該不對器件的塑料體施加任何力量。安裝過程中，螺絲刀決不能對器件塑料體施加任何力量。和接頭片接觸的散熱器表面應處理，保證平坦，10mm上允許偏差0.02mm。安裝力矩（帶墊圈）應在0.55Nm和0.8Nm之間。應避免使用自攻絲螺釘，因為擠壓可能導致安裝孔周圍的隆起，影響器件和散熱器之間的熱接觸。安裝力矩無法控制，也是這種安裝方法的缺點。器件應首先機械固定，然后焊接引線。這可減少引線的不適當應力。結語在可控硅設計中，選用合適的參數以及與之相對應的軟硬件設計，用可控硅構成的變流裝置具有節(jié)約能源、成本低廉等特點，目前在工業(yè)中得到飛速的發(fā)展。對雙向可控硅內部電路的探討引言雙向可控硅（TRIAC）在控制交流電源控制領域的運用非常廣泛，如我們的日光燈調光電路、交流電機轉速控制電路等都主要是利用雙向可控硅可以雙向觸發(fā)導通的特點來控制交流供電電源的導通相位角，從而達到控制供電電流的大小[1]。然而對其工作原理和結構的描述，以我們可以查悉的資料都只是很淺顯地提及，大部分都是對它的外圍電路的應用和工作方式、參數的選擇等等做了比較多的描述，更進一步的--哪怕是內部方框電路--內容也很難找到。PN型半導體的分布圖，采用分離元器件--電阻和電容--PN的連接、分布和履行的功能上完全與雙向可控硅類似，從而通過該電路來達到深入解析可控硅和設計實際運用電路的目的。雙向可控硅工作原理與特點從理論上來講，雙向可控硅可以說是有兩個反向并列的單向可控硅組成，理解單向可控硅的工作原理是理解雙向可控硅工作原理的基礎[2-5]。單向可控硅1-aP、N、P、NA、K、G1-b所示切成兩半，就1-cPNPNPN三極管為主組成一個單向可控硅管。1-c2所示，當陽極-陰極（A-K）接VGVgQ2就會正向導通，Q1Q1也在Q2的拉電流下導通，此時由于C被充電，即便斷開G極的觸發(fā)電源Vg，Q1Q2在相互作用下仍能維持導通狀態(tài)，只有當電源電壓VQ1Q2才會再次截止。雙向可控硅相比于單向可控硅，雙向可控硅在原理上最大的區(qū)別就是能雙向導通，不T1T23-a所示，如果G3-b反向并聯而成[1-2]3-c所示連接。T1T2之間接通電源后，給G極正向觸發(fā)信號（T1、T2所接電源負極而言），G極接負觸發(fā)4Q3BE壓而致使Q3導通，繼而Q1導通給電容C充電后致Q2導通并保持導通狀態(tài)。雙向可控硅的主要特點TRICTriadACsemiconductorswitch出或反向[6][7]。T2VT1V的負極，GVgT2VT1V的負極，GVgT1VT2V的負極，G觸發(fā)信號分別接Vg的正、負極。類雙向可控硅電路設計在理解了前面所述雙向可控硅的內部結構和工作原理之后，依據其內部結575PN結的63-a、b5It12It21所示，It12P2N2-P1-N1流出，It21P1N2-P2-N32流出；GIg+P2Ig-N31四個象限的觸發(fā)導通工作過程。T2Vt21正極，T1Vt21負GVg+Q4、Q5、Q6、Q7處于反向截止，Q1BE極之間無正偏壓也處于截止狀態(tài)，Vg+P2R3Q2BEQ3導通，這時即使撤出Vg+C1的的作用下，Q2、Q3也仍然能處于導通狀態(tài)，只有當Vt21GVg為負，Q4、Q5、Q6、Q7同樣處于反向截止狀態(tài)，Q1BEVgQ3、Q2導通并得以保持導通狀態(tài)。T1Vt12正極，T2Vt12的負極GVgQ1BE極之間處于反向偏壓而截止，Q3處于反向截止，Q2BEQ4、Q7Q6、Q7Vt12先反向或撤除才重回截GVg為負，Q1、Q2Q3Q4Q5B極和EVgQ6Q7、Q6導通并得以保持導通狀態(tài)。電路制作與實驗驗證NPNS8050PNP三極S8550(PCB)56中所標識的T2、T1G5T2、T1G三個接70，當正或負觸發(fā)信號接通并撤離后電流表指示依然保持原來的電流值。該實驗表明該電路在正負電源供電情況下能雙向觸發(fā)導通。812T1-T2之間的電壓。在0是，T1-T2當觸發(fā)信號脈沖到來時，T1-T20，表明模塊電路已經導通。結束語在詳細解讀了雙向可控硅的內部結構和工作原理的基礎之上，設計了一款7個三極管為主要元器件和電阻電容可以被雙向觸發(fā)的控制電路。利用常用S8050S8550運用過程中可以通過對此電路的相關器件做適當調整來滿足具體的需求和設計要求。同時，利用所設計的電路形象具體地解釋了雙向可控硅的工作原理與過程。五、晶閘管兩端并聯阻容網絡的作用RCRC容吸收電路。我們知道，晶閘管有一個重要特性參數－斷態(tài)電壓臨界上升率dlv/dlt。它表明晶閘管在額定結溫和門極斷路條件下，使晶閘管從斷態(tài)轉入通態(tài)的最低電壓上升率。若電壓上升率過大，超過了晶閘管的電壓上升率的值，則會在無門PNJ2C0C0，J3C0管誤導通現象，即常說的硬開通，這是不允許的。因此，對加到晶閘管上的陽極電壓上升率應有一定的限制。為了限制電路電壓上升率過大，確保晶閘管安全運行，常在晶閘管兩RCCR可起阻尼作用，它可以防止R、L、C電路在過渡過程中，因振蕩在電容器兩端出現的過電壓損壞晶閘管。同時，避免電容器通過晶閘管放電電流過大，造成過電