晶闸管的特性和参数分析

1.晶闸管的伏安特性

晶闸管的伏安特性如图5-11所示。

图5-11 晶闸管的伏安特性

（1）反向特性

在晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性，在第三象限。晶闸管处于反向阻断状态时，只有很小的反向漏电流流过。当反向电压超过反向击穿电压U_RO后，外电路若无限制措施，则反向漏电流急剧增大，会导致晶闸管反向击穿，造成晶闸管永久性损坏。

（2）正向特性

在I_g=0时，给器件两端施加正向电压，器件处在正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压继续增大，当超过临界极限即正向转折电压U_BO时，则正向漏电流急剧增大，器件导通。靠这种方式使器件导通称之为“硬导通”。注意多次“硬导通”会使晶闸管损坏。随着门极电流I_g幅值的增大，正向转折电压U_BO降低。

晶闸管导通后本身的电压降很小，在1V左右。导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值I_H以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。I_H称为维持电流。

导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿。

2.晶闸管的开关特性

晶闸管的开关特性包括开通过程和关断过程。

（1）开通过程

晶闸管在满足导通条件之后，由于管子内部的正反馈建立需要时间（包括延迟时间t_d、上升时间t_r和开通时间t_gt），阳极电流不会马上增大，而要延迟一段时间，如图5-12所示。

图5-12 晶闸管的开通过程

普通晶闸管的开通时间t_gt约为6μs。开通时间与触发脉冲的陡度、电压大小、结温以及主回路中的电感量等有关。

（2）关断过程

关断过程包括反向阻断恢复时间t_rr和正向阻断恢复时间t_gr，如图5-13所示。在正向阻断恢复时间内，如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正向导通。实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸管充分恢复其对正向电压的阻断能力，电路才能可靠工作。

普通晶闸管的关断时间t_q约为几十微秒到几百微秒。关断时间与器件结温、关断前阳极电流的大小以及所加反向电压的大小有关。(https://www.xing528.com)

图5-13 晶闸管的关断过程

3.晶闸管的主要特性参数

（1）重复峰值电压——额定电压

1）正向重复峰值电压U_DRM。门极断开（I_g=0），器件处在额定结温时，正向阳极电压为正向阻断不重复峰值电压U_DSM（此电压不可连续施加）的80%所对应的电压（此电压可重复施加，其重复频率为50Hz，每次持续时间不大于10ms）。

2）反向重复峰值电压U_RRM。器件承受反向电压时，阳极电压为反向不重复峰值电压U_RSM的80%所对应的电压。

3）晶闸管铭牌标注的额定电压通常取U_DRM与U_RRM中的最小值。选用时，额定电压要留有一定裕量，一般为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2～3倍。晶闸管额定电压的等级与额定电压见表5-3。

表5-3 晶闸管额定电压的等级与额定电压

（2）额定通态平均电流——额定电流

在环境温度为40℃和规定的冷却条件下，晶闸管在阻性负载且导通角不小于170°的单相工频正弦半波电路中，当结温稳定且不超过额定结温时所允许的最大通态平均电流称为额定电流。

在选用晶闸管额定电流时，根据实际最大的电流计算后至少还要乘以1.5～2的安全系数，使其有一定的电流裕量。

（3）通态电流临界上升率

晶闸管能承受而没有损害影响的最大通态电流上升率称为通态电流临界上升率。

门极流入触发电流后，晶闸管开始只在靠近门极附近的小区域内导通，随着时间的推移，导通区域才逐渐扩大到PN结的全部面积。如果通态电流临界上升率很大，就会在较小的开通结面上通过很大的电流，引起局部结面过热使晶闸管烧坏，因此在晶闸管导通过程中对通态电流临界上升率也要有一定的限制。

（4）断态电压临界上升率

把在规定条件下，不导致晶闸管直接从断态转换到通态的最大阳极电压上升率，称为断态电压临界上升率。

晶闸管的结面在阻断状态下相当于一个电容，若突然加一正向阳极电压，便会有一个充电电流流过结面，该充电电流流经靠近阴极的PN结（J₃结）时，产生相当于触发电流的作用，如果这个电流过大，将会使器件误触发导通。