简述可控硅额定值不同参数及含义
在所有运行条件下，只有在不超过其额定值的情况下运行可控硅（SCR），才能确保其安全可靠运行。每个可控硅都是按照特定的电流、电压、功率、温度和开关频率限制制造的，在这些限制参数内才能稳定的运行。
这些参数称为额定值，也就是对可控硅的能力设置限制的最小值或最大值。即使在短时间内超过这些限制也可能会导致SCR故障或损坏。
因此，为了用户的利益，制造商给出了电流、电压、功率、温度等额定值的列表，这些额定值对于可控硅在各种电力电子电路中的正确应用至关重要。在实际应用中，选择额定值高于所需工作额定值的可控硅，以允许在安全范围内使用。
这些可以是连续的、非重复、浪涌和重复的额定值。根据单侧或双侧装置，连续额定值以RMS或平均值表示，而浪涌和重复额定值对应于可控硅的峰值。
因此，下面简单介绍下可控硅的各种额定值，不同的电压和电流额定值带有一个或多个下标，以便于识别。第一个下标表示可控硅的状态，包括：
- F- 前向偏差
- R- 反向偏压
- T-ON状态
- D- 栅极打开的正向阻塞状态
第二个下标表示操作值，它们包括：
- T-触发器
- S- 浪涌或非重复值
- R- 重复值
- W-工作值
额定电压值
在运行期间，即使是短时间，也不应超过可控硅的电压能力。因此，可控硅被分配了不同的额定电压，这是可控硅可以正常工作而不发生结击穿的最大电压。它们被分配在可控硅的两种阻塞状态，并且可以承受电压瞬变。下面给出了可控硅的各种额定电压。
峰值工作正向阻断电压VDWM
它规定了可控硅上正向阻断电压的最大瞬时值，不包括所有浪涌和重复瞬态电压。超过该电压值，可控硅在其运行期间无法承受。该VDWM等于下图中所示电源电压波形的最大值或峰值。
峰值重复正向阻断电压VDRM
它是可控硅在其正向阻断状态下反复或周期性阻断的最大瞬态电压，这是通过阴极和栅极之间的特定偏置电阻或在栅极电路打开时的最大允许结温来指定的。
当可控硅关闭或换向或由于二极管转换电路时，会在可控硅上遇到或出现此电压VDRM 。在关断过程中，反向恢复电流的突然变化导致产生电压尖峰，这是导致VDRM出现在可控硅上的原因。
峰值非重复或浪涌正向阻断电压VDSM
这是可控硅上非重复的正向浪涌电压的最大瞬时值。这个VDSM小于正向击穿电压VBO，并且这个值在VDRM大约130%的范围内。
峰值工作反向电压VRWM
这是可控硅两端反向电压的最大瞬时值，不包括所有浪涌和重复瞬态电压。这个VRWM等于上图中所示的电源电压波形的最大负值。
峰值重复反向电压VRRM
它是在允许的最高结温下，反向反复或周期性地在可控硅上出现最大反向瞬态电压。超过此额定值，SCR 可能会因结温过高而损坏。由于与VDRM相同的原因，也会出现该电压。
峰值非重复或浪涌反向电压VRSM
它是指可控硅两端不重复的反向瞬态电压的最大值，这个VRSM小于反向击穿电压VBR并且这个值在VRRM大约130%的范围内。浪涌电压额定值VDSM和VRSM可以通过将一个额定电流相等的二极管与可控硅串联来增加。
注意：上面讨论的额定电压属于可控硅在栅极打开时能够承受的正向和反向阻断状态。
通态电压 VT
这是具有指定结温和导通状态正向电流的阳极和阴极之间的电压降。通常情况下，该值在1到1.5伏之间。
栅极触发电压VGT
这是栅极产生栅极触发电流所需的最小电压。
正向dv/dt额定值
这是在没有任何栅极脉冲或信号的情况下不会触发可控硅的阳极电压的最大上升速率。如果该值大于指定值，则可控硅可能会打开。正向阻断模式下的可控硅类似于带有电介质的电容器。
因此，当施加的电压增加时，充电电流会流过它。如果电压上升的速率更大，则足够的电荷将流过可控硅的结J2，因此可控硅将在没有任何栅极信号的情况下导通。
这种类型的触发被称为错误触发，实际上它是不被使用的。此外，此额定值取决于结温。如果结温较高，则可控硅的dv/dt额定值较低，反之亦然。通过在可控硅上使用缓冲网络，可以限制应用于可控硅的最大dv/dt。
电压安全系数Vf
通常，可控硅的工作电压保持在VRSM以下，以避免由于不确定的条件而损坏可控硅。因此，电压安全系数与工作电压和 VRSM相关，并给出为：
Vf=VRSM/（输入电压的RMS值*√2）
电流额定值
基本上，可控硅是一个单边设备，因此分配给它的基本是平均电流额定值（而可控硅电流额定值分配给双边设备）。可控硅具有低热容量和短时间常数，这意味着即使出现短路过电流，结温也会超过其额定值。
这可能会导致可控硅损坏。因此，必须正确选择电流额定值以延长可控硅的使用寿命，因为结温取决于其处理的电流。下面一起来看看可控硅的各种电流额定值。
平均通态电流额定值ITAV
这是可以流过可控硅的正向电流的最大重复平均值，因此不会超过最大温度和RMS电流限制。当可控硅处于导通模式时，上面的正向压降非常低，所以可控硅的功率损耗完全取决于正向电流 ITAV。
在相控可控硅的情况下，平均正向电流取决于触发角。对于给定的平均正向电流，电流的RMS值随着导通角的减小而增加。这会导致可控硅上的电压降增加，进而增加平均功耗。因此，结温上升超过安全上限值。
为了限制最高结温，允许的平均正向电流必须随着导通角的减小而降低。一般制造商通常会提供数据表，显示正向平均电流相对于外壳温度的变化。例如，不同导通角的正半周期形成的电流波形如下所示：
RMS通态电流ITRMS
这是在可以流过可控硅的最大结温下指定的最大重复RMS电流。对于直流电，平方根电流和平均电流是相同的。但是，该额定值对于具有峰值电流的低占空比波形的可控硅非常重要。此外，还需要该额定值，以防止可控硅的引线、金属接头和接口过热。
浪涌电流额定值ITSM
它指定了控硅在其使用寿命期间可以承受的有限次数的最大非重复或浪涌电流。制造商指定浪涌额定值以适应由于短路和故障导致的控硅异常情况。如果超过浪涌电流的峰值幅度和循环次数，可能会损坏可控硅。
I²t额定值
此额定值用于确定设备的热能吸收，选择用于可控硅的保险丝或其他保护设备时需要此额定值。这是在通过熔断器清除故障之前可控硅可以在短时间内吸收的热能的量度。
它是最大瞬时电流平方的时间积分。为了通过熔断器或其他保护设备对 SCR 进行可靠保护，熔断器（或任何其他保护设备）的 I 2 t额定值必须小于 SCR 的 I 2 t额定值。
di/dt额定值
它是在不对可控硅造成任何损坏或损害的情况下，阳极电流上升到阴极电流的最大允许速率。如果与电荷载流子的扩散速度相比，阳极电流的上升速度非常快，则由于结的受限区域中载流子的集中（由于高电流密度），会产生局部热点。这会将结温提高到安全极限以上，因此可控硅可能会损坏。因此，对于所有可控硅，都规定了最大允许di/dt额定值以保护可控硅。它以安培/微秒为单位，通常在50到800安培/微秒范围内。
锁存电流IL
它是在移除栅极驱动后将可控硅保持在ON状态所需的最小ON状态电流。开启可控硅后，必须允许阳极电流累积，以便在去除栅极脉冲之前获得锁存电流。否则，如果栅极信号被移除，可控硅将关闭。
保持电流IH
这是阳极电流的最小值，低于该值时可控硅停止导通并关闭。保持电流与关断过程有关，通常是在毫安范围内的一个很小的值。
栅极电流IG
随着栅极电流的增加，可控硅的导通时间越早，反之亦然。但是，必须通过指定最大和最小栅极电流来为栅极提供安全限制。为了控制可控硅，将栅极电流施加到栅极端子。这种栅极电流分为两种，即最小栅极电流IGmin和最大栅极电流IGmax。
其中，最小栅极电流IGmin是栅极端子打开可控硅所需的电流，而IGmax则是可以安全地施加到栅极的最大电流。在这两个限制之间，可控硅的导通角受到控制。
温度额定值
可控硅的正向和反向阻断能力由结温Tj决定。如果超过最高结温，即使没有任何栅极信号，可控硅也会被驱动到导通状态。这个Tj的上限是通过考虑温度对击穿电压、热稳定性和关断时间的依赖性来施加的。
此外，还需要一个存储温度上限Ts来限制硅晶体、铅附件和封装环氧树脂上的热应力。超过这两个温度限制可能会导致可控硅运行不可靠。在某些情况下，存储温度上限高于可控硅的工作温度限制。
额定功率值
可控硅中的功耗会导致结区温度升高，可控硅的功耗包括正向功耗，开启/关闭功耗和栅极功耗。
平均功耗Pav
它是平均阳极电流和可控硅上的正向电压降的乘积，这是正常工作循环操作的可控硅中结热的主要来源。给定电源的峰值功率不得超过平均功耗额定值，以保持设备的安全性。该额定值是针对不同的导通角指定为平均正向电流的函数，如下图所示：
栅极功耗PG
该额定值定义了正向或反向峰值功率以及施加到栅极的平均功率。如果超过这些额定值，栅极将发生相当大的损坏。因此，在计算施加的电压和电流时，必须考虑栅极脉冲的宽度（因为峰值功率是时间的函数）。对于脉冲类型触发，栅极损耗可以忽略不计，而具有高占空比的栅极信号，栅极损耗变得更加显着。
其它功率损耗包括导通状态损耗、关断状态损耗、正向阻塞损耗和反向阻塞损耗。在选择可控硅额定值时，必须考虑开启和关闭损耗，因为它们占总损耗的很大一部分。与传导损耗相比，正向和反向阻断损耗也非常小，因为在阻断状态下漏电流小且电压降可忽略不计。
导通和关断时间额定值
导通时间是施加栅极信号的瞬间与导通状态电流达到其最终值90%的时刻之间的时间间隔。如果增加栅极驱动，则开启时间会更短。该开启时间仅对电阻负载有效，因为在电感负载中阳极电流的上升速度较慢。
因此，如果栅极信号被去除，则导通时间并不表示器件保持导通的时间。如果负载是电阻性的，那么一定要导通时间，这表示即使栅极被移除，可控硅也保持接通的时间间隔。
关断时间是阳极电流变为零或负时刻与可控硅重新施加正电压时刻之间的时间间隔。对于快速开关可控硅，导通和关断时间值都很低。
总结
可控硅整流器也称为晶闸管，其应用非常的广泛，包括用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。不过，在使用可控硅时，有很多额定值参数是需要考虑的，如果使用不适当将会导致可控硅的损坏，所以务必要了解上面整理的可控硅各项参数。
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