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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)