可控硅开关特性

开关特性晶闸管有时被称为动态或瞬态特性对应于可控硅动态特性的表示。基本上，装置的动态行为与它的开关特性有关。

我们知道，一般来说，开关是用来连接或断开电路，连接和断开导致设备打开或关闭。以类似的方式，当讨论可控硅的开关特性时，就会参考器件的开和关行为来考虑。

简介

在晶闸管中，为了打开和关闭设备，晶闸管提供不同的电压，导致不同数量的电流通过它。当打开和关闭设备时，电压的变化与相应的电流流量相对于时间的变化提供了可控硅的动态或开关特性。

让我们首先对晶闸管的工作有一个基本的了解。

晶闸管的工作方式是，当阳极端相对于阴极为正时，晶闸管就处于开状态，并且在门端也提供了一些电势，因此门电流必须流经晶闸管的内部区域，从而使晶闸管处于开状态。由于栅极端提供的电压是打开可控硅的必要条件，所以这是通过使用点火电路实现的。基本上，发射电路形成了一种连接方式，它有助于将栅极电流通过阳极施加到阴极端。

在施加栅极电压后，可控硅接通，电流开始在其内部流动。一旦流经设备的电流的值达到一个特定的值(通常称为闩锁电流)，则应用于门接线端的信号失去对流动电流的控制，即使在门电流去除后，器件仍保持导电状态。因此，在这种情况下，晶闸管的突然关闭是不可能的。

为了关闭可控硅，当阳极电流自动为0时为自然换向，当阳极电流故意为0时为强制换向。

接通过程中的开关特性

在上节中，我们讨论了前向偏压晶闸管在栅阴极端存在正栅电位时的传导。但您必须记住，设备内部存在一个转换时间，在此期间，设备从前向关闭状态过渡到前向打开状态。这个时间跨度通常被认为是可控硅开启时间分为三个区间，即延迟时间用t表示_d，上升时间用t表示_r,spread time，用t表示_年代．

现在，让我们分别了解一下，

延迟时间(t_d）:晶闸管的延迟时间取决于正阻塞模式下栅电流的变化以及温度的变化，因为它改变了半导体的晶体结构。延迟时间定义为栅极电流达到最终值的90%与阳极电流达到初始值的10%之间的时间瞬间。在延迟时间内，可控硅保持在正向阻塞模式。

然而，在晶闸管的内部结构中，在延迟时间内，带电载流子发生了运动。基本上，来自阴极端的电子，也就是n₂层流进入p₂而孔从p₁层即阳极端子流入n₂层。

在延迟时间内，阳极电流在一个安静狭窄的空间中流过栅极端子附近。随着栅极电流的增大和正负极电压的增大，延迟时间可以减小。通常，其值以微秒为单位。

上升时间(t_r）:上升时间定义为阳极电流从其值的10%上升到其值的90%所需要的时间。我们在延时时间中讨论过，它对应于阳极电流达到其初始值的10%的时间。因此，一旦延迟时间结束，上升时间就开始。

对于上升时间，据说栅电流积聚的大小和速率与上升时间成反比。此时，大量的载流子存在于栅极区，它们向阴极移动，占据晶闸管的截面积。同时，承运商从p₁层注入到n₁层由于结的偏置条件。这有助于在更短的时间内实现正向传导模式。

一旦达到阳极电流的开状态值，则称为上升时间的结束。晶闸管在上升过程中有大量的开通损耗，这是高阳极电压和大阳极电流同时发生的结果。在小的导电区域内发生这些损耗，就会形成可能损坏器件的局部热点。

传播时间(t)_年代）:可控硅扩散时间存在于阳极电流从90%到100%之间。更简单地说，我们可以说，扩散时间是阳极电流从90%上升到100%的时间。之所以这样说，是因为在扩散时间内，传导扩散到晶闸管的完全阴极区域。一旦扩散时间完成，阳极电流的值达到稳定状态。

因此，可控硅的开启时间是延迟时间、上升时间和扩散时间的总和。一般来说，上升时间是由厂家规定的，在两者之间1来4毫秒．而整体开通时间取决于阳极电路参数和栅信号波形。

关断期间的开关特性

关闭可控硅意味着可控硅的状态由开变为关，可以阻断正向电压。

我们已经讨论过，一旦器件上电，即使在栅极信号被移除之后，由于四层中的载流子有利于传导，电流仍会继续流过器件。要关闭它，当阳极电流达到0值时，必须在特定的时间间隔内应用反向电位。

因此，可控硅的关断时间定义为从阳极电流变为0到可控硅获得正向阻断能力的瞬间之间的时间。这个关闭时间对应于所有多余的载流子必须从可控硅层中去除的持续时间。这只是从外部p区域和外部n区域中扫出洞。

晶闸管的转动时间分为两个区间，即

• 反向恢复时间t_rr，
• 门恢复时间t_gr

在反向恢复时间内，阳极电流将向反向流动。由于这种反向电流，带电荷的载流子从pn结移走。由于n层的密度大于p层的密度，阳极电压的增大导致反向恢复时间的缩短。在下图中，t₁和t_3.是反向恢复时间。

尽管即使反向恢复时间过期，J结中载流子的存在₂不会导致晶闸管内正向电压停止。

当带电载流子在结处发生复合时，这个正向电压可以被阻断。重组完成的瞬间用t₄．然而，仍有可能提供正向电压。这个关闭时间一般介于10来100微秒．