晶闸管或可控硅是一种复杂的半导体器件，因此其工作过程中的保护是需要处理的一个相当重要的方面。对于晶闸管，通常说，当操作发生在指定额定值下时，该设备以有效的方式运行。
在这里的这部分内容中，我们将详细看看来自哪些条件晶体闸流管都是需要保护和采用的技术。但在此之前，必须正确地了解晶闸管的结构特点和工作原理。
晶闸管保护基础知识
我们一开始就说过，这个装置必须在一定限度内运行。但是当设备超过指定的额定值时会发生什么呢?
我们都知道，没有任何设备是理想的，在实际操作中，过电压或过流条件可能会出现。其中一些条件是:
- 当可控硅打开时di / dt可能非常大，设备无法处理。
- 的高价值dv / dt导致器件的意外触发(即，没有门脉冲的存在)。
- 有时在栅极阴极端存在一个不需要的信号也会触发该装置。
上述所有条件都不适合晶闸管的可靠运行，因此必须对这种罕见和危险的条件进行保护。
各种晶闸管保护方案如下：
- di / dt保护
- dv / dt保护
- 过电压保护装置
- 过电流保护
- 门保护
现在让我们分别理解它们。
di / dt保护
我们知道di/dt等于电流随时间的变化率。在晶闸管正向偏置状态下，在门信号存在的情况下，晶闸管开始导通。基本上，在这种情况下，阳极电流的流动发生在器件的栅阴极结附近，并以稳定的方式进一步扩散到整个结上。
这里要注意的是，晶闸管的设计必须使电流迅速地到达整个区域。
在这种情况下，阳极电流的上升速度相对高于移动载流子的扩散速度。那么结处的高电流密度会导致栅极区域附近产生局部热点。局部热点的产生导致器件内部特定位置的加热，这可能会破坏晶闸管。为了解决这个问题，当晶闸管接通时，di/dt必须在规定的范围内。
方法来限制电流
使用一个小电感与阳极电路形成串联，有助于限制di/dt。电感有助于维持di/dt高达阈值．我们知道电感的特性是与电流的变化相反。
假设V年代是电感两端的电压，
因此，电感值越高，电流变化率越低。
由于晶闸管损坏的主要原因是局部热点的形成，因此如果电流迅速扩散到整个区域，则不会形成局部热点。为了达到这一目的，闸电流必须在其最大指定值附近施加，但不能超过这个值。
dv / dt保护
由于晶闸管阳极和阴极之间的正向施加电位，两个外部结正向偏置，而中间结反向偏置。由于在这个结附近的耗尽区域内存在电荷，它就像一个电容器，结电容为Cj．如果所施加的阳极到阴极电压出现在包含电荷Q的耗尽区域，则充电电流Ic将以:
结电容Cj是不变的，因此，dCj/dt等于零。因此,
由上式可知，如果正向电压上升的速率，会影响充电电流Ic，因为两者成正比。在这里，充电电流作为门电流，即使在没有实际门脉冲的情况下也能打开可控硅。由于这里的电流与应用电位的变化率相关，因此，即使很小的变化也可以打开设备。
处理错误触发的方法
为了解决这个问题，使用了缓冲器电路。下图显示了缓冲电路，其中电阻和电容的串联组合在给定的配置中与可控硅并联。
在这个电路中，电容器可以很好地处理假触发。当电路中的开关S关闭时，施加的电压就会出现在整个电路中。流动的电流将被旁路通过电容器和下降通过晶闸管将为零。此时，电压将在电容器上积聚，因此SCR的指定dv/dt额定值将保持不变。因此，这将防止意外打开设备。但问题来了
这里的电阻和电容串联在一起需要什么?
从上面讨论的过程中，很明显，施加电压对电容器c充电，但当施加门脉冲和可控硅启动时，电容器开始通过晶闸管放电。由于这将是一个低电阻路径，过多的电流可能破坏晶闸管。为了防止这种损坏，必须限制放电电流，对于相同电阻R的高额定功率，要与C串接。
在这里，必须根据实际情况适当地选择参数，并对其进行调整以获得适当的结果。
过电压保护装置
保护晶闸管不受过电压影响是主要问题之一。当这些设备受到高电压时，就有可能出现误操作，如设备异常打开或因反向击穿而造成永久性损坏。对于晶闸管，过电压可以有两种类型:
- 内部过电压:有时晶闸管换向时会产生很高的内部电压。即使阳极电流变为零，储存的电荷也会使阳极电流反转。一旦达到反向恢复的峰值，SCR就开始阻塞。在达到峰值后，电流进一步开始减小，电流变化较大。
电路中存在较大的电感，会产生较大的瞬态电压，该电压远高于器件的导通电压，这可能会对器件造成永久性损坏。 - 外部过电压:外部过电压与通过感应电路的电流中断有关。此外，当受到照明时，为晶闸管提供电源的线路会导致过电压。在可控硅导通过程中，负载上会产生较大的过电压，从而产生大量的故障电流。如此高的电压通过引起反向击穿而损坏晶闸管。因此，必须避免或抑制，以防止损害。
过电流保护
scr具有较低的热时间常数。因此，故障条件导致过流，由于结的温度变得高于规定值。从而破坏了装置。因此，过流保护是非常必要的。因此，断路器或熔断器需要抵抗超过额定值的电流流动。
但是，必须适当考虑采取措施的系统类型。对于弱供电网络，通过保持源阻抗低于可控硅的浪涌电流额定值，故障电流是有限的。这意味着使用传统的保险丝和断路器来处理过流。
这里需要注意的是，操作必须以协调的方式进行，确保在过流可能损坏设备之前，必须对其进行控制，并且必须隔离出故障的分支。
门保护
当我们处理晶闸管保护时，栅极电路的过压和过流保护是一个相当重要的方面。我们已经讨论过，当过电压存在时，它会导致晶闸管的错误触发。但由于过流，结温可能升高，导致器件损坏。
此外，当功率电路中存在暂态时，在门端出现杂散信号。因此，可控硅通过不需要的门触发进入。因此，为了保护栅极端子不受此类动作的影响，屏蔽电缆被用于栅极保护。这种电缆的存在降低了感应电动势的机会，因此，可控硅不必要的触发在很大程度上被最小化。
因此，采用上述所有措施的完整晶闸管保护电路如图所示。
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