小信號可控硅的額定電流通常小于1A,如NXP的BT169D(0.8A/600V),主要用于電子電路的過壓保護或邏輯控制。這類器件常采用SOT-23等微型封裝,門極觸發(fā)電流可低至1mA。中等功率器件(1-100A)如Littelfuse的S8025L(25A/800V)是家電控制的主流選擇。而大功率可控硅(>100A)幾乎全部采用模塊化設(shè)計,例如Westcode的S70CH(700A/1800V)采用平板壓接結(jié)構(gòu),需配套水冷系統(tǒng)。特別地,在超高壓領(lǐng)域(>6kV),如ABB的5STP30N6500(3000A/6500V)采用串聯(lián)芯片技術(shù),用于軌道交通牽引變流器。功率等級的選擇需同時考慮RMS電流和浪涌電流(如電機啟動時的10倍過載)。 可控硅又稱晶閘管,是一種大功率半導體開關(guān)器件。ABB可控硅價格表
可控硅與三極管雖同屬半導體器件,工作原理差異明顯。三極管是電流控制元件,基極電流持續(xù)控制集電極電流,關(guān)斷需切斷基極電流;可控硅是觸發(fā)控制元件,觸發(fā)后控制極失效,關(guān)斷依賴外部條件。從結(jié)構(gòu)看,三極管為三層結(jié)構(gòu),可控硅為四層結(jié)構(gòu),多一層PN結(jié)使其具備自鎖能力。電流放大特性上,三極管有線性放大區(qū),可控硅則只有開關(guān)狀態(tài),無放大功能。在電路應(yīng)用中,三極管適用于信號放大和低頻開關(guān),可控硅因功率容量大、開關(guān)特性穩(wěn)定,更適合大功率控制,兩者工作原理的互補性使其在電子電路中各有側(cè)重。 Infineon英飛凌可控硅哪里便宜單向可控硅開關(guān)速度快,導通時間在微秒級,適用于中高頻電路控制。
在通信領(lǐng)域,英飛凌高頻開關(guān)型可控硅為信號處理和傳輸提供了高效解決方案。在5G基站的射頻前端電路中,高頻開關(guān)型可控硅用于快速切換信號通道,實現(xiàn)多頻段信號的靈活處理。其快速的開關(guān)速度能夠在納秒級時間內(nèi)完成信號切換,很大程度提高了基站的信號處理能力和通信效率。在衛(wèi)星通信設(shè)備中,英飛凌高頻開關(guān)型可控硅用于控制信號的發(fā)射和接收,確保衛(wèi)星與地面站之間穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)傳輸。在通信電源系統(tǒng)中,高頻開關(guān)型可控硅用于開關(guān)電源的控制,實現(xiàn)高效的電能轉(zhuǎn)換,為通信設(shè)備提供穩(wěn)定的電力支持。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展,對高頻、高速信號處理的需求日益增長,英飛凌高頻開關(guān)型可控硅將持續(xù)發(fā)揮重要作用,推動通信領(lǐng)域的技術(shù)進步。
按開關(guān)速度分類:標準型與快速可控硅標準可控硅的關(guān)斷時間(tq)通常在50-100μs范圍,適用于工頻(50/60Hz)應(yīng)用,如IXYS的MCR100系列。而快速可控硅通過優(yōu)化載流子壽命和結(jié)電容,將tq縮短至10μs以內(nèi),典型型號如SKKH106/16E(tq=8μs),這類器件能勝任1kHz以上的中頻逆變、感應(yīng)加熱等場景。在結(jié)構(gòu)上,快恢復(fù)可控硅采用鉑或電子輻照摻雜技術(shù)降低少子壽命,但會略微增加導通壓降(約0.2V)。此外,門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)通過特殊設(shè)計實現(xiàn)了主動關(guān)斷能力,如Toshiba的SG3000HX24(3000A/4500V),雖然驅(qū)動電路復(fù)雜,但在高壓直流輸電(HVDC)等超高壓領(lǐng)域不可替代。選擇時需權(quán)衡開關(guān)損耗與導通損耗的平衡。 可控硅門極與陰極間并聯(lián)電阻可提高抗干擾性。
深入探究單向可控硅的導通機制,能更好地理解其工作特性。在未施加控制信號時,若只在陽極 A 與陰極 K 間加正向電壓,由于中間 PN 結(jié) J2 處于反偏狀態(tài),此時單向可控硅處于正向阻斷狀態(tài)。當在控制極 G 與陰極 K 間加上正向電壓后,情況發(fā)生變化。從等效電路角度,可將單向可控硅看作由 PNP 型晶體管和 NPN 型晶體管相連組成??刂茦O電壓使得 NPN 型晶體管的基極有電流注入,進而使其導通,其集電極電流又作為 PNP 型晶體管的基極電流,促使 PNP 型晶體管導通。而 PNP 型晶體管的集電極電流又反饋回 NPN 型晶體管的基極,形成強烈的正反饋。在極短時間內(nèi),兩只晶體管迅速進入飽和導通狀態(tài),單向可控硅也就此導通。導通后,控制極失去對其導通狀態(tài)的控制作用,因為晶體管導通后,NPN 型晶體管的基極始終有 PNP 型晶體管的集電極電流提供觸發(fā)電流。這種導通機制為其在各類電路中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 可控硅結(jié)構(gòu):陽極(A)、陰極(K)、門極(G)。ABB可控硅價格表
可控硅的動態(tài)均流技術(shù)可提升并聯(lián)模塊的可靠性。ABB可控硅價格表
可控硅工作原理中的能量控制機制可控硅的工作原理本質(zhì)是通過小信號控制大能量的傳遞,實現(xiàn)能量的準確調(diào)控。觸發(fā)信號只需微小功率(毫瓦級),卻能控制陽極回路的大功率(千瓦級)能量流動,控制效率極高。在調(diào)光電路中,通過改變觸發(fā)角調(diào)節(jié)導通時間,使輸出能量隨導通比例線性變化;在電機控制中,利用導通角控制輸入電機的平均功率,實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。這種能量控制機制基于內(nèi)部正反饋的電流放大作用,觸發(fā)信號如同“閘門開關(guān)”,決定能量通道的通斷和開度。可控硅的能量控制具有響應(yīng)快、損耗小的特點,使其成為電力電子領(lǐng)域能量轉(zhuǎn)換與控制的重要器件。 ABB可控硅價格表