可控硅dIT/dt測試線路的設計與測量

摘要：dIT/dt是衡量可控硅可靠性的一個重要參數，過高的dIT/dt可能會導致可控硅損壞或失效，故設計一個能準確測量此參數的低成本線路顯得尤為關鍵。本文設計了一個簡潔的測量可控硅dIT/dt的測試電路，并介紹了它的測試原理與測試方法，且測量了市場上的BTA208-600B，得出了測試結果，與該產品說明書的值一致。可應用于研發可控硅的企事業單位和研究所測試可控硅。

關鍵詞：dIT/dt；BTA208-600B；可控硅；測試；電流上升率

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.8.009

引言

可控硅在白色家電的應用廣泛，而dIT/dt是衡量可控硅可靠性的一個重要的動態參數，它的重要性等同于可控硅的dIcom/dt和dVD/dt，它是可控硅導通電流的變化率，過快的電流變化率會使得可控硅局部產生很大的熱量，可能會導致可控硅的永久性失效。故設計一款測試該參數的測試電路顯得尤為重要，且符合低成本。本測試電路操作簡單，測量準確，可用于可控硅的dIT/dt參數測量與測試，該測試電路可測試單向可控硅，雙向可控硅，AC可控硅。

測試原理與測試線路設計

該測試線路是在傳統的相位控制電路的基礎上增加了兩個配置，利用該線路當可控硅的控制端觸發導通時可產生一個高的上升和下降斜率的電流波通過可控硅的T1和T2，從而可以測量電流的變化率，當可控硅的電特性(靜態參數)發生變化時說明該器件已經受損，此前測量的dIT/dt值即為該可控硅能承受的最大導通電流變化率。

測試電路原理圖見圖1，一個配置是隔離變壓器，可用來產生一個39V左右的交流電壓來控制可控硅的觸發導通，同時我們可以通過上下兩個單刀雙擲開關來改變控制端的電壓極性，從而可用來測量可控硅的四個導通象限：1+，1-，3+，3-。220k的可調電阻R2用來控制導通的相位角，我們可以設置這個可調電阻使得在交流電的尖峰點觸發使得可控硅導通，這樣可以得到一個高的dIT/dt。

另一種配置是220歐姆的可調電阻R6與12歐姆R5和0.1μF的電容C2構成的阻尼電路，調整該電阻可改變流經可控硅的電流的變化率，即dIT/ dt，當我們需要加一個50A/μs的電流在可控硅上時，我們需要調高電阻值，而當我們加一個大于100A/μs的電流在可控硅上，我們就需要使該變阻器的阻值變得很小，這樣可以得到高的dIT/dt。

需要說明的是，該測試電路中的燈泡，從40W到1000W的范圍可選，通常我們可以使用市場上常有的40W的燈泡。

測試線路原理圖

測試線路原理圖如圖1所示。

測試的步驟及注意事項

(1)在測量可控硅的dIT/dt前，需要先測量它的各項靜態參數，確保它是一個好的器件，以便后面進行dIT/ dt的測試。

(2)測量前操作：①1+和3-象限：開關向上撥；②1-和3+象限：開關向下撥；③在第一次測試時，為了得到最高的dIT/dt能力，需要調整220k可調電阻器，直到可控硅在交流電的尖峰時刻導通，以后的測量，我們就可以固定此電阻的阻值，無需調整了。

(3)開始測試：通過調整220歐姆的可調電阻R6得到某個dIT/dt值，我們規定不間斷的測試時間至少大于3秒鐘。

(4)測量完dIT/dt后，再測試該器件的各項靜態參數，從而判斷在某個dIT/dt值下，該器件是否受損或失效。

(5)增加施加在可控硅上的dIT/ dt，重復步驟3和步驟4直到發現該器件的電特性發生改變，此時可以測試出dIT/dt的最大能力。

測量與計算

d I T / d t的測試條件通常是IT=1.5*IT(RMS)，IG=0.2A，dIG/ dt=0.2A/μs，Tj=25℃，既然我們已經設計完成了電路，那么我們怎樣測量IG，dIG/dt，IT，dIT/dt呢？我們可以使用兩個電流探棒，電流探棒XCP1測量dIT/dt，IT；電流探棒XCP2測量dIG/dt，IG，如圖2。

dIT/dt的值可由下面的計算公式得到：

dIT/dt = △y/△t

其中dIT/dt是導通電流變化率，產品說明書上的dIT/dt是產品能承受的最大值；△y是導通電流的變化，△y通常取單位時間內電流最快變化值，即電流開始上升或開始下降時刻的變化值；△t是在△y條件下的時間變化，如圖3。

測試結果

我們測試了BTA208-600B，測試了1+，3-和1-三個象限，這三個象限的dIT/dt值都達到了100A/μs，與該產品的數據表給出的值吻合。其中1+，3-象限的測試波形如圖4和圖5。CH3：IT(紫色的)，2A/DIV；CH4：IGT(綠色的)，100mA/DIV。

結束語

此設計的電路能夠測試的dIT/dt最大的能力與待測試的可控硅的結電容及其相關，目前我們用此電路可以測試到的最大能力在150A/μs左右，如果我們需要更大的測試能力，我們可以通過減小阻尼電路上的電阻R5和電容C2的值達到。此電路設計簡單，操作方面安全，可應用于可控硅的動態參數dIT/dt的測試和驗證。

參考文獻：

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