淺析功率晶閘管反向恢復特性及其保護

馬艷 馬成群 李陽

摘? 要：功率晶閘管具有反向恢復的特性，本文在分析其物理過程的基礎上，對影響關斷時間的因素作了分析，并對利用LTT換流閥對晶閘管反向恢復保護提出了相應的對策。

關鍵詞：功率晶閘管;恢復時間;影響因素;恢復保護;LTT換流閥

功率晶閘管具有可控性強、重復頻率高、通流大的特點被廣泛的用于脈沖功率電源，但是由于晶閘管具有著反向恢復的特性容易導致晶閘管在關斷的過程中出現過壓損壞。要減小晶閘管過壓損壞就必須對晶閘管的反向恢復特性進行研究。

一、晶閘管反向恢復物理過程分析

晶閘管具有這低摻雜大注入的基區，在構造方面分為三端四層。晶閘管從阻斷狀態變為導通狀態的過程中硅片每個區域都注入了大量的非平衡載流子。這些載流子在晶閘管從導通狀態變為阻斷狀態時經過復合、遷移、擴散的方式消散起效，這一過程被稱為晶閘管的反向恢復過程。

晶閘管由3個PN結構成，當處于阻斷態時假如在門極相對于陰極加上正向電壓[UG]，就會有與陽極電流同方向的門極電流[Ig]通過[J3]結，但是通過[J3]結的電流不再受反偏[J2]結的限制，只需要在改變[J3]結的電壓就可以控制[J3]結的電流大小。當[Ig]增大時[J3]結的電流也會增大，引起了[N2]區向[P2]區注入大量的電子，已紛紛于空穴復合最終形成門極電流，另一部分電子在[P2]區通過擴散到了[J2]結被收集到了[N1]區，導致了[J2]結電子電流的增加。電子被收集到[N1]區導致電位下降，[J1]反而正便，注入空穴的電流增加，通過整個晶閘管的電流[IA]也增加，致使晶閘管導通。……