可控硅的参数和选用

各种元器件都有自己的参数，它们是一些用来说明元器件性能的数据。选用元器件和解决实际问题时，都要以它们的参数为依据。参数选得合理，不仅经济而且可靠；反之，参数如果选择不当，就会或是因余量过大造成浪费，或是因余量不足使元件毁坏造成损失。

可控硅的参数较多，常用的有：通态平均电流I\(_{T}\)、断态重复峰值电压VDRM、反向重复峰值电压V\(_{RRM}\)、门板触发电压VGT、门极触发电流I\(_{GT}\)、断态重复平均电流IDR、反向重复平均电流I\(_{RR}\)、通态平均电压VT等。所有这些参数都能在手册或产品合格证上查到。但是在实际工作中往往会发现可控硅的同一个参数竟会有好几个名称。

任何科学技术都是不断发展和前进的，可控硅当然也不例外，它的型号、性能和参数也有一个不断修改和完善的过程。六十年代中，我国制订了3CT型号的可控硅标准以及相应的参数名称和符号，七十年代中，我国第一机械工业部又制订了KP型号的可控硅标准以及相应的参数名称和符号。因此过去的书刊、手册和技术资料中使用的是以3CT型号为主的参数名称和符号，而较新的书刊和技术资料中使用的则是KP型号的参数名称、符号或者两种型号的参数名称、符号同时使用。于是就发生了同一个参数竟有好几个不同的名称和符号的情况。不仅如此，有些书刊和产品合格证上还使用着各种习惯上的名称或简称，这就使可控硅参数的名称和符号更加繁杂。例如，通态平均电流，即额定通态平均电流，过去叫额定正向平均电流，而在产品合格证中却简称为额定正向电流；断态重复峰值电压（也叫正向重复峰值电压），过去叫正向阻断峰值电压，而在合格证中却简称为正向电压等等。另外，由于断态重复峰值电压和反向重复峰值电压这两个参数在数值上比较接近，所以有时也把其中较小的那个叫做额定电压，在手册中还把这两个参数合并到一个栏目中，称为正、反向重复峰值电压，而在合格证上则称为正、反向电压、不管是在手册或是在合格证中，这两个参数都是给出同一个数据。

与其它元器件相比，可控硅参数的名称和符号的不统一问题是比较突出的，而且这种现象实际上还要延续一段时间。但这样一来就使无线电爱好者在阅读书刊和资料时感到繁杂，造成困难。现在我们把可控硅常用参数的一些名称和符号列成对照表（表1）供大家查阅时参考。表中把目前已趋向一致的名称（包括KP型和3CT型的）叫做标准名称，把过去使用过的名称统称为其它名称。

我国生产的可控硅器件，六十年代使用的是3CT型号，经过74年修订后的型号格式和意义如图1所示。型号“3CT”后面第一个空格位置是一组数字，表示额定正向平均电流，实际就是通态平均电流值。斜线后的空格位置也是一组数字，表示正向阻断峰值电压。实际就是断态重复峰值电压。例如3CT200／1200，表示这个可控硅的通态平均电流是200安，断态重复峰值电压是1200伏。

七十年代后期开始使用了第一机械工业部制订的KP型，它的格式和意义如图2所示。图中有三个空格位置，分别用三组数字或字母表示三个不同的参数。型号“KP”后面第一个空格位置是一组数字，它表示通态平均电流系列。标准规定从1安到1000安共分成14级，空格位置中的数字就是电流值。例如KP200，就表示它的通志平均电流是200安。

第二个空格位置也是一组数字，它表示正、反向重复峰值电压的级别。标准规定把正、反向重复峰值电压从100伏到3000伏分成20级，1000伏以下每一级相差100伏，1000伏以上每个级差为200伏。规定在型号中表示时略去个位数和十位数，只用它的百位数和千位数。因此1000伏以下共有1～10十个级别，1000伏以上共有12～30十个级别（没有奇数）。实际使用时，只要取级数乘以100就是它的正、反向重复峰值电压的数值。例如某个可控硅的级别是12，它的正、反向重复峰值电压就是12×100=1200伏。

最后一个空格位置上是一个字母，它表示通态平均电压范围的组别。标准规定共分A、B、C……Ⅰ九个组，A组表示V\(_{T}\)≤0.4伏，B组表示0.4＜VT≤0.5伏，以后每组相差0.1伏，直到I组时1.1＜V\(_{T}\)≤1.2伏。

比较这两种型号的格式和参数，可以看到，除了在通态平均电流和断态重复峰值电压的表示方法上略有不同以外，KP型还可以表示出通态平均电压V\(_{T}\)的范围。例如3CT200／1200的可控硅与KP200—12型号相当，但3CT型中不能反映通态平均电压的值，因此KP型的表示方法更为完善一些。目前使用KP型号的逐渐增多。

不管是3CT型还是KP型，从型号上都只能反映出几个主要的参数，其它许多参数却是型号中找不到的。对那些不能从型号标志上直接看出来的参数，就必须到手册中去查找。

实际上每个可控硅成品都带有一张合格证。合格证上明确记载着几个主要参数的实测值。因此，当我们拿到一个可控硅时，一般不需要去查手册，只要查看一下合格证上的数据，就可以大致确定这个可控硅能不能使用，它的参数是否符合我们的要求。表2是一张实际的合格证的图样，可以看到，它给出的各个参数，既明确又具体，可以直接作为选用可控硅的依据。

熟悉了可控硅的型号、参数和符号后，下面再谈谈怎样选用合适的可控硅器件。

由于手册或合格证上给出的数据都是在规定的条件下测定的，而实际工作条件往往和规定条件不同，而且还可能出现实际工作要求超过可控硅工作能力的现象。所以在选定器件的参数时必须留有余量。例如：为了使管子在安全电压下工作，应该按额定电压为实际工作电压最大值2～3倍的数值选择管子。为了保证管子不致因电流过大而烧毁，并考虑到发热情况与电流的有效值有关，应该使通态平均电流的有效值为电路中实际通过的最大平均电流有效值的1.5～2倍。为了使可控硅在最不利的环境下仍能可靠导通，管子上所加的触发电压和电流应该比管子规定的参数大，例如合格证上查到触发电压的值为2伏，实际使用时可以用6伏或更高的值。但为了防止控制结遭受损坏，一般控制极上所加的电压、电流的瞬时值不能超过10伏、2安，反向电压不应超过5伏。在有的情况下，可以用在控制极上反向并联一个二极管的方法把反向电压截去（图3）。

对于通态平均电压这个参数，应该选得越低越好。因为这个参数就是在通态平均电流下的管压降，它的数值越低，产生的管耗就越低，这对于降低管芯的温升是有利的。

除了前面介绍的常用参数，有些电路对可控硅的开通时间t\(_{gt}\)、关断时间tg、电流上升率di/dt、电压上升率dv／dt等参数还有一定的要求，这些参数也能从手册和合格证中查到。

任何开关的开通和关断都需要时间，作为开关使用的可控硅也不例外，它的导通和阻断同样也需要时间，因此它有开通时间和关断时间这两个参数。这两个参数在一般电路中可以不加考虑，但在有些电路中却是不能忽视的。例如快速电路中触发脉冲的宽度通常都较窄，如果它的宽度小于可控硅的开通时间，就可能出现可控硅还没导通，脉冲已经消失，出现“触而不发”的现象。因此，在快速电路中应该尽量选用开通和关断时间小的器件。

考虑到电流和电压的突然变化对可控硅的影响，还有用来说明上升速度的电流上升率和电压上升率这两个参数。

如果可控硅在刚导通的瞬间电流上升速度很快，就会有很大的电流通过控制极附近的P—N结区域。由于电流过于集中，就可能使P—N结局部过热而烧毁。为了便于说明和比较，规定在单位时间内允许的电流上升值叫做电流上升率。实际使用时，电流的上升速度不许超过这个数值。例如，当电路的输出端接有容量很大的电容器时，可控硅刚一导通便有一个很大的瞬态电流通过，如果电流上升速度超过管子给出的di/dt值，可控硅就可能被烧毁。为了防止发生这类问题，除了在电路上需要改进外。有时还要采取防护措施，比如利用电感电路中电流不能突变的性质而在电路中串入电感元件。

电压变化太快，也会对可控硅产生不利的影响。因为当可控硅迅速加上正向电压时，尽管所加的电压并没有超过正向转折电压的值，但如果增加的速度很快，就可能在P—N结的结电容中形成很大的充电电流。电压增加得越快，这个电流就越大。这个电流在通过控制极和阴极时起着触发电流的作用，因而可能造成可控硅的误导通，这当然是不允许的。为了能从数量上说明和比较，就规定在单位时间内可控硅允许的电压上升值叫做电压上升率。为了防止由此引起的误导通，可以利用电容器两端的电压不能突变的性质，在可控硅两端并联上一个电阻和电容串联电路（图4）。

因为可控硅是一种大功率器件，巨大的电流会使管芯产生很高的热量，所以可控硅在使用时必须采取散热措施。按标准规定不同系列的可控硅都要加面积不同的散热器。对于20安以下的可控硅可以用自然散热的方式；而对20安以上的大电流器件则必须用风冷或水冷的方式。对于散热条件的具体要求，手册中都有具体的数据可查。(方波 杨金涛)