儲能微網(wǎng)應用SCR選型設計（2）

SCR工作特性：

SCR只有開通和關斷兩種工作狀態(tài)，具有開關特性。這種特性需要一定條件才能轉換。SCR導通后門極失去控制作用，所以被稱為半控器件。

靜態(tài)工作特性：

靜態(tài)工作特性可用伏安特性曲線表示

SCR工作在第I象限，SCR可以通過觸發(fā)信號從正向阻斷狀態(tài)切換到導通狀態(tài)。正向轉折電壓過壓，漏電會劇增，器件開通。門極觸發(fā)電流增大，正向轉折電壓會降低。

SCR工作在第III象限,SCR反向偏置，只有很小的反向漏電流。當反向電壓到擊穿電壓后。反向電流劇增，SCR可能會發(fā)熱損壞。

SCR等效電路

正觸發(fā)電流IG可以正向流過NPN管，控制Ic(NPN) 的電流,Ic(NPN)控制Ic(PNP)。兩個晶體管的電流增益α都隨著電流的增加而增加。IG足夠高，使得電流增益之和變?yōu)棣罭PN + αPNP ≥ 1，晶閘管“觸發(fā)”，特性曲線從“正向阻斷”狀態(tài)變?yōu)椤皩ā睜顟B(tài)。

如果正向電流達到鎖存電流i1，即使觸發(fā)電流被移除，晶閘管也保持在導通狀態(tài)。如果隨后正向電流下降到保持電流IH以下，晶閘管返回正向阻斷狀態(tài)。

動態(tài)特性:

工作波形

Ig: 門極觸發(fā)信號 IA: SCR電流 UAK: SCR偏置電壓

開通過程：

td開通延遲時間0.5us1.5us 上升時間tr 0.5us3us 開通時間Ton=td+tr SCR一般開通時間大約6us。

關斷過程：

trr 反向恢復時間 tgr正向恢復時間。關斷時間Toff=trr+tgr

SCR一關斷時間大約幾百個us。

觸發(fā)動態(tài)過程：

SEMIKRON觸發(fā)500安培電流時SCR芯片內電流密度分布仿真

在觸發(fā)過程開始時，電流密度最初在柵極區(qū)域下急劇增加，并在1us和4us之間達到最大值(第三和第四幅圖像)。從第五幅圖像開始，開始擴展到整個芯片區(qū)域。在這個模型中，大約50us(第八幅圖像)后，整個晶閘管被觸發(fā)。此時，電流密度幾乎均勻地分布在表面上。

這種低的擴展速度會導致非常高的電流密度和柵極的強烈局部發(fā)熱，這取決于負載電流斜率，負載電流斜率受外部電路的限制。SCR容性負載時，經(jīng)常因為di/dt損壞。

幾個不予許觸發(fā)的條件：

不允許通過向柵極提供電流之外的方式觸發(fā)SCR

不允許觸發(fā)的極限是(正向)關斷狀態(tài)電壓(dv/dt)cr的臨界上升速率

不允許觸發(fā)在反向阻斷階段(伏安特性曲線的第III象限)。觸發(fā)電流導致反向電流大幅增加，從而導致SCR增加關斷損耗。

不允許的觸發(fā)導致的最終破壞性故障模式是di/dt(臨界)故障。

di/dt與工作條件的關系：

di/dt能力隨著Tvj（結溫）或VD（工作電壓）的增加而降低。di/dt能力也隨著觸發(fā)電流IG、diG/dt或觸發(fā)脈沖持續(xù)時間tp的增加而增加。