快速晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理

　　工作原理：

　　快速晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理與普通晶閘管相同，但在設(shè)計(jì)與制造中采取了特殊措施以減少開關(guān)耗散功率。通常采用增加門極－陰極周界長度、減薄基區(qū)厚度的辦法,增加初始導(dǎo)通面積，提高dI/dt耐量和提高擴(kuò)展速度；采用陰極短路點(diǎn)、非對(duì)稱結(jié)構(gòu)、摻金、鉑或用電子、快中子輻照技術(shù)等辦法降低少子壽命，提高dV/dt耐量,降低關(guān)斷時(shí)間。80年代，快速晶閘管已做到通態(tài)平均電流1000A，耐壓2500V，關(guān)斷時(shí)間30微秒。

　　一種對(duì)工作頻率有明確標(biāo)定的快速晶閘管則稱為高頻晶閘管（中國型號(hào)為KG）。例如KG50（20kHz）,表示該高頻管的標(biāo)稱工作頻率為20kHz，通態(tài)平均電流為50A（20kHz下正弦半波平均電流值）。80年代中期,中國已能生產(chǎn)KG100(20kHz)和KG200(10kHz)，耐壓為1～1.2kV的高頻晶閘管。

　　快速晶閘管采取的特殊措施，在一定程度上降低了靜態(tài)特性（如升高了通態(tài)壓降），故限制了它直接工作于更高頻率的大功率電子設(shè)備。為滿足更高頻率下工作對(duì)晶閘管提出的特殊要求，開發(fā)了門極輔助關(guān)斷晶閘管、可關(guān)斷晶閘管等。

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

　　快速晶閘管基本結(jié)構(gòu)與普通晶閘管類似，只是為了適應(yīng)中頻應(yīng)用的特點(diǎn)，其門極圖形的設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。由于采用了特殊的工藝降低了壽命，快速晶閘管開關(guān)特性得到很大改善，關(guān)斷時(shí)間大大縮短，但這不利于器件通態(tài)特性，浪涌電流等性能。這些矛盾要在器件設(shè)計(jì)時(shí)總體考慮，使用者也應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況選擇具體參教要求。國內(nèi)最高規(guī)格的快速晶閘管是直徑達(dá)125mm的KK500A/3000V，其關(guān)斷時(shí)間小于60微秒。

　　快速晶閘管的通態(tài)峰值電壓明顯高于同規(guī)格的普通晶閘管，其通態(tài)損耗也明顯大于同規(guī)格的普通晶閘管。隨著工作額率的提高，開關(guān)損耗在器件總損耗中占主要地位。這些影響了器件在較高頻率使用時(shí)的通流能力。

　　快速晶閘管承受通態(tài)臨界電流上升率及斷態(tài)臨界電壓上升率的能力強(qiáng)，否則，在高頻應(yīng)用時(shí)極易發(fā)生di/dt損壞關(guān)斷失敗。