免缓冲器双向可控硅

引言

    长期以来双向可控硅的低值dV/dt、dI/dt是令人感到不快的事，这使得在通常情况下连接电感性负载时都必须使用缓冲器（如图1）否则可控硅无法正常关断。这一现实也造就了一些生产电容器的厂家，如英国的Norfolk Capacitors Limited就以专为可控硅提供缓冲器而著称。

    在某些场合下人们用单向可控硅的反向并联（见图2）可以免去缓冲器，因为在关断瞬间dV/dt是加在一只“休息”了半个周期的可控硅上的，此时该可控硅所承受的dV/dt基本上是断态dV/dt，而单向可控硅的断态dV/dt通常是高于双向可控硅的换向dV/dt的。且门极分流电阻R也可提高可控硅的现场dV/dt值。

新产品

    单向可控硅的反向并联启发了人们制造高dV/dt、dI/dt值双向可控硅的想法。据笔者了解，从1995年起，STMicroelectronics、Philips Semiconductors就分别推出了自己的高dV/dt值器件。ON Semiconductor在2000年7月推出MAC16HC。普通双向可控硅也是由两只反向并联的单向可控硅构成的。但在制造上它是两只可控硅集成在同一硅片上的，而新的可控硅则尽量把它们分开。只把两只分立元件简单地放在一起还不能使门极尽量保持现有可控硅的4象限触发特性，因此需要有新的门极构造。此外为提高普通可控硅dV/dt值的发射极短路技术也被采用。图3是这些器件的内部等效电路。表一列出了其中的一些型号的数据，相关的型号很多，数据使用的环境也不同，详细请浏览相关网站Website：st.com、semiconductor.philips.com、onsemi.com。值得注意的是这些器件的数据中并不标明换向的dV/dt而是断态的dV/dt，且一般门极制造得敏感，其dV/dt就降低，可以看出这些数据较普通可控硅高很多。多数人称这些器件为免缓冲器双向可控硅（Snubberless TRIAC），也有人称它们为高换向电压双向可控硅（High Commutation TRIAC）。由于在结构上所做的改变，免缓冲器双向可控硅是不接受第4象限触发（即MT1、G为正，MT2为负）的。而这也恰是普通双向可控硅所很少用的。因此，在一般情况下免缓冲器双向可控硅可在不改变原来线路的条件下直接替换普通双向可控硅及其缓冲器（图4是典型应用）。这一特性也使得这些器件被称为3象限触发器件（3-Quadrant TRIAC）。注意，并非所有3象险触发器件都具有高值dV/dt。为了平衡器件的换向性能和触发灵敏度的需求，厂商们也设计出了可由逻辑电平驱动但dV/dt达不到通常免缓冲器可控硅要求的3象限器件，如BTA204X的DEF系列的dV/dt是20-50V/μS，而触发电流可达5-20mA。可供用户在换向要求不苛刻，如电流电压相位差不大的场合免缓冲器或有缓冲器而提高可靠性使用。

结语

    作为较新的产品，免缓冲器双向可控硅的价格较同样规格的普通产品的价格略高。如Avnet BT137-800的2.5K报0.448美元、BTA208X-800B的2.5K报0.526美元，MAC16HC的建仪零售价是0.65美元。预计免缓冲器双向可控硅将在节省器件、节省空间、减轻重量、节省缓冲器成本、高附加值的产品中最先得到应用，而其能否取代传统产品则取决于成本的进一步降低。

表1