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场效应可控晶闸管

为降低经典晶闸管器件的“驱动”(栅极触发电流)要求而设计的两种相对较新的技术是 MOS 门控晶闸管和 MOS 可控晶闸管,即 MCT。

MOS 门控晶闸管

MOS 门控晶闸管使用 MOSFET 通过标准晶闸管结构的上 (PNP) 晶体管启动导通,从而触发器件。由于 MOSFET 需要微不足道的电流来“驱动”(使其饱和),这使得整个晶闸管非常容易触发:(下图)

MOS门控晶闸管等效电路

鉴于普通 SCR 很容易“驱动”,因此使用更灵敏的器件(MOSFET)来启动触发的实际优势值得商榷。此外,现在在晶闸管的栅极输入端放置一个 MOSFET 使其不可能 通过反向触发信号将其关闭。只有低电流压降才能使该器件在锁存后停止导通。

MOS 可控晶闸管

一个可以说价值更高的设备将是一个完全可控的晶闸管,由此一个小的门控信号既可以触发晶闸管,又可以迫使它关闭。这样的器件确实存在,它被称为MOS 可控晶闸管 , 或 MCT .它使用一对连接到公共栅极端子的 MOSFET,一个用于触发晶闸管,另一个用于“解除触发”。

MOS 控晶闸管 (MCT) 等效电路

正栅极电压(相对于阴极)打开上部(N 沟道)MOSFET,允许基极电流通过上部 (PNP) 晶体管,从而将晶体管对锁定在“导通”状态。一旦两个晶体管都完全锁存,阳极和阴极之间几乎没有电压降,只要受控电流超过最小(保持)电流值,晶闸管就会保持锁存。但是,如果施加负栅极电压(相对于阳极,其电压与锁存状态下的阴极几乎相同),下部 MOSFET 将导通并在下部 (NPN) 晶体管的基极之间“短路”和发射极端子,从而迫使它截止。一旦NPN三极管截止,PNP三极管将失去导通状态,整个晶闸管关断。栅极电压可以完全控制通过 MCT 的传导:打开和关闭它。

不过,该设备仍然是晶闸管。如果在栅极和阴极之间施加零电压,则两个 MOSFET 都不会导通。因此,双极晶体管对将保持其上次处于的任何状态(滞后)。因此,栅极的一个短暂正脉冲将打开 MCT,一个短暂的负脉冲迫使其关闭,并且没有施加的栅极电压让它保持在它已经处于的任何状态。本质上,MCT 是 IGBT 的锁存版本(绝缘栅双极晶体管)。

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