дке вимкнення, яке досягається як зміною принципу управління, так і вдосконаленням конструкції приладу. Швидке вимкнення реалізується перетворенням тиристорної структури в транзисторну при замиканні приладу, що робить прилад нечутливим до ефекту du/dt. GCT у фазах включення, що проводить і блокуючого стану управляється також, як і GTO. При виключенні управління GCT має дві особливості: струм управління Ig дорівнює або перевершує анодний струм Ia (для тиристорів GTO Ig менше в 3 - 5 разів); керуючий електрод має низьку індуктивністю, що дозволяє досягти швидкості наростання струму управління dig/dt, рівної 3000 А/мкс і більше (для тиристорів GTO значення dig/dt становить 30-40 А/мкс). На рис.2.11 показано розподіл струмів в структурі тиристора GCT при виключенні приладу. Як вказувалося, процес включення подібний включенню тиристорів GTO. Процес вимикання відмінний. Після подачі негативного імпульсу управління (-Ig) рівного по амплітуді величиною анодного струму (Ia), весь прямий струм, що проходить через прилад, відхиляється в систему управління і досягає катода, минаючи перехід j3 (між областями p і n). Перехід j3 зміщується у зворотному напрямку, і катодний транзистор npn закривається. Подальше вимикання GCT аналогічно виключенню будь-якого біполярного транзистора, що не вимагає зовнішнього обмеження швидкості наростання прямого напруги du/dt і, отже, допускає відсутність снабберной ланцюжка.
Рис. 2.11. Розподіл струмів в структурі тиристора GCT при виключенні
Зміна конструкції GCT пов'язано з тим, що динамічні процеси, що виникають в приладі при виключенні, протікають на один - два порядки швидше, ніж в GTO. Так, якщо мінімальний час виключення і блокуючого стану для GTO становить 100 мкс, для GCT ця величина не перевищує 10 мкс. Швидкість наростання струму управління при виключенні GCT становить 3000 А/мкс, GTO - не перевищує 40 А/мкс.
Щоб забезпечити високу динаміку комутаційних процесів, змінили конструкцію виведення керуючого електрода і з'єднання приладу з формувачем імпульсів системи управління. Висновок виконаний кільцевим, оперізувальний прилад по колу. Кільце проходить крізь керамічний корпус тиристора і контактує: всередині з осередками керуючого електрода; зовні - з пластиною, що з'єднує керуючий електрод з формувачем імпульсів.
2.2.3 Тиристори IGCT
Завдяки концепції жорсткого управління (тонке регулювання легуючих профілів, мезатехнологія, протонів і електронів опромінення для створення спеціального розподілу контрольованих рекомбінаційних центрів, технологія так званих прозорих або тонких емітерів, застосування буферного шару в n - базової області та ін.) вдалося добитися значного поліпшення характеристик GTO при виключенні.
Наступним великим досягненням в технології жорстко керованих GTO (HD GTO) з точки зору приладу, управління та застосування стала ідея керованих приладів базуються на новому запираемом тиристорі з інтегрованим блоком управління (драйвером) (англ. IntegratedGate-CommutatedThyristor (IGCT)). Завдяки технології жорсткого управління рівномірний перемикання збільшує область безпечної роботи IGCT до меж, обмежених лавинним пробоєм, тобто до фізичних можливостей кремнію. Не потрібно ніяких захисних ланцюгів від перевищення du/dt. Поєднання з поліпшеними показниками втрат потужності дозволило знайти нові області застосування в кілогерцовому діапазоні. Потужність, необхідна для управління, знижена в 5 разів у порівнянні зі стандартними GTO, в основному за рахунок прозорої конструкції анода.
Нове сімейство приладів IGCT, з монолітними інтегрованими високо потужними діодами було розроблено для застосування в діапазоні 0,5 - 6 МВ * А. При існуючій технічної можливості послідовного і паралельного з'єднання прилади IGCT дозволяють нарощувати рівень потужності до декількох сотень мегавольт - ампер.
При інтегрованому блоці управління катодний струм знижується до того, як анодна напруга починає збільшуватися. Це досягається за рахунок дуже низької індуктивності ланцюга керуючого електрода, реалізованої за рахунок коаксіального з'єднання керуючого електрода в поєднанні з багатошаровою платою блоку управління. У результаті стало можливим досягти значення швидкості вимикаємо струму 4 кА/мкс. При напрузі управління UGK=20 В. коли катодний струм стає рівним нулю, що залишився анодний струм переходить в блок управління, який має в цей момент низький опір. За рахунок цього споживання енергії блоком управління мінімізується.
Працюючи при жорсткому управлінні, тиристор переходить при замиканні з pnpn стану в pnp режим за 1 мкс. Вимкнення відбувається повністю в транзисторному режимі, усуваючи всяку можливість виникнення триггерного ефекту.
Зменшення товщини приладу до...
