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MOS控制晶闸管(MOS-Controlled Thyristor)是一个用场效元管驱动的晶闸管，它可以通过对MOS栅极施加一个短暂的电压脉冲来进行开关。该器件具有一种微电子结构。在同一块芯片上并联了数以千计的微电子元件。这种电子结构比较复杂。图3-12给出MCT的等效电路和图形符号。它通过在栅极施加一个相对阳极的负电压脉冲而开通，关断时则施加正电压脉冲。MCT具有类似晶闸管的PNPN结构，其中的PNP和NPN晶体管组件以正反馈方式连接，如图3-12 (a)所示。然而，不像晶闸管，MCT具有单极性（或非对称）电压阻断能力。如果MCT的栅极相对阳极为负，那么在P-FET中就会感应出一个P沟道，这就导致NPN晶体管的正向偏置。MCT同时还正向偏置了PNP晶体管，而器件由于正反馈效应而进入饱和。在导通时，压降大约为1V（和晶闸管类似）。如果栅极相对阳极为正，那么N-FET将饱和，并把PNP晶体管的发射极一基极PN结短路。这将破坏维持晶闸管导通的正反馈环，器件将被关断。MCT的关断仅依靠复合效应，因此MCT的拖尾时间比较长。该器件的关断安全工作区(SOA)有限，因此在MCT变流器中，缓冲电路是必需的。最近，该器件被用于“软开关”变频器，这种变频器不需考虑SOA。 图3-12 MCT的等效电路及其图形符号 (a)等效电路；(b)图形符号 MCT与其他电力电子器件的比较：MCT可以和具有相似电压及电流额定值的电力MOSFEF.电力BJT和IGBT进行比较。器件的工作模式可以在通态、断态和瞬态条件下进行比较。比较是简单而全面的。 在同样的电流容量下，MCT的电流密度比IGBT大约高出70%。在导通状态，MCT的导通压降比其他器件更低。这归功于MCT的元胞尺寸更小和MCT中的SCR不存在发射极短路现象。在小电流时，MCT具有负温度系数；在大电流时，温度系数变为正值。图3-13表示导通压降是电流密度的函数。一个50A的MCT的正向压降在25℃时约为1. 1V，同样条件下IGBT的正向压降超过2. 5V。电力MOSFET的等效压降则变高。然而，电力MOSFET的延迟时间(30ns)比MCT (300ns)小得多。电力MOSFET的开通过程比MCT或IGBT快得多，因此，和导通损耗相比，开关损耗可以忽略不计。在感性开关电路中，IG-BT的开通被延缓，以控制续流二极管的反向恢复。可以制造出具有多种阻断电压的MCT。MCT的关断速度比当初预计的更快。据报道，第二代MCT的开通性能比第一代器件更好。尽管第一代MCT的关断时间比IGBT长，比较新的MCT采用更大的扩散剂量后，关断时间明显缩短。现在，对IGBT的充分开发利用使得IGBT在开关电源(SMPS)中可以在150kHz工作。MCT的关断延迟时间和下降时间比电力MOSFET更长，并且随温度增加。开关频率超过200kHz后，电力MOSFET更有吸引力，它的关断损耗在三种器件中最小。 图3-13 导通角与电流密度曲线 MCT的关断安全工作区(SOA)不如IGBT。MCT的完全开关电流只是在50%～60%击穿电压额定值时有效，而IGBT的完全开关电流在80%击穿电压额定值时仍然有效。有必要采用容性缓冲电路来调整MCT的关断轨迹。即使一个小电容器也可以改善MCT的SOA。 |
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来自： 昵称66042021 > 《待分类》
