傳統(tǒng)硅基可控硅仍是市場主流,如ONSemiconductor的MC3043。但碳化硅(SiC)可控硅如ROHM的SCS220KG已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,其耐溫可達(dá)200℃以上,開關(guān)損耗降低60%,特別適合新能源汽車OBC(車載充電機(jī))。不過,SiC器件的導(dǎo)通電阻(Ron)目前仍比硅基高30%,且價(jià)格昂貴(約10倍)。氮化鎵(GaN)可控硅尚處實(shí)驗(yàn)室階段,但理論開關(guān)頻率可達(dá)MHz級。材料選擇需綜合評估系統(tǒng)效率、散熱條件和成本預(yù)算,當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域仍以優(yōu)化后的硅基方案(如場終止型FS-IGBT混合模塊)為主流過渡方案。 可控硅按控制方式分類,分為單向可控硅和雙向可控硅。SEMIKRON西門康可控硅模塊
通用型可控硅如WeEn的BTA41600B(16A/600V)覆蓋80%的工業(yè)需求。而**型號則針對特定場景優(yōu)化:汽車級可控硅如Vishay的VS-40TPS12通過AEC-Q101認(rèn)證,振動(dòng)耐受達(dá)50G;醫(yī)療級器件如ISOCOM的CNY65光耦TRIAC滿足60601-1安規(guī)標(biāo)準(zhǔn);**級產(chǎn)品如Microsemi的MCR706采用金線鍵合和陶瓷密封,可在-55℃~+150℃極端環(huán)境工作。近年來興起的IoT**可控硅(如SiliconLabs的SI4065)集成無線控制接口,可直接通過Zigbee信號觸發(fā),用于智能家居的無線開關(guān)。 混合可控硅哪里便宜可控硅模塊的觸發(fā)方式有直流、脈沖和交流等。
單向可控硅(Silicon Controlled Rectifier,SCR)是**基礎(chǔ)的可控硅類型,其重要特點(diǎn)是只允許電流單向流動(dòng),即從陽極(A)到陰極(K)。這種器件通過門極(G)觸發(fā)后,只有在正向偏置條件下才能維持導(dǎo)通,反向時(shí)則完全阻斷。SCR廣泛應(yīng)用于直流電路或交流半波整流,如電鍍電源、電池充電器等場景。典型型號如2N5060(1A/100V)和TYN612(12A/600V)。相比之下,雙向可控硅(TRIAC)可視為兩個(gè)反向并聯(lián)的SCR,能同時(shí)控制交流電的正負(fù)半周。這種特性使其成為交流調(diào)光、電機(jī)調(diào)速等應(yīng)用的理想選擇,如BT136(4A/600V)和BTA41(40A/800V)。從結(jié)構(gòu)上看,TRIAC雖然集成度更高,但其開關(guān)速度和dv/dt耐受能力通常略遜于SCR。
單向可控硅基礎(chǔ)剖析單向可控硅,作為一種重要的半導(dǎo)體器件,在電子領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。從結(jié)構(gòu)上看,它是由四層半導(dǎo)體材料構(gòu)成,呈現(xiàn)出 PNPN 的交替排列方式,這種結(jié)構(gòu)形成了三個(gè) PN 結(jié)。基于此,從外層的 P 層引出陽極 A,N 層引出陰極 K,中間的 P 層引出控制極 G 。其電路符號類似二極管,不過多了一個(gè)控制極 G 。在工作原理上,當(dāng)陽極 A 與陰極 K 間施加正向電壓,且控制極 G 也加上正向電壓時(shí),單向可控硅導(dǎo)通。一旦導(dǎo)通,即便控制極電壓消失,只要陽極電流維持在一定值以上,它仍會(huì)保持導(dǎo)通狀態(tài)。只有陽極電流小于維持電流,或者陽極電壓變?yōu)榉聪颍艜?huì)關(guān)斷。正是這種獨(dú)特的導(dǎo)通與關(guān)斷特性,使得單向可控硅在眾多電路中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
可控硅門極電阻電容可優(yōu)化觸發(fā)波形,減少損耗。
Infineon英飛凌的雙向可控硅是其產(chǎn)品系列中的明星之一,具備諸多獨(dú)特優(yōu)勢。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,它采用了先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝,優(yōu)化了內(nèi)部的PN結(jié)結(jié)構(gòu),使得雙向?qū)ㄐ阅芨臃€(wěn)定。在交流電路控制方面,英飛凌雙向可控硅的觸發(fā)靈敏度極高,能夠在極短時(shí)間內(nèi)響應(yīng)觸發(fā)信號,實(shí)現(xiàn)電路的快速導(dǎo)通與關(guān)斷。這一特性在燈光調(diào)光系統(tǒng)中體現(xiàn)得淋漓盡致,通過精確控制雙向可控硅的導(dǎo)通角,能夠?qū)崿F(xiàn)燈光亮度的平滑調(diào)節(jié),避免了傳統(tǒng)調(diào)光方式中可能出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象。而且,英飛凌雙向可控硅的耐壓能力出色,能夠適應(yīng)不同電壓等級的交流電路,從常見的220V市電到工業(yè)用的高壓交流電路,都能穩(wěn)定工作,拓寬了其應(yīng)用范圍。 可控硅模塊型號中的字母數(shù)字表示電壓電流等級、功能特性、制造商等信息 。西門康賽米控可控硅咨詢電話
可控硅模塊的耐壓范圍通常為幾百至幾千伏。SEMIKRON西門康可控硅模塊
按功率等級分類:小信號與大功率可控硅小信號可控硅的額定電流通常小于1A,如NXP的BT169D(0.8A/600V),主要用于電子電路的過壓保護(hù)或邏輯控制。這類器件常采用SOT-23等微型封裝,門極觸發(fā)電流可低至1mA。中等功率器件(1-100A)如Littelfuse的S8025L(25A/800V)是家電控制的主流選擇。而大功率可控硅(>100A)幾乎全部采用模塊化設(shè)計(jì),例如Westcode的S70CH(700A/1800V)采用平板壓接結(jié)構(gòu),需配套水冷系統(tǒng)。特別地,在超高壓領(lǐng)域(>6kV),如ABB的5STP30N6500(3000A/6500V)采用串聯(lián)芯片技術(shù),用于軌道交通牽引變流器。功率等級的選擇需同時(shí)考慮RMS電流和浪涌電流(如電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的10倍過載)。 SEMIKRON西門康可控硅模塊