將半導體整流器的晶閘管與換流電路集成——什么是晶閘管模塊

時間：2024/7/9閱讀：384

什么是晶閘管模塊？

晶閘管模塊是將半導體整流器的一種晶閘管與換流電路等根據用途集成在一起的產品，以模塊規格使其易于使用。

當您想要在電路中包含一個響應輸入信號的開關機制時使用。一般來說，它們經常在電路設計中作為繼電器元件并入，并且二極管和三端雙向可控硅開關元件具有類似的行為。

根據要實現的處理，您可以使用為輸入信號提供不同輸出的不同模塊來控制各種輸入所需的輸出。

晶閘管模塊應用廣泛，包括大功率逆變電路中的浪涌電流預防、工業設備中的功率控制以及電動火車電機控制。它起著開關的作用，一旦導通，它就會繼續導通，直到當時產生的電流消失，這就是為什么它被納入需要利用這一特性的電路設計中。

例如，晶閘管通常用于相機閃光燈。按下開關的瞬間閃光燈就會發光，并且必須持續發光直到電荷放電。

當試圖僅用一個觸點打開/閉合來表達這種運動時，可以使用晶閘管模塊輕松實現它。

晶閘管模塊的原理是將晶閘管（一種通過施加柵極偏壓來工作的整流元件）集成到具有良好散熱性的封裝和關斷柵極的換流電路中，以便在發生故障時輕松中斷電路。處理大電流的設備是為了使其易于使用。

晶閘管的內部結構是在二極管上加上一個稱為柵端子的端子，其特點是四層PNPN結構。晶閘管具有這樣的特性：除非在電路中從陽極側向陰極側施加正偏壓且柵極電流流動，否則晶閘管不會導通。

一旦柵極電流流過，它就會像二極管一樣導通，并繼續導通，直到從陽極側到陰極側的偏壓變為負值或柵極電流變為0。順便說一句，晶閘管僅在單向偏置時導通，但如果要在柵極電流逆向雙向偏置時工作，則使用雙向安裝晶閘管結構的雙向可控硅。

在交流操作中能夠在過零時可靠關斷柵極的晶閘管在直流操作中導通后就無法關斷柵極。在這種情況下，通常使用稱為換向電路的電路。

換流電路是與主線并聯有換流晶閘管、RC電路等，接通柵極偏壓以吸收來自主線的電流的電路。該電路常用于高功率應用。

兩者都是帶有換相電路的晶閘管器件；GTO是“Gate Turn Off"的縮寫，GCT是“Gate Commutated Turn off"的縮寫。例如，在GTO的情況下，通過使負電流通過柵極，可以提取陽極和陰極之間的自由電子，從而關閉電流。

但必須保證足夠的電流容量，需要大電流的門電路來關斷柵極。

盡管晶閘管模塊仍廣泛用作功率模塊的一部分，但其地位正逐漸被高性能IGBT模塊和SiC-MOSFET取代，而后者已成為下一代功率器件的主流。

然而，在處理鐵路車輛和大功率的領域，模塊仍然是必要的。例如，也有利用晶閘管模塊來控制IGBT模塊I am的極大浪涌電流的復合模塊化產品。