快速晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理

　　工作原理：

　　快速晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理與普通晶閘管相同，但在設計與制造中采取了特殊措施以減少開關耗散功率。通常采用增加門極－陰極周界長度、減薄基區(qū)厚度的辦法,增加初始導通面積，提高dI/dt耐量和提高擴展速度；采用陰極短路點、非對稱結(jié)構(gòu)、摻金、鉑或用電子、快中子輻照技術等辦法降低少子壽命，提高dV/dt耐量,降低關斷時間。80年代，快速晶閘管已做到通態(tài)平均電流1000A，耐壓2500V，關斷時間30微秒。

　　一種對工作頻率有明確標定的快速晶閘管則稱為高頻晶閘管（中國型號為KG）。例如KG50（20kHz）,表示該高頻管的標稱工作頻率為20kHz，通態(tài)平均電流為50A（20kHz下正弦半波平均電流值）。80年代中期,中國已能生產(chǎn)KG100(20kHz)和KG200(10kHz)，耐壓為1～1.2kV的高頻晶閘管。

　　快速晶閘管采取的特殊措施，在一定程度上降低了靜態(tài)特性（如升高了通態(tài)壓降），故限制了它直接工作于更高頻率的大功率電子設備。為滿足更高頻率下工作對晶閘管提出的特殊要求，開發(fā)了門極輔助關斷晶閘管、可關斷晶閘管等。

　　結(jié)構(gòu)設計：

　　快速晶閘管基本結(jié)構(gòu)與普通晶閘管類似，只是為了適應中頻應用的特點，其門極圖形的設計更為復雜。由于采用了特殊的工藝降低了壽命，快速晶閘管開關特性得到很大改善，關斷時間大大縮短，但這不利于器件通態(tài)特性，浪涌電流等性能。這些矛盾要在器件設計時總體考慮，使用者也應根據(jù)實際應用情況選擇具體參教要求。國內(nèi)最高規(guī)格的快速晶閘管是直徑達125mm的KK500A/3000V，其關斷時間小于60微秒。

　　快速晶閘管的通態(tài)峰值電壓明顯高于同規(guī)格的普通晶閘管，其通態(tài)損耗也明顯大于同規(guī)格的普通晶閘管。隨著工作額率的提高，開關損耗在器件總損耗中占主要地位。這些影響了器件在較高頻率使用時的通流能力。

　　快速晶閘管承受通態(tài)臨界電流上升率及斷態(tài)臨界電壓上升率的能力強，否則，在高頻應用時極易發(fā)生di/dt損壞關斷失敗。