储能微网应用SCR选型设计（2）

SCR工作特性：

SCR只有开通和关断两种工作状态，具有开关特性。这种特性需要一定条件才能转换。SCR导通后门极失去控制作用，所以被称为半控器件。

静态工作特性：

静态工作特性可用伏安特性曲线表示

SCR工作在第I象限，SCR可以通过触发信号从正向阻断状态切换到导通状态。正向转折电压过压，漏电会剧增，器件开通。门极触发电流增大，正向转折电压会降低。

SCR工作在第III象限,SCR反向偏置，只有很小的反向漏电流。当反向电压到击穿电压后。反向电流剧增，SCR可能会发热损坏。

SCR等效电路

正触发电流IG可以正向流过NPN管，控制Ic(NPN) 的电流,Ic(NPN)控制Ic(PNP)。两个晶体管的电流增益α都随着电流的增加而增加。IG足够高，使得电流增益之和变为αNPN + αPNP ≥ 1，晶闸管“触发”，特性曲线从“正向阻断”状态变为“导通”状态。

如果正向电流达到锁存电流i1，即使触发电流被移除，晶闸管也保持在导通状态。如果随后正向电流下降到保持电流IH以下，晶闸管返回正向阻断状态。

动态特性:

工作波形

Ig: 门极触发信号 IA: SCR电流 UAK: SCR偏置电压

开通过程：

td开通延迟时间0.5us1.5us 上升时间tr 0.5us3us 开通时间Ton=td+tr SCR一般开通时间大约6us。

关断过程：

trr 反向恢复时间 tgr正向恢复时间。关断时间Toff=trr+tgr

SCR一关断时间大约几百个us。

触发动态过程：

SEMIKRON触发500安培电流时SCR芯片内电流密度分布仿真

在触发过程开始时，电流密度最初在栅极区域下急剧增加，并在1us和4us之间达到最大值(第三和第四幅图像)。从第五幅图像开始，开始扩展到整个芯片区域。在这个模型中，大约50us(第八幅图像)后，整个晶闸管被触发。此时，电流密度几乎均匀地分布在表面上。

这种低的扩展速度会导致非常高的电流密度和栅极的强烈局部发热，这取决于负载电流斜率，负载电流斜率受外部电路的限制。SCR容性负载时，经常因为di/dt损坏。

几个不予许触发的条件：

不允许通过向栅极提供电流之外的方式触发SCR

不允许触发的极限是(正向)关断状态电压(dv/dt)cr的临界上升速率

不允许触发在反向阻断阶段(伏安特性曲线的第III象限)。触发电流导致反向电流大幅增加，从而导致SCR增加关断损耗。

不允许的触发导致的最终破坏性故障模式是di/dt(临界)故障。

di/dt与工作条件的关系：

di/dt能力随着Tvj（结温）或VD（工作电压）的增加而降低。di/dt能力也随着触发电流IG、diG/dt或触发脉冲持续时间tp的增加而增加。