原標(biāo)題：大功率二極管晶閘管知識(shí)連載——損耗

大功率二極管晶閘管的損耗是評(píng)估其性能和應(yīng)用效果的重要指標(biāo)之一。以下是對(duì)大功率二極管晶閘管損耗的詳細(xì)分析：

一、損耗分類

對(duì)于大功率二極管和晶閘管而言，其損耗主要分為以下幾類：

1. 通態(tài)損耗（PT或PF）：在二極管或晶閘管處于正向?qū)顟B(tài)下，通過(guò)器件的正向壓降與正向電流的乘積所產(chǎn)生的損耗。這是器件在正常工作狀態(tài)下最主要的損耗之一。

2. 斷態(tài)損耗（PD或PR）：在二極管或晶閘管處于反向截止或正向阻斷狀態(tài)下，由反向漏電流和反向截止電壓（或正向阻斷電壓）引起的損耗。這類損耗通常較小，但在某些應(yīng)用場(chǎng)合下也不容忽視。

3. 開通損耗（PTT或PFT）：二極管或晶閘管從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的損耗。這主要是由于載流子存儲(chǔ)效應(yīng)和載流區(qū)域的延遲傳輸造成的。

4. 關(guān)斷損耗（PRQ）：二極管或晶閘管從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪蚪刂範(fàn)顟B(tài)時(shí)所產(chǎn)生的損耗。這同樣是由載流子存儲(chǔ)效應(yīng)造成的，并取決于反向延遲電流、反向斷態(tài)電壓幅值和上升率等因素。

5. 控制損耗（晶閘管特有）：對(duì)于晶閘管而言，還存在由于門極電流在門極和陰極之間流動(dòng)而轉(zhuǎn)化為熱量的電能損耗，即控制損耗。它分為門極峰值功耗PGM和門極平均功耗PGAV。

二、損耗計(jì)算

1. 通態(tài)損耗計(jì)算：

• 晶閘管：PTAV = VT(TO) × ITAV + rT × I2TRMS = VT(TO) × ITAV + rT × I2TAV × F2

• 二極管：PFAV = VF(TO) × IFAV + rT × I2FRMS = VF(TO) × IFAV + rT × I2FAV × F2
  其中，VT(TO)和VF(TO)分別為晶閘管和二極管在特定溫度下的通態(tài)電壓，ITAV和IFAV分別為通態(tài)電流的平均值，rT為等效電阻，I2TRMS和I2FRMS分別為通態(tài)電流的均方根值，F(xiàn)為頻率。

2. 開關(guān)損耗計(jì)算：

• 平均開關(guān)損耗隨通態(tài)電流在開通和關(guān)斷時(shí)的上升率和下降率以及重復(fù)頻率的增加而增加。對(duì)于阻斷電壓≤2200V的中等尺寸晶閘管和二極管以及高達(dá)60Hz電網(wǎng)頻率的應(yīng)用，開關(guān)損耗與通態(tài)損耗相比通?？梢院雎圆挥?jì)。但對(duì)于高阻斷電壓或大尺寸的半導(dǎo)體器件，在計(jì)算時(shí)需要考慮關(guān)斷損耗。

3. 控制損耗計(jì)算：

• 控制損耗主要針對(duì)晶閘管，由門極電流和門極電壓的乘積決定。門極峰值功耗PGM為門極電流和門極電壓峰值的乘積，門極平均功耗PGAV為門極功耗的周期平均值。

三、損耗影響與應(yīng)對(duì)措施

1. 損耗對(duì)器件性能的影響：損耗會(huì)導(dǎo)致器件發(fā)熱，進(jìn)而影響其工作效率和可靠性。長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境下會(huì)加速器件的老化過(guò)程，縮短使用壽命。

2. 應(yīng)對(duì)措施：

• 選擇合適的散熱方式以降低器件溫度。

• 優(yōu)化電路設(shè)計(jì)以減少不必要的損耗。

• 選用具有低損耗特性的器件型號(hào)。

• 在高損耗場(chǎng)合下采用并聯(lián)或串聯(lián)等方式分散損耗。

綜上所述，大功率二極管晶閘管的損耗是其性能評(píng)估和應(yīng)用效果分析的重要方面。通過(guò)合理的損耗分類、準(zhǔn)確的損耗計(jì)算和有效的應(yīng)對(duì)措施可以降低器件損耗提高電路效率和使用壽命。