光控晶闸管
发布时间:2013/5/27 9:24:37 访问次数:1496
光控晶闸管(LTT,Light Triggered Thyristor)叉称E6B2-CWZ6C 100P/R光触发晶闸管,它是一种以光信号代替电信号来进行触发导通的特殊触发型晶闸管,其伏安特性曲线与普通晶闸管完全一样,只是触发方式不同。而由于它采用光信号触发,避免了主回路对控制回路的干扰,适用于要求信号源与主回路高度绝缘的大功率高压装置,如高压直流输电装置、高压核聚变装置等。
光触发原理如图6-87所示,一个处在正向偏置下的光控晶闸管,j2结为反向偏置。当具有一定波长的光通过光照窗口射入其有效面积上时,其中的一部分光子被半导体表面反射回去,大部分光子进入PNPN结构的内部,并通过光激发产生电子.空穴对,这里假设它们的能量是大于禁带宽度的。于是,在集电结j2势垒区中产生的电子.空穴对瞬间(<10_9s)被电场分开,空穴被输送到P基区,而电子被输送到N基区,于是,两个基区都分别得到了多数载流子电流。所以,在光路接通瞬间,在两个基区中都好像由内部提供了基极电流,促使晶闸管导通。
实验发现,光生电流的大小与光的波长有关。对于硅半导体器件,波长R>1.44ym的光在T=300K时是不起作用的,因为它的光子没有足够的能量来激发产生电子.空穴对。而波长很短的光同样也是无效昀,因为其穿透深度太小,产生的电子一空穴对在表面被复合掉了。因此,在O.lym≤A≤1.14ym范围内,光的灵敏度有最大值。
光控晶闸管实际上是指一个光控系统,它包括光源、光的输送和晶闸管,而它们之间存在矛盾,主要表现在触发灵敏度与晶闸管动态特性d//dt、du/dt及延迟时间td之间。解决的途径除了从晶闸管本身结构设计考虑,使其既具有低的触发功率又有高的动态特性外,还应从光源及光的传输着手,提高光源的光功率,减少光传输损耗,即希望有更大的光功率输入到晶闸管内。
作为光控晶闸管的光源,显然应当选用量子效率高的发光材料制作的光源,并要求光源的光功率易于输出;要求光源发射的光接通时间尽可能地短(纳秒级);要求光源可连续输出几毫瓦以上的功率或50~lOOmW以上的脉冲功率。因此,从效率、高辐照率及传输特性来看,可以认为GaAs激光二极管是一种理想光源。
光的传输一般采用光缆(又称光导纤维),其特点是能量损失小,在1~1.7Wn波长范围内损失仅达ldB/km;频带宽;直径细及重量轻,18芯的光缆可比标准同轴电缆轻100倍,可节约大量铜材、铝材,且不受腐蚀及电波干扰等。
显然,光控晶闸管的主要特性是相当于晶闸管触发电流坫的光触发有效辐照,由于LTT是根据入射光的能量大小而工作的,故光触发灵敏度不是以光的亮度来衡量,而是以能量的大小来规定的,通常采用最小触发光功率Pn,j。来表示LTT的触发灵敏度。此外,由于触发灵敏度和LTT动态特性之间存在矛盾,所以,在给出最小光触发功率的同时,还应给出LTT的通态电流临界上升率d//dt容量及断态电压临界上升率du/dt耐量。
光控晶闸管(LTT,Light Triggered Thyristor)叉称E6B2-CWZ6C 100P/R光触发晶闸管,它是一种以光信号代替电信号来进行触发导通的特殊触发型晶闸管,其伏安特性曲线与普通晶闸管完全一样,只是触发方式不同。而由于它采用光信号触发,避免了主回路对控制回路的干扰,适用于要求信号源与主回路高度绝缘的大功率高压装置,如高压直流输电装置、高压核聚变装置等。
光触发原理如图6-87所示,一个处在正向偏置下的光控晶闸管,j2结为反向偏置。当具有一定波长的光通过光照窗口射入其有效面积上时,其中的一部分光子被半导体表面反射回去,大部分光子进入PNPN结构的内部,并通过光激发产生电子.空穴对,这里假设它们的能量是大于禁带宽度的。于是,在集电结j2势垒区中产生的电子.空穴对瞬间(<10_9s)被电场分开,空穴被输送到P基区,而电子被输送到N基区,于是,两个基区都分别得到了多数载流子电流。所以,在光路接通瞬间,在两个基区中都好像由内部提供了基极电流,促使晶闸管导通。
实验发现,光生电流的大小与光的波长有关。对于硅半导体器件,波长R>1.44ym的光在T=300K时是不起作用的,因为它的光子没有足够的能量来激发产生电子.空穴对。而波长很短的光同样也是无效昀,因为其穿透深度太小,产生的电子一空穴对在表面被复合掉了。因此,在O.lym≤A≤1.14ym范围内,光的灵敏度有最大值。
光控晶闸管实际上是指一个光控系统,它包括光源、光的输送和晶闸管,而它们之间存在矛盾,主要表现在触发灵敏度与晶闸管动态特性d//dt、du/dt及延迟时间td之间。解决的途径除了从晶闸管本身结构设计考虑,使其既具有低的触发功率又有高的动态特性外,还应从光源及光的传输着手,提高光源的光功率,减少光传输损耗,即希望有更大的光功率输入到晶闸管内。
作为光控晶闸管的光源,显然应当选用量子效率高的发光材料制作的光源,并要求光源的光功率易于输出;要求光源发射的光接通时间尽可能地短(纳秒级);要求光源可连续输出几毫瓦以上的功率或50~lOOmW以上的脉冲功率。因此,从效率、高辐照率及传输特性来看,可以认为GaAs激光二极管是一种理想光源。
光的传输一般采用光缆(又称光导纤维),其特点是能量损失小,在1~1.7Wn波长范围内损失仅达ldB/km;频带宽;直径细及重量轻,18芯的光缆可比标准同轴电缆轻100倍,可节约大量铜材、铝材,且不受腐蚀及电波干扰等。
显然,光控晶闸管的主要特性是相当于晶闸管触发电流坫的光触发有效辐照,由于LTT是根据入射光的能量大小而工作的,故光触发灵敏度不是以光的亮度来衡量,而是以能量的大小来规定的,通常采用最小触发光功率Pn,j。来表示LTT的触发灵敏度。此外,由于触发灵敏度和LTT动态特性之间存在矛盾,所以,在给出最小光触发功率的同时,还应给出LTT的通态电流临界上升率d//dt容量及断态电压临界上升率du/dt耐量。