- Điện áp ngược cho phép lớn nhất Ung,max.
a, Cấu tạo và chức năng
Sự cải tiến cơng nghệ chế tạo GTO Thyristor đã dẫn đến phát minh cơng nghệ IGTC hay GCT (Gate-Commutated Thyristor) là một dạng phát triển của GTO với khả năng kéo xung dịng điện lớn bằng dịng định mức dẫn qua Cathode về mạch cổng trong 1s để đảm bảo ngắt nhanh dịng điện. Cờu trúc của GCT và mạch tương đương của nĩ giống như của GTO như hình vẽ sau:
Hình 1.40: Cấu tạo và sơ đồ tương đương của IGTC
IGCT là linh kiện gồm GCT và cĩ thêm một số phần tử hỗ trợ, bao gồm cả board mạch điều khiển và đơi khi cĩ thêm cả diode ngược.
Để kích đĩng GCT xung dịng điện được đưa vào cổng kích làm đĩng GCT tương tự như trường hợp GTO
Để kích ngắt IGCT, mối nối pn base-emitter được phân cực ngược bằng cách cung cấp điện áp nguồn một chiều. Điều này làm triệt tiêu dịng điện qua Cathode vì tồn bộ dịng điện đi qua Cathode sẽ được đẩy sang mạch cổng với tốc độ rất nhanh và biến GCT trở thành một transistor pnp.
Để cĩ thể tạo ra dịng điện qua mạch cổng tăng nhanh và đủ lớn GCT được chế tạo đặc biệt để giảm cảm kháng mạch cổng đến giá trị nhỏ nhất.
Vấn đề mấu chốt của GCT là tạo khả năng tăng nhanh dịng điện qua cổng. Điều này đạt được bằng ống dẫn điện đồng trục qua mạch cổng cathode và cơng nghệ mạch điều khiển nhiều lớp. Chúng cho phép dịng cổng tăng nhanh với tốc độ 4kA/s khi điện thế cổng cathode ở mức 20V. Trong thời gian 1s, Transistor npn của GTO bị ngắt hồn tồn và cực cổng của transistor pnp cịn lại bị mở làm GCT bị ngắt. Do việc thực hiện bằng xung dịng rất ngắn nên cơng suất tổn hao mạch cổng được giảm đến mức tối thiểu. Cơng suất tiêu thụ của GCT giảm đi khoảng 5 lần so với trường hợp GTO.
Lớp p phía anode được làm mỏng và làm giàu hạt mang điện chút ít để cho phép khử các hạt mang điện phía anode nhanh hơn trong thời gian ngắt. IGCT cĩ thể tích hợp diode ngược bằng mối nối nnp. Diode ngược cần thiết trong cấu tạo của các bộ nghịch lưu áp.
b> khả năng chịu tải
Ưu điểm chính của IGCT thể hiện ở các mặt sau:-khả năng chịu áp khóa cao đến 6kV ( dự kiến sẽ tăng lên đến 10kV) với độ tin cậy cao; tổn hao thấp khi dẫn điện bởi có khả năng dẫn như thyristor; khả năng giới hạn dòng ngắn mạch sử dụng mạch bảo vệ chứa cuộn kháng hạn chế di/dt (turn on snubber) và giá thành thấp do tận dụng công nghệ silicon với mức tích hợp năng lượng cao.
1.2.11 MCT (MOS CONTROLLED THYRISTOR)
a. Cấu tạo và chức năng
MCT cĩ cấu tạo được kết hợp cơng nghệ của Thyristor với ưu điểm tổn hao dẫn điện thấp, khả năng chịu áp cao và với cơng nghệ của MOSFET cĩ kh nng ng ngt nhanh. Đóng Ngắt 0 iA UAK úng Ngt 0 iA UAK Hỡnh 1.41: Ký hiu v đặc tính của MCT
Hình vẽ 1.42 Mơ tả cấu trúc cắt ngang của một MCT, trong đĩ MOSFET được tích hợp trong cấu trúc của SCR để thực hiện điều khiển quá trình đĩng căt linh kiện này. MCT được điều khiển qua cổng MOS. Trong cơng nghiệp thường xuất hiện các MCT loại P, ký hiệu và đặc tính của MCT mơ tả như trên
hình 1.35
Để kích dẫn MCT, xung điện áp âm được đưa vào giữa cổng G-A. Điều này dẫn đến việc đĩng On-FET (P- FET) trong khi đĩ cổng off-FET (n-FET) vẫn bị khố và kích thích lớp cổng đệm Emitter của transistor npn Q1. Transistor Q1 và Q2 sau đĩ chuyển sang trạng thái dẫn điện.
p p- p A K n n n G Kªnh 3 Kªnh 4 Q2 Q1 A G K Q3 Q4
Off-PET on- PET
Hình 1.42: Cấu trúc và sơ đồ tương đương của MCT
Để ngắt MCT, điện áp cổng G-A chuyển sang giá trị dương. Điều này làm Off-FET Q4 dẫn điện và làm nối tắt mạch Emitter-lớp đệm của Transistor Q2 vì thế bị tắt làm MCT bị ngắt.
MCT đạt độ sụt áp thấp khi dẫn điện (như GTO) và thấp hơn cả IGBT. Phương pháp điều khiển dùng xung điện áp (như MOSFET, IGBT). Mạch điều khiển đơn giản hơn so với GTO. Vì thế, MCT đang dần trở thành linh kiện điều khiển ngắt lý tưởng cho các tải cĩ yêu cầu độ sụt áp thấp, tổn hao thấp và đĩng ngắt nhanh. Khả năng dẫn dịng điện của MCT thấp hơn so với GTO