（c） 超出最大的切换电流变化率 dI_COM/dt

　　导致高 dI_COM/dt 值的因素是，高负载电流、高电网频率（假设正弦波电流）或者非正弦波负载电流 。非正弦波负载电流和高 dI_COM/dt 的常见原因是整流供电的电感性负载。常常导致普通双向可控硅切换失败，一旦电源电压降到负载反电势之下，双向可控硅电流向零跌落。该效应见图 7。双向可控硅处于零电流状态时，负载电流绕着桥式整流器“空转”。这类负载产生的 dI_COM/dt 如此之高，使双向可控硅甚至不能支持 50Hz 波形由零上升时不大的 dV/dt。这里增加缓冲电路并无好处，因为dV_COM/dt 不是问题所在。增加一个几 mH 的电感，和负载串连，可以限制dI_COM/dt。另一种解决办法，采用 Hi-Com 双向可控硅。

 

（d） 超出最大的断开电压变化率dV_D/dt

　　若截止的双向可控硅上（或门极灵敏的闸流管）作用很高的电压变化率，尽管不超过 V_DRM（见图 8），电容性内部电流能产生足够大的门极电流，并触发器件导通。门极灵敏度随温度而升高。
　　
　　假如发生这样的问题，MT1和 MT2 间（或阳极和阴极间）应该加上RC 缓冲电路，以限制 dV_D/dt。若用的是双向可控硅，采用 Hi-Com 型双向可控硅更为有利。

 

 

规则 5. 　　若 dVD/dt或 dVCOM/dt可能引起问题，在 MT1 和MT2 间加入 RC 缓冲电路。  若高 dICOM/dt可能引起问题，加入一几 mH的电感和负载串联。   　　另一种解决办法,采用Hi-Com双向可控硅。

（e） 超出截止状态下反复电压峰值 V_DRM

　　遇到严重的、异常的电源瞬间过程，MT2 电压可能超过 V_DRM，此时 MT2和 MT1间的漏电将达到一定程度，并使双向可控硅自发导通（见图9）。

　　若负载允许高涌入电流通过，在硅片导通的小面积上可能达到极高的局部电流密度。这可能导致硅片的烧毁。白炽灯、电容性负载和消弧保护电路都可能导致强涌入电流。

　　由于超过 V_DRM 或 dV_D/dt 导致双向可控硅导通，这不完全威胁设备安全。而是随之而来的dI_T/dt很可能造成破坏。原因是，导通扩散至整个结需要时间，此时允许的 dI_T/dt值低于正常情况下用门极信号导通时的允许值。假如过程中限制 dI_T/dt到一较低的值，双向可控硅可能可以幸存。为此，可在负载上串联一个几μH的不饱和（空心）电感。

　　假如上述解决方法不能接受，或不实际，可代替的方法是增加过滤和箝位电路，防止尖峰脉冲到达双向可控硅。可能要用到金属氧化物变阻器（MOV），作为“软”电压箝位器，跨接在电源上，MOV 上游增加电感、电容滤波电路。

　　有些厂家怀疑，电路中采用 MOV 是否可靠，因为他们得知，在高温环境下 MOV 会失控并导致严重事故。原因是它们的工作电压有显著的负温度系数。但是，假如推荐电压等级 275V RMS 用于 230V 电源，MOV事故的可能极其微小。选用 250V RMS 往往会发生事故，对于高温下的230V 电源这是不够的。

规则 6. 　　假如双向可控硅的 VDRM 在严重的、异常的电源瞬间过程中有可能被超出，采用下列措施之一： 　　负载上串联电感量为几μH 的不饱和电感，以限制dIT/dt；   　　用 MOV 跨接于电源，并在电源侧增加滤波电路。

导通时的 dI_T/dt

　　当双向可控硅或闸流管在门极电流触发下导通 ，门极临近处立即导通，然后迅速扩展至整个有效面积。这迟后的时间有一个极限，即负载电流上升率的许可值。过高的 dI_T/dt 可能导致局部烧毁，并使 MT1-MT2短路。

　　若在 3⁺象限触发，局部的机理进一步降低 dI_T/dt 的许可值。初始的、急剧的电流上升率可立即使门极进入反向雪崩击穿状态。这可能不会立即导致破坏。反复作用下，门极-MT1 结将逐步地烧毁，阻值下降。表现为，I_GT 逐步上升，直至双向可控硅不能再触发。高灵敏的双向可控硅容易受到影响。Hi-Com 双向可控硅不工作在3⁺象限，所以不受此影响。

　　高 dI_T/dt 承受能力决定于门极电流上升率 dI_G/dt 和峰值 I_G。较高的 dI_G/dt 值和峰值 I_G（不超出门极功率条件下），就有较高的 dI_T/dt承受能力。

规则 7. 　　选用好的门极触发电路，避开 3+象限工况，可以最大限度提高双向可控硅的 dIT/dt 承受能力。

　　前面已提到过，具有高初始涌入电流的常见负载是白炽灯，冷态下电阻低。对于这种电阻性负载，若在电源电压的峰值开始导通，dI_T/dt 将具有最大值。假如这值有可能超过双向可控硅的 dI_T/dt值，最好在负载上串联一只几μH 的电感加以限制，或串联负温度系数的热敏电阻。重申，电感在最大电流下不能饱和。一旦饱和，电感将跌落，再也不能限制 dIT/dt。无铁芯的电感符合这个条件。一个更巧妙的解决办法是采用零电压导通，不必接入任何限制电流的器件。电流可以从正弦波起点开始逐渐上升。

　　注意：应该提醒，零电压导通只能用在电阻性负载。对于电感性负载，由于电压和电流间存在相位差，使用这方法会引起“半波”或单极导通，可能使电感性负载饱和，导致破坏性的高峰电流，以及过热。这种场合，更先进的控制技术采用零电流切换或变相位角触发。

规则 8. 　　若双向可控硅的 dIT/dt 有可能被超出，负载上最好串联一个几μH 的无铁芯电感或负温度系数的热敏电阻。 　　另一种解决办法：对电阻性负载采用零电压导通。

断开

　　由于双向可控硅用于交流电路，自然在负载电流每个半周的终点断开，除非门极电流设置为后半周起点导通。对I_H的规则和闸流管相同，见规则2。

Hi-Com双向可控硅

　　Hi-Com 双向可控硅和传统的双向可控硅的内部结构有差别。差别之一是内部的二个“闸流管”分隔得更好，减少了互相的影响。这带来下列好处：

1. 高 dV_COM/dt。能控制电抗性负载，在很多场合下不需要缓冲电路，保证无故障切换。这降低了元器件数量、底板尺寸和成本，还免去了缓冲电路的功率耗散。
2. 高 dI_COM/dt。切换高频电流或非正弦波电流的性能大为改善，而不需要在负载上串联电感，以限制dI_COM/dt。
3. 高 dV_D/dt。双向可控硅在高温下更为灵敏。高温下，处于截止状态时，容易因高 dV/dt 下的假触发而导通。Hi-Com 双向可控硅减少了这种倾向。从而可以用在高温电器，控制电阻性负载，例如厨房和取暖电器，而传统的双向可控硅则不能用。

　　内部结构差别的另一反映是 3⁺象限触发是不可能的。在大部分情况下这不成为问题，因为这个触发象限最少描述，也最少应用。所以直接用 Hi-Com 双向可控硅取代相当型号的传统双向可控硅几乎总是可以的。

Hi-Com 双向可控硅在飞利浦的二份资料中有详细介：

Factsheet 013 – Hi-Com双向可控硅原理；
Factsheet 014 – Hi-Com双向可控硅应用。

双向可控硅按装方法

　　对负载小，或电流持续时间短（小于 1 秒钟）的双向可控硅，可在自由空间工作。但大部分情况下，需要安装在散热器或散热的支架上。

　　双向可控硅固定到散热器的主要方法有三种，夹子压接、螺栓固定和铆接。前二种方法的安装工具很容易取得。很多场合下，铆接不是一种推荐的方法。

夹子压接

　　这是推荐的方法，热阻最小。夹子对器件的塑封施加压力。这同样适用于非绝缘封装（SOT82 和SOT78）和绝缘封装（SOT186 F-pack 和更新的SOT186A X-pack）。

注意：SOT78就是 TO220AB。

螺栓固定

1. SOT78 组件带有 M3 成套安装零件，包括矩形垫圈，垫圈放在螺栓头和接头片之间。应该不对器件的塑料体施加任何力量。
2. 安装过程中，螺丝刀决不能对器件塑料体施加任何力量。
3. 和接头片接触的散热器表面应处理，保证平坦，10mm上允许偏差0.02mm。
4.  安装力矩（带垫圈）应在 0.55Nm 和 0.8Nm 之间。
5. 应避免使用自攻丝螺钉，因为挤压可能导致安装孔周围的隆起，影响器件和散热器之间的热接触（见上面第 3 点）。安装力矩无法控制，也是这种安装方法的缺点。
6. 器件应首先机械固定，然后焊接引线。这可减少引线的不适当应力。

铆接

　　除非十分小心，铆接不是推荐的安装方法，因为这种操作中可能产生很大的力，可能使接口变形，晶片裂纹，器件损坏。假如要采用铆接，为了减少废品，必须遵守下列规则：

1. 散热器必须为器件提供一个平整、光洁的表面。
2. 散热器安装孔的直径不要比器件接头片安装孔的直径大。
3. 铆钉应和接头片孔有间隙，而和散热器安装孔无间隙。 
4. 器件接口片一侧应是铆钉头，而不是心轴。
5. 铆钉和接口应成 90 度（铆钉头在整个园周上和接口片相接触）。
6. 铆接后，铆钉头不接触器件的塑料体。
7. 先把器件固定，散热器装上印刷线路板，然后焊接引线。这可把引线的应力降到最小。

规则 9. 　　器件固定到散热器时，避免让双向可控硅受到应力。固定，然后焊接引线。不要把铆钉芯轴放在器件接口片一侧。

热阻

　　热阻 R_th是限制热流自结散出的热阻。热阻和电阻是相似的概念。如同电阻公式 R=V/I，有相应的热阻公式 R_th  =T/P，这里 T 是温升，以 K（Kelvin）为单位；P 是功率耗散，以 W 为单位；因此 R_th 的单位为K/W。

　　对于垂直安装在大气中的器件，热阻决定于结至环境热阻 R_{th j-a} 。对 SOT82 组件的典型数据是100K/W，对 SOT78 组件是 60K/W，而对绝缘的 F-pack和 X-pack为55K/W。

　　对于安装在散热器上的非绝缘器件，结至环境热阻是个总值由结至安装基面热阻、安装基面至散热器热阻和散热器至环境热阻相加。

　　R_{th j-a}= R_{th j-mb} + R_{th mb-h}+ R_{th h-a}   (非绝缘组件)

R_{th j-mb}和 R_{th j-h} 是确定的，对每一器件的数据可在其资料中查到。

R_{th mb-h} 可在安装手册中查到，根据是绝缘安装还是非绝缘安装，是否添加导热添加剂。

R_{th h-a}决定于散热器尺寸和空气自由流动的程度。

散热器尺寸计算

　　对给定的双向可控硅和负载电流，要计算需要的散热器热阻，首先要根据下列公式确定双向可控硅的功率耗散：

　　P=V_o × I_T(AVE) + R_S × I_T(RMS)²

　　拐点电压 V_o和斜率电阻 R_S可从 SC03 手册的 V_T图取得。若数据没有直接列出，可通过作图取得。对最大V_T 曲线作一切线，切线和 V_T 轴线的交点给出 V_o值，切线斜率（V_T/I_T）给出 R_S。

　　应用前面的热阻公式： R_{th j-a}=T/P

　　在最高环境温度下，结温 T_j 升至最高允许结温T_jmax，由此得出结温最大允许提升值。这提供温升T。

　　根据选定的安装方法，SC03 手册提供 R_{th j-mb} 和 R_{th mb-h} 数据。应用前面的热阻公式 _{Rth j-a}= R_{th j-mb} + R_{th mb-h}+ R_{th h-a} ，可最后求得散热器热阻 R_{th h-a} 。

热阻抗

　　前面的热阻计算只适用于稳定状态，即过程时间大于 1 秒。这条件下，热量才有足够的时间从结传送到散热器。对持续时间短于 1 秒的电流脉冲或瞬间过程，散热器的效果大为减弱。热量只在器件内部扩散，很少传到散热器。对于这种瞬间过程，结的温升决定于结至安装基面的热阻抗 Z_{th j-mb} 。

　　随着电流脉冲持续时间减小，Z_{th j-mb} 下降，因为芯片加热减少。假如持续时间增大，接近 1 秒，Z_{th j-mb}增大至稳定状态的热阻值 R_{th j-mb}。

　　手册 SC03提供每种器件的 Z_{th j-mb}曲线，适用于持续时间低至10μs的双向或单向的电流。

规则 10. 　　为了长期可靠工作，应保证 Rth j-a 足够低，维持 Tj 不高于 Tjmax ,其值相应于可能的最高环境温度。