維持電流指的是在室溫下，控制極開路，晶閘管被觸發導通後，維持導通狀態所必須的最小電流。也就是說，在室溫下，在控制極迴路通以幅度和寬度都足夠大的脈衝電流，同時在陽極和陰極之間加上電壓，使管子完全開通。然後去掉控制極觸發信號，緩慢減小正向電流，管子突然關斷前瞬間的電流即為維持電流。
基本介紹
- 中文名：維持電流
- 外文名： Holding current
- 範圍：電力系統
- 情況：在室溫下
- 學科：電力工程
- 領域：能源
簡介,擎住電流,模型計算與仿真,總結,
簡介
晶閘管在電力電子器件領域占據統治地位，被廣泛套用於低開關頻率領域和高電壓、大電流的大功率範圍。在晶閘管正向特性曲線中，擎住電流和維持電流是兩個重要的參數，它們對晶閘管的開通和關斷均有影響。擎住電流表征了晶閘管開通的難易程度，擎住電流越大晶閘管就越不容易導通且開通損耗越大；維持電流表征了晶閘管關斷過程的難易程度，維持電流越大晶閘管關斷就越慢，損耗也就越大。
擎住電流
1) 假定器件中載流子壽命為常數，不考慮大注入下俄歇複合的影響；
2) 假定載流子遷移率為常數，不考慮晶閘管中寄生電晶體的基區擴展效應；
3) 假定擎住電流邊界的載流子滿足結定理。
擎住電流的定義是在一個10μs的觸發脈衝的末尾能使晶閘管安全轉入導通模式，並且此門極信號歸零後還能安全的維持導通狀態的最小電流。從定義可知，擎住電流下器件處於通態，此時器件內部的反饋過程能夠維持。因此可以利用PIN二極體的導通特性對其分析，得到擎住電流的計算。
模型計算與仿真
為了驗證上述模型的正確性，利用Sentaurus TCAD工具對典型的晶閘管器件結構進行仿真。模型計算出來的值和仿真結果值較一致，兩者之間的差別較小，由文獻可知，擎住電流一般為維持電流的2～4倍，不同漂移區長度下擎住電流密度不一樣，仿真結果的變化趨勢與模型計算的變化趨勢是一致的，且隨著漂移區長度的減小仿真結果與模型計算值之間的誤差減小。為了進一步驗證擎住電流的正確性，採用模型計算的載流子濃度和仿真擎住電流時載流子濃度的對比。
模型與仿真得到的載流子濃度變化趨勢是一致的；同時兩者曲線上有一定的差別，在器件長度300μm左側時，模型計算值大於仿真結果載流子濃度，在器件長度300μm 右側，仿真結果值大於模型計算載流子濃度。兩者出現差異主要是由於建立模型的時候對某些條件簡化了如載流子壽命、載流子複合等。①在推導擎住電流過程中，載流子複合項只考慮SRH複合，沒有考慮俄歇複合，這樣計算得到的載流子濃度偏大也就造成擎住電流偏大。載流子複合項對擎住電流兩者相差的濃度差在1014cm-3 數量級，電流密度大小約為0.073A·cm-2。將表中擎住電流模型計算值減去0.073A·cm-2後，與仿真結過比較，誤差減小為27.5%。②在擎住電流中，載流子壽命被看成是一個常數，但是在實際過程中，載流子壽命
會隨著載流子濃度的增加而變化。同時，載流子在內部的遷移率也與濃度相關，也是一個變化的量，這些變化量都會造成計算結果值偏大。而且器件的漂移區長度越短這種變化效應越不明顯，從而擎住電流誤差就越小，對於擎住電流的計算結果比實際的略大，主要原因在於假設了載流子壽命為常數和載流子複合；由於維持電流的薄層電阻和NPN電晶體的電流增益計算的簡單化，所以計算出來的值也比實際的略小。
總結
通過對晶閘管導通機理的分析，推導出了擎住電流和維持電流的計算式。利用數值模擬的方法計算出晶閘管的擎住電流和維持電流，通過將模擬與計算的結果對比發現符合較好，驗證了擎住電流和維持電流計算式的正確性。進一步表明，推導的計算式可以用於實際晶閘管的擎住電流和維持電流的計算，對於晶閘管的設計和製造具有較強的指導性。
