路径: 主页 > GB/T > 第270页 > GB/T 15291-2015 | 标准编号 | GB/T 15291-2015 (GB/T15291-2015) | | 中文名称 | 半导体器件 第6部分:晶闸管 | | 英文名称 | Semiconductor devices -- Part 6: Thyristors | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K46 | | 国际标准分类 | 83.060 | | 字数估计 | 136,165 | | 发布日期 | 2015-12-31 | | 实施日期 | 2017-01-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 15291-1994 | | 标准依据 | 国家标准公告2015年第43号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 15291-2015
Semiconductor devices - Part 6: Thyristors
ICS 31.080.20
K46
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 15291-1994
半导体器件
第6部分:晶闸管
(IEC 60747-6:2000,IDT)
2015-12-31发布
2017-01-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅸ
引言 Ⅺ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
3.1 晶闸管的类型 2
3.2 三极晶闸管静态电压-电流特性的基本术语 5
3.3 二极晶闸管静态电压-电流特性的基本术语 6
3.4 三极晶闸管和二极晶闸管静态电压-电流特性(见图1、图2) 7
3.5 额定值和特性的术语:主电压 7
3.6 额定值和特性的术语:主电流 10
3.7 额定值和特性的术语:门极电压,门极电流 14
3.8 额定值和特性的术语:功率,能量 17
3.9 额定值和特性的术语:恢复时间和其他特性 21
4 文字符号 28
4.1 通则 28
4.2 附加的通用下标 28
4.3 文字符号表 28
4.3.1 主电压,阳极-阴极电压(参见图15) 29
4.3.2 主电流,阳极电流,阴极电流(参见图16) 30
4.3.3 门极电压 31
4.3.4 门极电流 31
4.3.5 时间量 31
4.3.6 其他量 32
4.3.7 损耗功率 32
5 反向阻断三极晶闸管和反向导通三极晶闸管的基本额定值和特性 32
5.1 热条件 32
5.1.1 推荐温度 33
5.1.2 额定条件 33
5.2 电压和电流额定值(极限值) 33
5.2.1 反向不重复峰值电压(VRSM) 33
5.2.2 反向重复峰值电压(VRRM) 33
5.2.3 反向工作峰值电压(VRWM)(适用时) 33
5.2.4 反向直流电压(VR)(适用时) 33
5.2.5 断态不重复峰值电压(VDSM) 33
5.2.6 断态重复峰值电压(VDRM) 33
5.2.7 断态工作峰值电压(VDWM)(适用时) 33
5.2.8 断态直流电压(VD(D))(适用时) 34
5.2.9 门极正向峰值电压(阳极相对于阴极为正)(VFGM) 34
5.2.10 门极正向峰值电压(阳极相对于阴极为负)(VFGM) 34
5.2.11 门极反向峰值电压(VRGM)(适用时) 34
5.2.12 通态平均电流(IT(AV)) 34
5.2.13 通态重复峰值电流(ITRM)(适用时) 34
5.2.14 通态方均根电流(IT(RMS))(适用时) 34
5.2.15 通态过载电流(IT(OV))(适用时) 34
5.2.16 通态浪涌电流(ITSM) 35
5.2.17 通态直流电流(IT(D))(适用时) 35
5.2.18 较高频率正弦波通态峰值电流(ITRM)(适用时) 35
5.2.19 较高频率梯形波通态峰值电流(ITRM)(适用时) 36
5.2.20 通态电流临界上升率(di/dt) 37
5.2.21 管壳不破裂峰值电流(IRSMC) 37
5.2.22 门极正向峰值电流(IFGM) 38
5.3 其他额定值(极限值) 38
5.3.1 频率额定值 38
5.3.2 门极损耗峰值功率(PGM) 38
5.3.3 环境额定和管壳额定的晶闸管 38
5.3.4 贮存温度(Tstg) 38
5.3.5 等效结温(Tj)(适用时) 38
5.4 电特性 38
5.4.1 通态特性(适用时) 38
5.4.2 通态电压(VT) 38
5.4.3 维持电流(IH) 39
5.4.4 擎住电流(IL) 39
5.4.5 断态重复峰值电流(IDRM) 39
5.4.6 反向重复峰值电流(IRRM) 39
5.4.7 门极触发电流和门极触发电压(IGT,VGT) 39
5.4.8 门极不触发电流和门极不触发电压(IGD,VGD) 39
5.4.9 门极控制延迟时间(tgd) 40
5.4.10 电路换向关断时间(tq) 40
5.4.11 断态电压临界上升率(dv/dt) 41
5.4.12 总损耗功率(Ptot) 41
5.4.13 恢复电荷(Qr)(适用时),见图24 43
5.4.14 反向恢复峰值电流(IRM)(适用时),见图24 43
5.4.15 反向恢复时间(trr)(适用时),见图24 43
5.5 热特性 43
5.5.1 结-环境热阻(Rth(j-a)) 43
5.5.2 结-管壳热阻(Rth(j-c)) 43
5.5.3 管壳-散热器热阻(Rth(c-h)) 44
5.5.4 结-散热器热阻(Rth(j-h)) 44
5.5.5 结-环境瞬态热阻抗(Zth(j-a)) 44
5.5.6 结-管壳瞬态热阻抗(Zth(j-c)) 44
5.5.7 结-散热器瞬态热阻抗(Zth(j-h)) 44
5.6 机械特性和其他数据 44
5.7 应用资料 44
6 双向三极晶闸管的基本额定值和特性 44
6.1 热条件 44
6.1.1 推荐温度 44
6.1.2 额定条件 44
6.2 电压和电流额定值(极限值) 45
6.2.1 断态不重复峰值电压(VDSM) 45
6.2.2 断态重复峰值电压(VDRM) 45
6.2.3 断态工作峰值电压(VDWM) 45
6.2.4 正门极峰值电压(VFGM) 45
6.2.5 负门极峰值电压(VRGM) 45
6.2.6 通态方均根电流(IT(RMS)) 45
6.2.7 通态重复峰值电流(ITRM)(适用时) 45
6.2.8 通态过载电流(IT(OV)) 45
6.2.9 通态浪涌电流(ITSM) 45
6.2.10 通态电流临界上升率(di/dt) 46
6.2.11 门极电流 46
6.3 其他额定值(极限值) 46
6.3.1 频率额定值 46
6.3.2 门极平均功率(PG(AV)) 46
6.3.3 门极峰值功率(PGM) 46
6.3.4 环境额定和管壳额定的双向三极晶闸管 46
6.3.5 贮存温度(Tstg) 47
6.3.6 等效结温(Tj) 47
6.4 电特性(除另有说明外,在环境温度或管壳温度25℃时) 47
6.4.1 通态特性(适用时) 47
6.4.2 通态电压(VT) 47
6.4.3 维持电流(IH) 47
6.4.4 擎住电流(IL) 47
6.4.5 断态重复峰值电流(IDRM) 47
6.4.6 断态电压临界上升率(dv/dt) 47
6.4.7 换向电压临界上升率(dv/dt(c)) 48
6.4.8 门极触发电流和门极触发电压(IGT,VGT) 48
6.4.9 门极不触发电流和门极不触发电压(IGD,VGD) 48
6.4.10 门极控制开通延迟时间(tgd) 49
6.4.11 总损耗功率(Ptot) 49
6.5 热特性 49
6.5.1 结-环境热阻(Rth(j-a)) 49
6.5.2 结-管壳热阻(Rth(j-c)) 49
6.5.3 管壳-散热器热阻(Rth(c-h)) 49
6.5.4 结-散热器热阻(Rth(j-h)) 49
6.5.5 结-环境瞬态热阻抗(Zth(j-a)) 50
6.5.6 结-管壳瞬态热阻抗(Zth(j-c)) 50
6.5.7 结-散热器瞬态热阻抗(Zth(j-h)) 50
6.6 机械特性和其他数据 50
6.7 应用资料 50
7 门极关断晶闸管(GTO晶闸管)的基本额定值和特性 50
7.1 热条件 50
7.1.1 推荐温度 50
7.1.2 额定条件 50
7.2 电压和电流的额定值(极限值) 50
7.2.1 反向不重复峰值电压(VRSM) 50
7.2.2 反向重复峰值电压(VRRM) 51
7.2.3 反向直流电压(VR(D))(适用时) 51
7.2.4 断态不重复峰值电压(VDSM)(适用时) 51
7.2.5 断态重复峰值电压(VDRM) 51
7.2.6 断态直流电压(VD(D))(适用时) 51
7.2.7 门极关断电压(VRG) 51
7.2.8 通态可控不重复峰值电流(ITQSM) 51
7.2.9 通态可控重复峰值电流(ITQRM) 51
7.2.10 通态方均根电流(IT(RMS))(适用时) 51
7.2.11 短时和间断的工作电流 52
7.2.12 通态浪涌电流(ITSM) 52
7.2.13 通态电流临界上升率(di/dt) 52
7.3 其他额定值(极限值) 52
7.3.1 门极正向峰值功率(PFGM) 52
7.3.2 等效结温(Tj) 52
7.3.3 贮存温度(Tstg) 52
7.3.4 具有焊接端子的GTO晶闸管允许的最高焊接温度(Tsld) 52
7.3.5 安装力矩(螺栓形器件的)(M) 53
7.3.6 紧固力(平板形器件的)(F) 53
7.4 电特性 53
7.4.1 通态电压(VT) 53
7.4.2 门槛电压(VT(TO)) 53
7.4.3 通态斜率电阻(rT) 53
7.4.4 维持电流(IH) 53
7.4.5 擎住电流(IL) 53
7.4.6 断态电压临界上升率(dv/dt) 53
7.4.7 门极维持电流(IFGsus) 53
7.4.8 尾部峰值电流(IZM) 53
7.4.9 门极触发电流和门极触发电压(IGT,VGT) 54
7.4.10 门极不触发电流和门极不触发电压(IGD,VGD) 54
7.4.11 门极关断峰值电流(IRGQM) 54
7.4.12 开通损耗能量(EON) 54
7.4.13 通态损耗能量(ET) 54
7.4.14 关断损耗能量(EQ) 55
7.4.15 门极控制开通延迟时间(tgd) 55
7.4.16 关断期间各时间间隔 55
7.5 热特性 55
7.5.1 结-环境热阻(Rth(j-a)) 55
7.5.2 结-管壳热阻(Rth(j-c)) 55
7.5.3 结-散热器热阻(Rth(j-h)) 55
7.5.4 结-环境瞬态热阻抗(Zth(j-a)) 55
7.5.5 结-管壳瞬态热阻抗(Zth(j-c)) 56
7.5.6 结-散热器瞬态热阻抗(Zth(j-h)) 56
7.6 机械特性和其他数据 56
8 型式试验和常规试验的要求,晶闸管的标志 56
8.1 型式试验 56
8.2 常规试验 57
8.3 测量和试验方法 57
8.4 晶闸管的标志 57
9 测量和试验方法 57
9.1 电特性的测量方法 57
9.1.1 一般注意事项 57
9.1.2 通态电压(VT) 58
9.1.3 反向峰值电流(IRM) 59
9.1.4 擎住电流(IL) 60
9.1.5 维持电流(IH) 61
9.1.6 断态电流(ID) 62
9.1.7 门极触发电流和(或)门极触发电压(IGT,VGT) 63
9.1.8 门极不触发电压和(或)门极不触发电流(VGD,IGD) 64
9.1.9 门极控制延迟时间和开通时间(td、tgt) 65
9.1.10 电路换向关断时间(tq) 67
9.1.11 断态电压临界上升率(dv/dt) 72
9.1.12 换向电压临界上升率dv/dt(c) 74
9.1.13 恢复电荷和反向恢复时间(Qr,trr) 79
9.1.14 反向导通晶闸管的电路换向关断时间(tq) 82
9.1.15 GTO晶闸管的关断特性 83
9.1.16 一个周期的总损耗能量(快开关晶闸管的) 86
9.2 热特性的测量方法 86
9.2.1 管壳温度的测量 86
9.2.2 热阻(Rth)和瞬态热阻抗(Zth)的测量方法概述 86
9.2.3 方法A 87
9.2.4 方法B 89
9.2.5 方法C(仅用于GTO晶闸管) 96
9.2.6 方法D(热流法) 100
9.3 额定值(极限值)的检验方法 102
9.3.1 反向不重复峰值电压(VRSM) 102
9.3.2 断态不重复峰值电压(VDSM) 102
9.3.3 通态浪涌电流(ITSM) 103
9.3.4 快开关晶闸管的通态电流额定值 105
9.3.5 通态电流临界上升率(di/dt) 113
9.3.6 管壳不破裂峰值电流 115
9.4 耐久性试验 116
9.4.1 耐久性试验表 116
9.4.2 耐久性验试条件 116
9.4.3 接收试验的失效判据和判定失效的特性 116
9.4.4 可靠性试验判定失效的特性和失效判据 116
9.4.5 试验失误时的程序 116
9.4.6 热循环负载试验 117
附录A(资料性附录) 随时间变化负载温升的计算 119
图1 单向晶闸管的静态特性 3
图2 双向晶闸管的静态特性 3
图3 晶闸管的反向峰值电压和断态峰值电压 8
图4 通态峰值电流 12
图5 门极正向电压与门极正向电流的关系 14
图6 频率较低时,GTO晶闸管的各分损耗功率 19
图7 频率较高时,GTO晶闸管的动态通态各分损耗能量 21
图8 特性近似 21
图9 反向恢复时间 23
图10 断态恢复时间 23
图11 电路换向关断时间 24
图12 门极控制开通时间 24
图13 门极控制关断时间 26
图14 恢复电荷Qr 27
图15 断态和反向的各额定电压的文字符号 29
图16 通态电流各额定值的文字符号 30
图17 施加在晶闸管上的门极电压 34
图18 额定最大正弦波通态峰值电流 35
图19 额定最大梯形波通态峰值电流 36
图20 门极正向电压与门极正向电流的关系 40
图21 各种电路条件下晶闸管关断期间的电流和电压波形示例 41
图22 一个正弦半波通态电流脉冲期间的总损耗能量 42
图23 一个梯形波通态电流脉冲期间的总损耗能量 42
图24 恢复电荷Qr、反向恢复峰值电流IRM、反向恢复时间trr(理想特性) 43
图25 门极正向电压与门极正向电流的关系 49
图26 通态电压的测试电路(直流法) 58
图27 采用示波器测量瞬时通态电压的测试电路 58
图28 通态电压的测试电路(脉冲法) 59
图29 反向峰值电流的测试电路 60
图30 擎住电流的测试电路 60
图31 擎住电流的波形 61
图32 维持电流的测试电路 61
图33 断态电流的测试电路(直流法) 62
图34 断态峰值电流的测试电路(示波器法) 63
图35 门极触发电流和(或)门极触发电压的测试电路 64
图36 门极不触发电压和(或)门极不触发电流的测试电路 64
图37 门极控制延迟时间和开通时间的测试电路 65
图38 测试tgt的晶闸管通态电流波形 66
图39 晶闸管开通时的断态电压和电流的波形 67
图40 晶闸管关断时的电流和电压的波形 68
图41 测试tq的基本电路 68
图42 测试tq的实用电路 69
图43 电路换向关断时间的测试电路(另一种方法) 70
图44 另一种方法测试tq的电压和电流波形 71
图45 断态电压临界上升率的测试电路 73
图46 电压线性上升的波形 73
图47 电压指数上升的波形 74
图48 换向电压临界上升率的测试电路(小电流双向三极晶闸管的) 75
图49 测试dv/dt(c)的电流和电压的波形 76
图50 换向电压临界上升率的测试电路(大电流双向三极晶闸管的) 77
图51 具有高、低di/dt的波形 77
图52 恢复电荷和反向恢复时间的测试电路(正弦半波法) 79
图53 通过晶闸管T的电流波形(正弦半波法) 79
图54 恢复电荷和反向恢复时间的测试电路(矩形波法) 81
图55 通过晶闸管T的电流波形(矩形波法) 81
图56 反向导通晶闸管的电路换向关断时间的测试电路 82
图57 反向导通晶闸管的电路换向关断时间的电流和电压波形 82
图58 GTO晶闸管的关断特性测试电路 84
图59 GTO晶闸管关断期间的电压和电流波形 84
图60 热阻Rth的基本测试电路(方法A) 87
图61 瞬态热阻抗Zth(t)的基本测试电路(方法A) 88
图62 在不同通态电流上叠加基准电流脉冲 89
图63 损耗功率和等效结温的波形(一般情况) 90
图64 校准曲线 92
图65 热阻Rth的基本测试电路(方法B) 93
图66 测量热阻的波形(方法B) 93
图67 瞬态热阻抗Zth(t)的基本测试电路(方法B) 95
图68 测量瞬态热阻抗的波形(方法B) 95
图69 热阻Rth的基本测试电路(方法C) 97
图70 测量热阻的波形(方法C) 97
图71 瞬态热阻抗Zth(t)的基本测试电路(方法C) 98
图72 测量GTO晶闸管瞬态热阻抗的波形(方法C) 99
图73 校准和测量装置(热流法) 100
图74 反向不重复峰值电压的测试电路 102
图75 断态不重复峰值电压的测试电路 103
图76 通态(不重复)浪涌电流的测试电路 104
图77 有反向电压的正弦波通态电流的基本测试电路和试验波形 105
图78 有反向电压的正弦波通态电流的扩展测试电路 106
图79 抑制反向电压的正弦波通态电流的基本测试电路和试验波形 107
图80 抑制反向电压的正弦波通态电流的扩展测试电路 108
图81 有反向电压的梯形波通态电流的基本测试电路和试验波形 109
图82 抑制反向电压的梯形波通态电流的基本测试电路和试验波形 111
图83 通态电流临界上升率的测试电路 113
图84 di/dt额定值的通态电流波形 114
图85 管壳不破裂峰值电流的测试电路 115
图86 通过受试晶闸管的反向电流iR 波形 115
图87 热循环负载试验的电路和波形 118
图A.1 非矩形脉冲的阶梯形近似 119
图A.2 半导体器件内产生耗散功率P、持续时间为t1 的矩形脉冲 119
图A.3 瞬态热阻抗Zth(t)与时间的关系 120
图A.4 三个矩形脉冲单序列 120
图A.5 相同脉冲的周期序列 121
图A.6 每组两个不同脉冲的周期序列 122
表1 不同类别晶闸管采用的修饰词 1
表2 反向阻断三极晶闸管的型式试验和常规试验的最少试验项目 56
表3 耐久性试验后,接收时判定失效的特性 117
表4 耐久性试验条件 117
表A.1 几种典型负载时等效结温升的计算公式 124
前言
《半导体器件 分立器件》系列国家标准的预计结构如下:
---第1部分:总则;
---第2部分:整流二极管;
---第3部分:信号(包括开关)和调整二极管;
---第4部分:微波器件;
---第4-1部分:微波二极管和晶体管 微波场效应晶体管详细规范;
---第5-1部分:光电子器件 总则;
---第5-2部分 光电子器件 基本额定值和特性;
---第5-3部分 光电子器件 测试方法;
---第5-4部分 光电子器件 半导体激光器;
---第5-5部分 光电子器件 光电耦合器;
---第6部分:晶闸管;
---第7部分:双极型晶体管;
---第8部分:场效应晶体管;
---第9部分:绝缘栅双极晶体管;
---第10部分:分立器件和集成电路总规范;
---第11部分:分立器件分规范;
---第14-1部分:半导体传感器 总则和分类;
---第14-2部分 半导体传感器 霍尔元件;
---第14-3部分 半导体传感器 压力传感器;
---第14-4部分 半导体传感器 半导体加速度计;
---第14-5部分 半导体传感器 PN结半导体温度传感器;
---第15部分:绝缘功率半导体器件;
---第16-1部分 微波集成电路 放大器;
---第16-2部分 微波集成电路 频率预计数器;
---第16-3部分 微波集成电路 频率转换器;
---第16-4部分 微波集成电路 开关;
---第17部分:基本绝缘和加强绝缘的磁性和电容性耦合。
本部分为《半导体器件 分立器件》系列国家标准的第6部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分代替GB/T 15291-1994《半导体器件 第6部分:晶闸管》。
本部分与GB/T 15291-1994相比主要变化如下:
---内容结构和采用IEC 标准的版本、与其一致性程度不同:GB/T 15291-1994等效采用
IEC 60747-6:1983和1991年第1号修订件,内容分为六章和两个附录;本部分等同采用
IEC 60747-6:2000,内容分为九章和一个附录。
---术语:由108个增加到170个。增加的62个术语,包括晶闸管类型的术语7个(新增10个,删
去3个),另外55个术语主要是GTO晶闸管的额定值、特性术语。
---文字符号:额定值和特性的文字符号由65个增加到79个(主要是反向导通晶闸管和GTO晶
闸管的),通用下标由12个增加到21个。
---基本额定值和特性:增加了反向导通三极晶闸管和GTO晶闸管的,删去了双向触发二极晶闸
管的。
---测试方法:增加了(快开关晶闸管的)一个周期的总损耗能量、GTO晶闸管的关断特性、热阻和
瞬态热阻抗的方法B、方法C、方法D等。
---增加了“型式试验和常规试验的要求、晶闸管的标志”一章内容。
---附录A的性质由“补充件”(规范性附录)改为“资料性附录”。
---删去了附录B“反向导通晶闸管的热阻公式和曲线表示(补充件)”。
本部分使用翻译法等同采用IEC 60747-6:2000《半导体器件 第6部分:晶闸管》(英文版)。
本部分做了下列编辑性修改和勘误,勘误处已在其涉及的公式的外侧页边标示垂直双线(||):
---根据标准条文中的实际引用情况,增加了GB/T 2900.66-2004《电工术语 半导体器件和集
成电路》作为规范性引用文件;
---给不带文字符号的条的标题增加了文字符号(如有);
---将物理量符号全部改为斜体;
---对公式统一编号;
---将断态电压临界上升率的符号改为“(dvD/dt)cr”;
---将换向电压临界上升率的符号改为“dv/dt(c)”;
---给第9章中的规定条件增加了文字符号(如有);
---将9.2.6计算并联热阻的式(64)的分子中的减号“-”勘误为乘号“×”;
---在9.3.4.2.1的式(69)中增加遗漏的“π×”;
---在式(A.23)和表A.1的4的方法A中的公式中,最后一个乘积项前的运算符号勘误为“-”。
本部分由中华人民共和国工业和信息化部提出。
本部分由全国半导体器件标准化技术委员会(SAC/TC78)归口。
本部分起草单位:西安电力电子技术研究所、湖北台基半导体股份有限公司、株洲南车时代电气股
份有限公司电力电子事业部、浙江硅都电力电子有限公司。
本部分主要起草人:秦贤满、颜家圣、刘国友、沈首良。
本部分于1994年1......
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