从上个世纪70年代开始，双向可控硅（又称三端双向晶闸管）一直用于控制交流负载，几乎在所有电器上都能看到双向可控硅。当终端设备上的电压上升速率过快时，双向可控硅将会自动触发，从那时起，设计人员就必须面对双向可控硅的这个特性。当设计对电压快速瞬变有要求的电器时，必须考虑这个问题。

开云棋牌官网在线客服易受到dV/dt变化速率的影响

　　功率开云棋牌官网在线客服器件由多个开云棋牌官网在线客服层组成。例如，双向可控硅是四层结构交流开关元件，每层是半个祼片，每层通过交替掺杂方法控制空穴浓度（P区）或自由电子浓度(N区)，形成两个单向可控硅。因此，双向可控硅相当于两个反极性并联的单向可控硅(图 1)。

　　每个PN结都会产生寄生电容，当施加斜坡电压时，就会产生电容电流(ICAP)。电容电流可能会向IGBT或功率MOSFET等电压控制型开云棋牌官网在线客服的栅极电容充电。如果电容电压持续升高，超过阈压(VGS(th)或VGE(th))，器件可能会导通。即使不足以触发器件，器件也可能进入饱和模式(如果是MOSFET)或线性模式(如果是IGBT)，导致功率损耗过大和器件失效。为避免这个问题，栅极必须通过低阻抗以源极或发射极为参考点。

　　图1:a)双向可控硅结构易受dV/dt上升率影响 b) dV/dt上升率引起导通示例图

　　如果dV/dt(以A1端为参考点)为正值，则电流ICAP经P1-N1结流至A1；如果dV/dt为负值，则电流ICAP经P2-N3结流至A2(如图1所示)。假如P1或P2层电压分别高于P1-N2或P2-N3结阈压(即0.6 V)，该电容电流就可能导致双向可控硅导通。

　　在双向可控硅产品数据手册中，厂商给出相关器件在导通前能够承受的最小的dV/dt上升速率。如果电压上升速率高于这个数值，双向可控硅可能就会导通，如图1b所示。只要施加的电流小于器件最大输入电流，dV/dt引起的导通不会损坏双向可控硅。因为当双向可控硅导通时，电流会受到负载阻抗限制，所以大多数情况下不会损坏双向可控硅。

　　改进双向可控硅的dV/dt特性

　　为避免当双向可控硅输入端上电压变化速率过快而引起的导通问题，传统解决方案是给双向可控硅并联一个阻容缓冲电路，抑制市电的dV/dt变化速率。但是，这些电路需要一个大型电容，以耐受高达400V的峰压(连接220-240V市电)。

　　第二种解决方案是在栅极和阴极之间增加阻抗，即增加一个电阻器(图1中的RG )。如图1所示，这个解决方案只适用于正电压dV/dt变化的情况，寄生电容电流在P1-N1结分流(见蓝色虚线ICAP)，防止开关被触发。对于负电压dV/dt情况，电容电流(图1a中的红色虚线)流向P2-N3结。外部器件无法分流这部分电流，因而无法改进反向dV/dt抑制功能。

　　用电容替代电阻(图1中的RG )也可以解决这个问题，虽然这个办法在SCR(可控硅整流管)中效果很好，但是不建议用于双向可控硅，因为双向可控硅导通时dI/dt速率很高，这个电容可能会在双向可控硅栅极上产生过流，导致器件损毁。

　　为防范这种风险，可以给该电容串联一个电阻(图2a中的RG 和CG)，这样做的好处是使用一个低阻值的RG，同时避免了从控制电路分流过高的电流，因为只要充电，CG 相当于开路。

　　栅极阻容滤波器有益于提高应用抗干扰能力

　　家电电器必须达到电磁兼容性标准的最低要求。因为双向可控硅通过负载直接连接市电，这类电器对IEC61000-4-4标准中的电快速瞬变(EFT)实验所用瞬变事件特别敏感。

　　IEC61000-4-4实验条件包括耦合到市电网络的5 kHz或100 kHz电压脉冲串。因为该实验是在整个被测电器上进行，所以微控制器也可能受到电磁干扰。我们在实验中只评测双向可控硅的抗扰度，所以将其栅极直接连至其参考电极，使双向可控硅不受其它干扰的影响(图2)。

　　图2：IEC61000-4-4测试配置

　　输入变阻器用于钳制电压，防止击穿导致双向可控硅导通。假如没有输入变阻器，只要施加1 kV峰压，任何双向可控硅都会导通。我们使用一个白炽灯作为负载，以便于观察双向可控硅何时导通。例如，我们测试了几款意法开云棋牌官网在线客服的T系列产品(T610T-8FP, T810T-8FP, T1210T-8FP, T1610T-8FP)。每款产品的栅电流都是10 mA，都对EFT(电快速瞬变)噪声敏感。通过图2中的RG-CG-RG2电路，每款产品都能承受3 kV 5 Khz脉冲或2 kV 100 Khz脉冲。如果没有这个栅极电路，连1 kV的脉冲都承受不住。RG2 对应微控制器输出引脚的内部RDS(ON)电阻，无需增加外部电阻。

　　与传统缓冲电路(图2中的RS和CS)相比，栅极电路所能承受的电压略高(3.6 kV 对 3.3 kV 典型值)。栅极电路只用一个16V 的小电容器就取得了400V大电容器的抗扰性能。栅极电路与缓冲电路配合，让只使用10 mA双向可控硅的电器取得高于6 kV的EFT抗扰性能。栅极电路能够让所有的双向可控硅受益，不过，意法开云棋牌官网在线客服T系列产品本身的负电压dV/dt性能非常优异，同时再使用外部栅极电路提高正电压dV/dt性能。

　　总之，用栅极滤波器代替高压缓冲器也可以降低电路板尺寸和成本，此外，还可以滤除从市电网络进入到控制电路的噪声。