可控硅是一种复杂的半导体器件，其工作过程中的保护是一个非常重要的问题。对于晶闸管，通常说，当在规定的额定值下运行时，该器件以一种有效的方式运行。
在这里的内容中，我们将详细的看到来自哪些条件晶体闸流管需要保护和采用的技术。但在此之前，必须正确地了解晶闸管的结构特点和工作原理。
基本的可控硅保护
我们一开始就说过，设备必须在一定的范围内运行。但是当设备超过规定的额定值时会发生什么?
我们都知道，没有一个设备是理想的，在实际的基础上，在运行过程中可能会引入过电压或过电流条件。其中一些条件是:
- 当可控硅打开时di / dt可以是相当大的设备无法处理。
- 价值很高dv / dt导致器件的意外触发(即，没有门脉冲的存在)。
- 有时在门极阴极端存在不需要的信号也会触发该器件。
以上所讨论的条件都不适合晶闸管的可靠运行，因此必须对其进行防护。
各种可控硅保护方案如下：
- di / dt保护
- dv / dt保护
- 过电压保护装置
- 过电流保护
- 门保护
现在让我们分别理解每一个。
di / dt保护
我们知道di/dt等于电流随时间的变化率。在晶闸管的正向偏置状态下，在栅极信号的存在下，晶闸管开始导通。基本上，在这种情况下，阳极电流的流动发生在器件的栅极阴极结附近，并以稳定的方式进一步扩散到整个结。
这里需要注意的是，晶闸管的设计必须使电流迅速地延伸到整个区域。
在这种情况下，阳极电流的上升速度相对高于移动载波的传播速度。那么在结处的高电流密度将导致在栅极区域附近产生局部热点。局部热点的产生会引起器件内部的局部发热，这可能会破坏晶闸管。为了解决这个问题，当晶闸管接通时，di/dt必须在规定的范围内。
方法来限制电流
使用与阳极电路形成串联的小电感有助于限制di/dt。电感有助于保持di/dt到阈值．我们知道电感器的特性是与电流的变化相反。
假设V年代为感应器两端的电压，
因此，电感值越高，电流变化率就越低。
由于损坏晶闸管的主要原因是局部热点的形成，因此，如果电流迅速扩散到整个区域，就不会形成局部热点。为了得到这个，门极电流的施加值必须大约在其最大指定值附近，但不能超过这个值。
dv / dt保护
由于晶闸管的阳极和阴极的正向施加电位，两个外部结向前偏置，但中间结将反向偏置。由于在这个结附近的耗尽区存在电荷，所以它充当一个电容器，结电容为Cj．如果施加的阳极-阴极电压出现在包含电荷Q的耗尽区，则充电电流Ic将以下列方式给予:
结电容Cj是不变的，那么dCj/dt等于零。因此,
由上式可知，正向电压上升的速率对充电电流I有影响c，因为两者是成正比的。在这里，充电电流作为门电流，打开可控硅，即使在没有实际的门脉冲。在这里，电流与施加的电势的变化率有关，因此，即使是一个很小的变化都可以打开设备。
处理假触发的方法
为了解决这个问题，使用了一个缓冲电路。下图显示了缓冲电路，在给定的配置中，电阻和电容的串联组合与可控硅并联。
在这个电路中，电容可以很好地处理假触发。当电路中的开关S闭合时，电路中就会出现外加电压。流动的电流将绕过电容器，通过晶闸管的降将为零。到那时，电压将得到积累通过电容器，因此指定的dv/dt额定可闸管将保持。因此，这将最终防止意外打开的设备。但问题来了——
为什么需要一个电阻和一个电容串联在一起?
从上面讨论的过程可以清楚地看到，施加的电压对电容器c充电。但当施加栅极脉冲和可控硅时，电容器开始通过可控硅放电。由于这将是一个低电阻的路径，过多的电流可能会破坏晶闸管。为了防止这种损坏，必须限制放电电流，并且对于相同的额定高功率电阻R，与C串联放置。
这里必须根据实际情况选择合适的参数，并对其进行调整，以获得合适的结果。
过电压保护装置
对晶闸管的过电压保护是主要关注的问题之一。当这些设备受到高电压时，就有可能发生误操作，如设备异常接通或反向击穿造成永久性损坏。在晶闸管的情况下，过电压可以是两种类型:
- 内部过电压:当晶闸管换向时，有时会产生高的内部电压。即使阳极电流为零，存储的电荷也会使阳极电流反向。一旦达到这个反向恢复的峰值，可控硅开始阻塞。达到峰值后，电流进一步减小，电流变化较大。
电路中电感的存在将产生一个大的瞬态电压，这个电压比器件的击穿电压要高得多，这可能会对器件造成永久性的损坏。 - 外部过电压外部过电压与通过感应电路的电流中断有关。此外，当受到照明时，为晶闸管提供电源的线路会导致过电压。在晶闸管的开通过程中，负载会出现较大的过电压，因此会产生大量的故障电流。这样高的电压会引起反向击穿而损坏晶闸管。因此，必须避免或抑制，以防止损害。
过电流保护
可控硅具有较低的热时间常数。因此，错误的条件导致过流，因此在接点的温度变得高于规定的值。从而摧毁这个装置。因此，过流保护是十分必要的。因此，断路器或熔断器必须能抵抗超过额定值的电流。
但是，必须适当考虑必须应用这些措施的系统类型。对于一个薄弱的供电网络，通过保持源阻抗低于可控硅的浪涌电流额定值，故障电流是有限的。这意味着使用传统的熔断器和断路器来处理过流。
这里需要注意的是，操作必须以一种协调的方式进行，确保在过流可能损坏设备之前，必须对其进行控制，并且故障的分支必须被隔离。
门保护
在晶闸管保护中，栅极电路的过压和过流保护是一个相当重要的方面。我们已经讨论过，当过电压存在时，会导致晶闸管的假触发。而过流则会导致结温升高，导致器件损坏。
此外，当电源电路中存在瞬态时，在门端会出现杂散信号。因此，可控硅通过不需要的门触发进入。因此，为了保护栅极端子不受这些动作的影响，屏蔽电缆被用于栅极保护。这种电缆的存在降低了感应电动势的机会，因此，不必要的触发晶闸管在很大程度上被最小化。
因此，完整的可控硅保护电路与上述所有讨论的措施，上述显示。
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