本标准给出了功耗与电流、壳温与电流和浪涌电流与周波数等特性曲线的技术要求、计算公式和方法。本标准适用于反向阻继三极晶闸管，也适用于整流二极管。对应特性曲线的一般技术要求和计算方法也适用于双向三极晶闸管和逆导三极晶闸管。 JB/T 5846-1991 晶闸管特性曲线计算指南 JB/T5846-1991 标准下载解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国机械行业标准
晶闸管特性曲线计算指南
1主题内容与适用范围
JB/T5846—91
本标准给出了功耗与电流、壳温与电流和浪涌电流与周波数等特性曲线的技术要求、计算公式和方法。
本标准适用于反向阻断三极晶闸管，也适用于整流二极管。对应特性曲线的一般技术要求和计算方法也适用于双向三极晶闸管和逆导三极晶闸管。2引用标准及参数符号
2.1引用标准
GB2900.32电工名调术语电力半导体器件GB3859
GB4024
GB4939
GB4940
2.2参数符号
半导体电力变流器
半导体器件反向阻断三极晶闸管测试方法普通整流管
普通晶闸管
-通态平均电流，A，
IT(RMS)——通态方均根（有效值）电流，AITM通态峰值电流，A,
Ia(ITsM)——通态浪涌电流，A；VM--通态峰值电压，V
Vro门槛电压，V,
PT(Av)—-—通态平均功率，W,
P.——浪涌电流的峰值功率，W，Ti-—晶闸管的结温，℃;
Tin—晶闸管的最高工作结温，℃；△T：—结对规定基准点的结温升，℃，T晶闸管的壳温，℃,
一个正弦半波的底宽，mS；
tp等效个正弦半波的矩形波底宽，mS;T-50Hz频率的周期，mS;
R—晶闸管的（稳态）热阻，℃/WRic晶闸管的直流结壳热阻，℃/W，Zt、Z(t)晶闸管的瞬态热阻抗，℃/W；Zie晶闸管的结壳瞬态热阻抗，℃/W，A相对于直流热阻增加的附加热阻，℃/W，r
通态特性曲线的微分电阻，2；
机械电子工业部1991—10—24批准170
1992—1001实施
JB/T5846-91
注：T的单位，在数据表或标准中通常以m给出。F波形因数
t—正弦波的周波数
中—导通角。
3特性曲线的一般技术要求
3.1特性曲线的属性wwW.bzxz.Net
晶阐管的基本特性曲线按其由来，可分为由试验得到的曲线和由计算产生的曲线两类。通态伏安特性曲线和瞬态热阻抗特性曲线应是试验曲线。功耗与电流、壳温与电流、浪涌电流与周波数等特件曲线一般是计算曲线。计算曲线应与试验验证结果一致。3.2计算曲线的前提条件
计算曲线是在一定的原理条件下，由有关的试验曲线经过计算求得。功耗与电流、壳温与电流等稳态特性曲线是由通态伏安特性试验曲线求得，浪涌电流与周波数、\+与时问等瞬态特性曲线是瞬态热阻抗特性和高工作点伏安特性两条试验曲线求得。计算各特性曲线必须適过试验先得到正确的有关试验曲线。
3.3计算公式和计算工具
计算曲线时应正确选用数学公式，并正确理解公式中每个符号的意义、单位和量值区间。为提高计算的效率和准确性，应尽可能使用带程序的计算器或计算机。3.4特性曲线的座标
晶闻管特性曲线的函数、变量及其座标应按通用的选取，按量值范围选用算术、单对数或双对数座标。合适地选取座标是正确表达曲线宏观形状和方便于使用查阅曲线的需要。此外，在曲线图上应标出参变盘和必要的条件。4试验曲线的技术要求
4.1通态伏安特性曲线（ITM~VTM）a。通态伏安特性曲线的测试方法应符合GB4024的3.3条的规定。b。应在25℃和T等温条件下给出两条通态伏安特性曲线，如给出一条，则应给出T1的。c通态伏安特性曲线应是合格产品曲线范围的上限，曲线上规定点的VTr值应等于或略小于产品数据表中的VTAr值。
d，通态特性曲线的ITar值范围：对于一般工作点，由零至5Ir(Av)左右，并应用算术座标描绘，对于高工作点，一般从6ITAV)至接近ITSM，并用单对数座标描绘。e。Vro和rr应根据GB2900.32的有关定义，由T=的通态特性近似直线求得。4.2瞬态热阻抗特性曲线（Zth~t）a。瞬态热阻抗（2）的定义及其特性曲线的测试方法，应分别符合GB2900.32的1.2.12条和GB4024的2.3条。
d‘解态热阻抗特性曲线用单对数座标描绘，横座标（对数）给出的时间范围应从不低于10-3s至热稳态，热稳态的Z应等于Rh。
C.瞬态热阻抗特性曲线分为结壳瞬态热阻抗（Zi）曲线、结散瞬态热阻抗（Zis）曲线和总瞬态热阻抗（Z1a）曲线等多种。管壳额定晶闸管至少必须给出结壳瞬态热阻抗曲线。d瞬态热阻抗曲线的时间（）座标单位通常用3，为提高曲线前半段的精度，可适当牺性t的范围而用ms。
在：在查用解态热阻抗曲线时，应特别注意对数尺度的关系。171
5计算曲线的技术要求和方法
5,1功耗与电流的曲线(PT(AV)~IT(A))5.1.1技术要求
JB/T5846—91
a，功耗与电流的关系曲线应以电流波形和导通角作为参变量给出。通常给出正弦半波导通角30°、60°、96°、120°、180°和矩形波30°、60°、90°、126°、180°、270°、DC的两个曲线图，在曲线图上标明波形，需要时还标出T值、于（额率）值和负载性质等条件。对于整流管，至少应给出六相、三相、单相和DC的四条曲线。
b。各导通角的曲线的起点均是座标零点，各曲线终点应按发热（方均根电流）相同决定，不可随意计算和描绘。
c.计算此曲线应已知通态伏安特性曲线(Vrc、rr）和额定Ira。计算PT(AV)～IT(AV)的基本公式PT(AV) =VToIT(AV) + F2rI\T((1)
导通角为的正弦波和矩形波的波形因数F分别按（2）式和（3）式计算。F2 (20-sin2b)
2(1-cosΦ)2
F2=2元
C.正弦波和矩形波各常用导通角的波形因数F值：30°
正弦波F
矩形波F
5.1.3计算的一般步骤
a，由Ti条件的通态伏安特性曲线，拉GB4024的2.2.2条或解该曲线上两规定点的二元一次联立方程，求出Vro和r两规定点为1.5Ir(A)和4.5Ir（Av)，在偏差允许范围内该两点可适度变化，如取IT(AV)和3IT(AV)。
b按公式（1）和正弦波导通角30\的F值，计算IT(Av)从零到允许的最大值各点（～般取五点）的PT(Ay)值。这样即可在双算术座标上描绘出正弦波导通角30°的Pr(Av)～Ir(Av)曲线。c。改变导通角Φ，依次以正弦波60°、90°、120°和180°的F值，重复上述步骤，即可得到正弦波各常用导通角的P(AV)～IT(A)曲线图。d。将矩形波的F值代入（1）式，重复上述步骤，即可得到矩形波各常用导通角的PT(AV)～IT(Av）曲线图。
注：正弦波和矩形波各导通角允许的IT(4V)均不同。5.2壳温与电流的曲线(Tc~lr(Av)）5.2.1技术要求
a。壳温与电流的关系曲线应以电流波形和导通角作为参变量给出，.一般应给出以正弦半波和矩形波各常用导通角为参变量的两个曲线图。各常用导通角的避取与PT(Av)～IT(AV)的一致。b.不同导通角各曲线的起点均是Tc和Ti值点；各条曲线终点按发热相同原理确定。不可随意计算和描绘曲线的起点和终点。
JB/T5846-91
C。计算各导通角的TcIr(A)必须用各自的Rje，不可一律采用数据表中的直流或正弦180°导通电流下的Ric。
注：GB4939和GB4940等产品标准中给出的Ri。均是直流或正弦180°导通电流条件下的值。d。计算Tc~Ir(Av)般应已知：V、r、T、Re、△r和额定IT(AV)。e壳温与电流的关系曲线用双算术座标描绘。5.2.2计算公式和附加热阻
a。计算Tc~IT(Av)的基本公式
Tc=Tim-PT(A)(Ri+△r).
b，正确计算Tc~Irtav)的关键，是通过试验或计算先得到各常用导通角的附加热阻△r（4)
△\随导通角的减小而增加，在直流至正弦180°导通角时增加不多，一般不超过5%；但在小导通角范围增加剧烈，在30°导通角时大多△r超过0.5Ris，有的超过一倍R值。△r随Φ减小而增加，整流管比晶闸管要缓慢得多。
r随中减小而增加没有普遍适用的定量关系，但对个企业的定型产品有大致定量的关系。5.2.3计算的一般步骤
a，按5.1.3的a项求出VTo。
b，按5.1.3的b项，算出正弦波导通角30°各点I(Av)对应的PT(AV)。如已有PAV)IT(A)曲线图，可直接查曲线，则a、b项两步可省略。c，将b项各PT(Av)值和已知的Tim、Rie、△r（30°的）代入（4）式，算出各Tc，即可在双算术座标上描绘出正弦波导通角30°的Tc～T(AV)(PT(Av)>曲线。G。改变导通角，重复上述步，即可得到正弦波导通角60°、90°、120°和180°的Tc～IT(AV)曲线图。
e，按矩形波重复上述步骤，即可得到矩形波各导通角的Tc～Ir(ay)曲线图。5.3浪涌电流与周波数的曲线(ITsM～n）5.3.1技术要求
a。浪涌电流的波形应基本上为正弦波形，多周波浪涌电流应满足等幅、等底宽和等间距的条件。b，浪涌电流试验方法应符合GB4024的4.2条。c1TS～n曲线按从一个周波至最少15个属波给出，最多至300个周波，一般至50个周波。d。以一个周波浪涌电流的结温或结温升为基准温度，二个和二个以上各多周波浪涌电流的最后一个周波结束时的结温或结温升不得超过基准温度。e，计算IsM~n一般应已知：Iu～VrM、Z～t和tw。f。ITsM～n在单对数座标上描绘，纵（对数）、横座标分别表示ITsr和n。曲线图上通常标出浪涌前结温和浪涌电流频率。
5.3.2计算公式
a，发热等效于正弦半波电流的矩形波电流的底宽计算公式t, =(2/n)Vrolrsy+0,5rlrsm.-
VTolsM +r-\Ts
计算浪涌电流的峰值功率的公式P= VroITsM +PrI\TSM
C，计算浪涌电流产生的结温升的公式按GB3859的附录F为：AT; =Pm(ZC(-1)T+tJ+ZE(V-1)T)或△T=PZ(t)
d。计算各周波的浪涌电流的公式(5)
JB/T5846-91
-VTo±VVTO+4IT·△Ti/Z(t)
5.3.3计算的一般步骤
a，一般用高工作点通态伏安特性曲线求出Vro和rT。b，按（5)式，算出等效一个正弦半波浪涌电流的矩形波电流的底宽t：，并在Z(t)～t曲线上查出Z(t）值。
C。按（6）式，算出一个正弦半波浪涌电流的峰值功率P。d按（7）式或（8）式，算出一个正弦半波浪涌电流的峰值结温升△T：（允许的最高值）。按（7）式，算出各多周波的Z(t）值，并代入（9）式，即可求出各多周波允许最大浪涌电e.
流值，对于100个周波范围的曲线，建议取1、3、5、1C、30、50和100周波七个计算点即可。f。在单对数座标（ITs）上描绘ITsM～n曲线。5.41t~t曲线
5.4.1技术要求
a，I°t实质是正弦半波底宽（tw）短于工额50Hz半周期的一种浪涌电流，tw在0.5～1Cms之间。I2t中的I是方均根（有效值）电流。b。I2t的试验方法应符合GB4024的4.3条。c。[*t～t是一条等温曲线，通常以底宽10ms的正弦半波浪涌电流时的结温为基准。d。I\t～t曲线一般用双对数座标摧绘，通常在同一曲线图上给出对应的IrsM～t曲线。e。下述计算公式和方法，据有关文献介绍仅适用于管芯硅片直径不大于5cmm和电压不高于3kV的晶闸管。对于更大容量的器件，由于扩展损耗大，△T，增加，使短于4ms特别是2ms以下的浪涌电流较10ms时的增加很小。
5.4.2计算公式
a，计算等效一个正弦半波能量的单一矩形波功率的底宽t的公式，即5。3.2条的（5）式。b，计算等效一个正弦半波峰值电流产生的峰值功率和峰值结温升的公式，即5.3.2条的（6）式和（8）式。
当（8）式中的t<1ms，而Z(t)～t曲线又未给出1ms以下的z(t)值时，可用1ms的z(1ms）值，按（10）式外推求出短于1ms的Z(t）值。Z(t)=(vt/Vims).Z(ims)
式中，t小于1ms，大于晶闸管完全开通所需要的时间。对于大、中、小晶闻管，完全开通最短一般分别需要200μs、20μs和10μs。174
c。计算I2t的公式
5.4.3计算的一般步骤
JB/T5846-91
按5.3.3的a～d项，算出底宽1ms的正弦半波浪涌电流的峰值结温升△T：。a.
b.在1～10ms间再取四个点，如1、3、5、7ms，按（5）式算出四个正弦半波底宽的各自矩形波底宽tp。
根据等温原理，按（8）式和（9）式算出1、3、5、7ms的渡涌电流。c.
d。按（11），计算各时间点上的I2t值。在双对数座标同一图上描绘I2t～t和ITsM～t。e.
附加说明：
本标准由机械电子工业部西安电力电子技术研究所提出并归口。本标准由机械电子工业部西安电力电子技术研究所负责起草。本标准主要起草人秦贤满。
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