Veld-effect Gecontroleerde Thyristoren: MOS-Gate en MOS-Gecontroleerde Apparaten

Recente vooruitgang in thyristortechnologie streeft ernaar de gate-triggerstroom te verlagen die vereist is voor conventionele silicon-controlled rectifiers (SCRs). Twee opvallende innovaties zijn de MOS-Gated Thyristor (MGT) en de MOS-Controlled Thyristor (MCT).

MOS-Gated Thyristor (MGT)

De MGT integreert een N-kanaal MOSFET aan de gate van een standaard SCR. De verwaarloosbare gate-aanstuursstroom van de MOSFET (<10 µA) verzadigt de bovenste (PNP) transistor, wat geleiding initieert. Het gehele apparaat vereist daarom slechts een paar milliampère om te triggeren, een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de typische 10–30 mA gate-stroom van een blote SCR.

MOS-Gated Thyristor equivalent circuit

Omdat de MOSFET gate-gecontroleerd is, kan de MGT niet worden uitgezet door een omgekeerde triggerpuls. Het apparaat zal alleen stoppen met geleiden wanneer de gate-aansturing onder de houdstroom daalt. Consequent biedt het beperkte uitschakelcontrole vergeleken met conventionele SCRs.

MOS-Controlled Thyristor (MCT)

De MCT is een volledig controleerbare thyristor die een paar MOSFETs met een gemeenschappelijke gate-terminal gebruikt. De ene MOSFET triggert het apparaat, de ander dwingt het uit te schakelen.

MOS-Controlled Thyristor (MCT) equivalent circuit

Een positieve gate-spanning (ten opzichte van de kathode) schakelt de bovenste N-kanaal MOSFET in, waardoor basisstroom door de bovenste PNP-transistor kan vloeien en het paar in de aan-toestand latcht. Het apparaat blijft gelatcht zolang de anode-kathodestroom boven de houdstroom blijft. Wanneer een negatieve gate-spanning (ten opzichte van de anode) wordt toegepast, geleidt de onderste MOSFET, wat de basis-emitter van de onderste NPN-transistor kortsluit en deze in afsnijden dwingt. Deze actie trekt de bovenste transistor uit geleiding, waardoor de gehele MCT uitschakelt. Bij nul gate-spanning geleidt geen van de MOSFETs, en de MCT behoudt zijn laatste toestand – aan of uit – wat hysteresis vertoont.

De MCT kan dus worden beschouwd als een latching IGBT die volledige aan/uit-controle via de gate biedt.

• Een MOS-Gated Thyristor gebruikt een enkele N-kanaal MOSFET om een thyristor te triggeren, wat extreem lage gate-stroomvereisten levert.
• Een MOS-Controlled Thyristor (MCT) omvat twee MOSFETs, waardoor een positieve gate-spanning het aanzet en een negatieve spanning het gedwongen uitschakelt; nulspanning behoudt de vorige toestand.