原標題：大功率二極管晶閘管知識連載——損耗

大功率二極管晶閘管的損耗是評估其性能和應用效果的重要指標之一。以下是對大功率二極管晶閘管損耗的詳細分析：

一、損耗分類

對于大功率二極管和晶閘管而言，其損耗主要分為以下幾類：

1. 通態損耗（PT或PF）：在二極管或晶閘管處于正向導通狀態下，通過器件的正向壓降與正向電流的乘積所產生的損耗。這是器件在正常工作狀態下最主要的損耗之一。

2. 斷態損耗（PD或PR）：在二極管或晶閘管處于反向截止或正向阻斷狀態下，由反向漏電流和反向截止電壓（或正向阻斷電壓）引起的損耗。這類損耗通常較小，但在某些應用場合下也不容忽視。

3. 開通損耗（PTT或PFT）：二極管或晶閘管從截止狀態轉變為導通狀態時所產生的損耗。這主要是由于載流子存儲效應和載流區域的延遲傳輸造成的。

4. 關斷損耗（PRQ）：二極管或晶閘管從導通狀態轉變為反向截止狀態時所產生的損耗。這同樣是由載流子存儲效應造成的，并取決于反向延遲電流、反向斷態電壓幅值和上升率等因素。

5. 控制損耗（晶閘管特有）：對于晶閘管而言，還存在由于門極電流在門極和陰極之間流動而轉化為熱量的電能損耗，即控制損耗。它分為門極峰值功耗PGM和門極平均功耗PGAV。

二、損耗計算

1. 通態損耗計算：

• 晶閘管：PTAV = VT(TO) × ITAV + rT × I2TRMS = VT(TO) × ITAV + rT × I2TAV × F2

• 二極管：PFAV = VF(TO) × IFAV + rT × I2FRMS = VF(TO) × IFAV + rT × I2FAV × F2
  其中，VT(TO)和VF(TO)分別為晶閘管和二極管在特定溫度下的通態電壓，ITAV和IFAV分別為通態電流的平均值，rT為等效電阻，I2TRMS和I2FRMS分別為通態電流的均方根值，F為頻率。

2. 開關損耗計算：

• 平均開關損耗隨通態電流在開通和關斷時的上升率和下降率以及重復頻率的增加而增加。對于阻斷電壓≤2200V的中等尺寸晶閘管和二極管以及高達60Hz電網頻率的應用，開關損耗與通態損耗相比通常可以忽略不計。但對于高阻斷電壓或大尺寸的半導體器件，在計算時需要考慮關斷損耗。

3. 控制損耗計算：

• 控制損耗主要針對晶閘管，由門極電流和門極電壓的乘積決定。門極峰值功耗PGM為門極電流和門極電壓峰值的乘積，門極平均功耗PGAV為門極功耗的周期平均值。

三、損耗影響與應對措施

1. 損耗對器件性能的影響：損耗會導致器件發熱，進而影響其工作效率和可靠性。長期工作在高溫環境下會加速器件的老化過程，縮短使用壽命。

2. 應對措施：

• 選擇合適的散熱方式以降低器件溫度。

• 優化電路設計以減少不必要的損耗。

• 選用具有低損耗特性的器件型號。

• 在高損耗場合下采用并聯或串聯等方式分散損耗。

綜上所述，大功率二極管晶閘管的損耗是其性能評估和應用效果分析的重要方面。通過合理的損耗分類、準確的損耗計算和有效的應對措施可以降低器件損耗提高電路效率和使用壽命。