新型功率器件MCT关断模型的研究

式中：I_f为通过MCT的电流；

V_u为上层基极－发射极间电压；

V_l为下层基极－发射极间电压；

V_f为晶闸管阳极－阴极间电压。

把式（1）,式（2）及式（3）写成式（4）的状态方程形式

=＋＋I_f （4）

从而得到了MCT状态模型。

3.2 对MCT模型动态的稳定性分析

对式（4）的A矩阵进行分析，其特征根是S₁，S₂，S₃。

S₁=；S₂=；S₃=0 （5）

可以看出，系统是处于边界稳定的，在稳定情况下的上下晶体管的基极－发射极间电压如式（6）及式（7）所示。

V_u=I_f＋ （6）

V_l=I_fR_l＋V_ol （7）

把式（6）及式（7）代入式（4）可以得到Vb的微分式（8），即

=－＋ （8）

dV_b/dt如果是正的，表示V_b在升高，表明MCT可以关断。如果是负的，表示V_b在下降，表明不能关断。要使MCT关断，必须dV_b/dt>0，则可以得到式（9）

R_off＋R_u （9）

因为a_u，a_l是大于零且小于1的，所以R_u是大于零，R_u非常小，如果忽略，就可以得到式（10）I_f的极大值I_fmax

I_fmax= （10）

从而得到了可关断最大电流I_fmax与晶体管电流放大系数a_u、a_l、基极－发射极间的短路电阻为R_off之间的关系。

3.3 对MCT模型的仿真与分析

对图3所示MCT等效仿真电路模型，利用MATLAB/Simulink仿真分析MCT最大可关断电流与射结短路电阻和耦合晶体管电流放大系数间的关系。仿真中，晶闸管的射结短路电阻用R_off表示，NPN和PNP晶体管的共基极电流放大系数用a_u和a_l表示，最大可关断电流用I_fmax表示。仿真电路中其他元器件模型参数依据MCT结构参数选定。图4，图5，图6中的实线为仿真结果，再把仿真有关数据代入式（9）得到图中虚线。仿真与解析曲线吻合得很好，证明了推导和仿真是一致的。

图4 I_fmax与R_off的关系