最新特高压晶闸管.pdf

第50卷第8期
电力电子技术
Vo. 50. No8
2016年8月
ower Electronics
August 2016
最新恃高压晶闸管
王正鸣,陈黄鹂
(西安电力电子技术研究所,陕西西安710061)
摘要:研究使晶闸管有效面积比极大化的阴极图形及结终端结构设计和工艺技术,实质性提高特高压(UHV)
晶闸管综合性能参数水平,易于折中协调突出重点性能参数。研制成6.3kA/7.5kV及5.5kA/8.5kV最新UHV
晶闸管,可完全满足最新±800kV,6.25kA,10GW及±1100kV,5.5kA,12.1CW換流阀的应用要求
关键词:晶闸管;结终端;阴极图形
中图分类号:TN32
文献标识码:A
文章编号:1000-100X(2016)08-0024-02
Newly Developed Thyristor for UIRIVDC
WANG Zheng-ming, CHEN Huang-i
(xi'an Power Electronics Research Institute, Xi'an 710061, China)
Abstract: A design analysis of maximizing the active cathode is executed, that an elaborate cathode mask patt
an area-reduced junction emina ion are reaed The echnical specifications of ultra high voltage(H) thyristors are
updated and more flexibly optimized acording o application requirements. The new generation thyristors of 6.3 KA/7.5 kv
or 5.5 KA/8. 5 kv are successfuly manufactured and fully proved to be reliable devices for constructing a novel con
verter valve of++800 kv/6.25 KA/10 GW or+1 100 kv/55 KA/12. 1 CW
Keywords: thyristor; junction termination; cathode mask
1引言
2晶闸管有效面积比
2006年研制出的6英寸晶闻管原型为4kA/
定义晶闻管n发射区面积S。与芯片总面积S
8.5kV,建成了当时世界上输送功率最大、距离最之比为有效面积比R。图1为晶闻管阴极图形。
远的“向-上"±800kV,6.4CW,2000 km UHV直流S,Sa分别为P型短路点、门极及放大门的极面
输电( UAVDC)工程,开启了 UHVDC跨越式创新S为结终端面积;则有:S=S+Sn+S+S。,R=S.AS。
的年代。2012年建成“锦-苏”±800kV,7.2CW,
2014年建成“哈一郑”±800kV,8CW工程。采用
发射区
8.5kV晶闸管的电流分别提高到4.5kA,5kA。为
向2
在联网方式、联网规模、输送能力及环境保护等方
面更好地满足大电源集中开发利用和实现能源远
距离大容量输送的要求,国网决定进一步提高
终结端
p短路点、
、放大门极
UHVDC的额定输送功率至建设中的10GW锡-泰、
扎-青工程,为之研发定型的晶闻管的通态电流达
图1晶闻管阴极图形示意图
6.25kA,阻断电压达7.2kV。拟建设的12.1GW
Fig. 1 Schematic diagram of thyristor cathode
昌-古工程将采用的晶闸管其通态电流达5.5kA,
目前,6英寸硅片面积使用己达极致,芯片直
阻断电压达8.5kV。自我国引领研制6英寸晶闸径很难再增大。在此情况下提高R是提高晶闻管
管以来,综合参数水平持续提高、功率容量增大显容量的有效措施。
著,创新采取诸多新设计、新工艺”2。此处重点陈3阴极图形设计
述进一步研究阴极图形及结终端优化设计及工艺
增大有效导通面积所取得的效果。
此处阴极图形设计准则是提高R增大通流能
力、减小关断时间、兼顾电流变化率di/d及电
定稿日期:2016-02-15
压变化率dudt耐量。图1中短路点直径间距小对
作者简介:王正鸣(1958-),男,博士,总エ程师,研究方向提高dt、降低を有利,放大门极直径向。及腿宽
为电力半导体器件。
W越大对提高did有利,但占据过大面积不利于