SCR은 p-n-p-n 의 4-Layer Device 인 Thyristor Family중에서 3-Terminal Device로서 Two-Stable Switch로서 동작하게 되므로 Latching-Action 이 요구되는 회로나 전력제어회로에 가장보편적으로 사용되는 반도체 소자이다. SCR같은 반도체 활성소자를 포함하는 회로를 해석하기 위해서는 적절한 회로모델을 필요로 한다. 반도체 소자의 적절한 회로 모델이란 단자간의 전압 - 전류 특성을 만족해야 하며 모델회로가 용이하게 해석될수 있고 모델 파라미터를 구할수 있어야 한다. SCR의 스윗칭동작에는 상당한 스윗칭 시간을 소요로 한다. 지금까지 SCR회로의 해석에는 보통 디지탈모델이나 2-저항 모델등이 사용되어 왔으나 이러한 모델들은 Static-Model 이기 때문에, 즉 SCR을 하나의 Ideal-Switch로 가정했기 때문에, 이러한 모델들을 사용하여 SCR회로의 정확한 파형을 예측하기는 곤란하다. SCR회로의 정확한 해석을 위해서는 SCR의 실제스윗칭 특성이 고려되어야 한다. SCR의 스윗칭 특성은 SCR자체의 과도 특성에 기인하는 것이므로 SCR회로의 정확한 해석을 위한 회로 모델은 SCR자체의 과도 특성을 포함하는 다이나믹 모델이어야 한다. SCR 자체의 과도특성은 SCR내부에서 전하가 갖는 과도특성에 기인하는 것이므로 모델유도의 편의를 위하여 Charge-Control Approach에 의하여 다이나믹 모델을 유도하였다. Charge-Control Approach를 위하여 SCR내부의 두개의 Emitter Region에서의 Excess-Stored Charge를 무시하고, 두개의 Base Region에서의 Excess-Minority Carrier의 분포가 직선적이라고 가정하였으며, Bipolar Transistor의 Charge-Control Model의 유도에서와 같은 방법으로 Charge-Superposition의 원리를 사용하여 다이나믹모델을 유도한 결과 본문의 그림(4.5) 와 같은 회로모델을 구했다. SCR은 4-Layer Device 인데 반하여 3-Terminal을 가지고 있으므로 대부분의 모델 파라미터는 간접적인 측정방식에 의해서 산출해야 된다. 대부분의 모델 파라미터는 SCR의 스태틱전류-전압 관계, SCR내부 ...
SCR은 p-n-p-n 의 4-Layer Device 인 Thyristor Family중에서 3-Terminal Device로서 Two-Stable Switch로서 동작하게 되므로 Latching-Action 이 요구되는 회로나 전력제어회로에 가장보편적으로 사용되는 반도체 소자이다. SCR같은 반도체 활성소자를 포함하는 회로를 해석하기 위해서는 적절한 회로모델을 필요로 한다. 반도체 소자의 적절한 회로 모델이란 단자간의 전압 - 전류 특성을 만족해야 하며 모델회로가 용이하게 해석될수 있고 모델 파라미터를 구할수 있어야 한다. SCR의 스윗칭동작에는 상당한 스윗칭 시간을 소요로 한다. 지금까지 SCR회로의 해석에는 보통 디지탈모델이나 2-저항 모델등이 사용되어 왔으나 이러한 모델들은 Static-Model 이기 때문에, 즉 SCR을 하나의 Ideal-Switch로 가정했기 때문에, 이러한 모델들을 사용하여 SCR회로의 정확한 파형을 예측하기는 곤란하다. SCR회로의 정확한 해석을 위해서는 SCR의 실제스윗칭 특성이 고려되어야 한다. SCR의 스윗칭 특성은 SCR자체의 과도 특성에 기인하는 것이므로 SCR회로의 정확한 해석을 위한 회로 모델은 SCR자체의 과도 특성을 포함하는 다이나믹 모델이어야 한다. SCR 자체의 과도특성은 SCR내부에서 전하가 갖는 과도특성에 기인하는 것이므로 모델유도의 편의를 위하여 Charge-Control Approach에 의하여 다이나믹 모델을 유도하였다. Charge-Control Approach를 위하여 SCR내부의 두개의 Emitter Region에서의 Excess-Stored Charge를 무시하고, 두개의 Base Region에서의 Excess-Minority Carrier의 분포가 직선적이라고 가정하였으며, Bipolar Transistor의 Charge-Control Model의 유도에서와 같은 방법으로 Charge-Superposition의 원리를 사용하여 다이나믹모델을 유도한 결과 본문의 그림(4.5) 와 같은 회로모델을 구했다. SCR은 4-Layer Device 인데 반하여 3-Terminal을 가지고 있으므로 대부분의 모델 파라미터는 간접적인 측정방식에 의해서 산출해야 된다. 대부분의 모델 파라미터는 SCR의 스태틱전류-전압 관계, SCR내부 알파의 3-단자 측정법(9) 및 Remote-Base Transistor 방법 등을 사용하여 간접적인 방법으로 산출한다. 유도된 다이나믹모델과 산출된 파라미터 값의 타당성을 확인하기 위하여 가장 간단하지만 SCR의 특성을 세밀히 관찰할수 있는 실제 SCR회로를 택하여 ECAP Program을 사용하여 해석하고 실측치와 비교 하였다. 계산치와 실측치의 비교결과 유도된 다이나믹 모델은 타당하지만 모델 파라미터 산출과정의 일부에 무리가 있었음을 알 수 있었다. 본문에서 유도한 다이나믹모델 그 자체는 상당히 좋은 결과를 가져올수 있으나 그 Topology가 복잡하고 파라미터의 산출이 어려우므로 이 모델의 사용여부는 요구되는 정확도에 의해서 결정되어야 할것이며, 좀더 그 Topology를 간소화시키고, 파라미터 산출의 정확도를 높일수 있도록 계속적인 연구가 이루어져야 할것이다.
SCR은 p-n-p-n 의 4-Layer Device 인 Thyristor Family중에서 3-Terminal Device로서 Two-Stable Switch로서 동작하게 되므로 Latching-Action 이 요구되는 회로나 전력제어회로에 가장보편적으로 사용되는 반도체 소자이다. SCR같은 반도체 활성소자를 포함하는 회로를 해석하기 위해서는 적절한 회로모델을 필요로 한다. 반도체 소자의 적절한 회로 모델이란 단자간의 전압 - 전류 특성을 만족해야 하며 모델회로가 용이하게 해석될수 있고 모델 파라미터를 구할수 있어야 한다. SCR의 스윗칭동작에는 상당한 스윗칭 시간을 소요로 한다. 지금까지 SCR회로의 해석에는 보통 디지탈모델이나 2-저항 모델등이 사용되어 왔으나 이러한 모델들은 Static-Model 이기 때문에, 즉 SCR을 하나의 Ideal-Switch로 가정했기 때문에, 이러한 모델들을 사용하여 SCR회로의 정확한 파형을 예측하기는 곤란하다. SCR회로의 정확한 해석을 위해서는 SCR의 실제스윗칭 특성이 고려되어야 한다. SCR의 스윗칭 특성은 SCR자체의 과도 특성에 기인하는 것이므로 SCR회로의 정확한 해석을 위한 회로 모델은 SCR자체의 과도 특성을 포함하는 다이나믹 모델이어야 한다. SCR 자체의 과도특성은 SCR내부에서 전하가 갖는 과도특성에 기인하는 것이므로 모델유도의 편의를 위하여 Charge-Control Approach에 의하여 다이나믹 모델을 유도하였다. Charge-Control Approach를 위하여 SCR내부의 두개의 Emitter Region에서의 Excess-Stored Charge를 무시하고, 두개의 Base Region에서의 Excess-Minority Carrier의 분포가 직선적이라고 가정하였으며, Bipolar Transistor의 Charge-Control Model의 유도에서와 같은 방법으로 Charge-Superposition의 원리를 사용하여 다이나믹모델을 유도한 결과 본문의 그림(4.5) 와 같은 회로모델을 구했다. SCR은 4-Layer Device 인데 반하여 3-Terminal을 가지고 있으므로 대부분의 모델 파라미터는 간접적인 측정방식에 의해서 산출해야 된다. 대부분의 모델 파라미터는 SCR의 스태틱전류-전압 관계, SCR내부 알파의 3-단자 측정법(9) 및 Remote-Base Transistor 방법 등을 사용하여 간접적인 방법으로 산출한다. 유도된 다이나믹모델과 산출된 파라미터 값의 타당성을 확인하기 위하여 가장 간단하지만 SCR의 특성을 세밀히 관찰할수 있는 실제 SCR회로를 택하여 ECAP Program을 사용하여 해석하고 실측치와 비교 하였다. 계산치와 실측치의 비교결과 유도된 다이나믹 모델은 타당하지만 모델 파라미터 산출과정의 일부에 무리가 있었음을 알 수 있었다. 본문에서 유도한 다이나믹모델 그 자체는 상당히 좋은 결과를 가져올수 있으나 그 Topology가 복잡하고 파라미터의 산출이 어려우므로 이 모델의 사용여부는 요구되는 정확도에 의해서 결정되어야 할것이며, 좀더 그 Topology를 간소화시키고, 파라미터 산출의 정확도를 높일수 있도록 계속적인 연구가 이루어져야 할것이다.
SCR is the best known of all p-n-p-n devices which have bistable switching action. A proper circuit model of SCR is required in the accurate analysis and the optimal design of electronic circuits containing one or more SCR elements. In the most of the circuit models of SCR proposed so far, there are...
SCR is the best known of all p-n-p-n devices which have bistable switching action. A proper circuit model of SCR is required in the accurate analysis and the optimal design of electronic circuits containing one or more SCR elements. In the most of the circuit models of SCR proposed so far, there are some difficulties to analyze SCR circuits accurately, since the transient action of SCR itself is not taken into account. This paper describes the development and verification of a dynamic circuit model which approximates the transient characteristics of SCR. The model consists of discrete circuit components with its defining equations. The model is in a form compatible with the general nonlinear circuit analysis program such as ECAP. Methods for extracting model parameters from a limited number of easily obtainable data points are developed. Techniques for measuring the parameters in the model are also described and results of measurement of these parameters for two samples are given. Finally, the validity of the developed model is demonstrated by comparing the results of an ECAP analysis of an actual SCR circuit and the experimentally measured waveforms.
SCR is the best known of all p-n-p-n devices which have bistable switching action. A proper circuit model of SCR is required in the accurate analysis and the optimal design of electronic circuits containing one or more SCR elements. In the most of the circuit models of SCR proposed so far, there are some difficulties to analyze SCR circuits accurately, since the transient action of SCR itself is not taken into account. This paper describes the development and verification of a dynamic circuit model which approximates the transient characteristics of SCR. The model consists of discrete circuit components with its defining equations. The model is in a form compatible with the general nonlinear circuit analysis program such as ECAP. Methods for extracting model parameters from a limited number of easily obtainable data points are developed. Techniques for measuring the parameters in the model are also described and results of measurement of these parameters for two samples are given. Finally, the validity of the developed model is demonstrated by comparing the results of an ECAP analysis of an actual SCR circuit and the experimentally measured waveforms.
주제어
#Thyristors 사이리스터 쌍안정 회로 과도 현상 Transients (Dynamics)
학위논문 정보
저자
Bang, Keug-Saeng
학위수여기관
한국과학기술원
학위구분
국내석사
학과
전기 및 전자공학과
발행연도
1975
총페이지
iv, 81 p.
키워드
Thyristors 사이리스터 쌍안정 회로 과도 현상 Transients (Dynamics)
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