从di/dt损坏机制、定量公式入手，分析了国内外有关di/dt的著作、文章，研究了提高晶闸管器件di/dt能力的各种有效方法，给出了一个常规新设计及其研究成果。
关键词：晶闸管，di/dt能力，放大门极，短路点，扩展速度，强触发
一、研究di/dt的意义
初始导通过程中，过大的电流上升率di/dt是正常晶闸管器件损坏的主要原因，经对损坏器件解剖分析，70%以上原因都出于此。提高器件承受di/dt的能力，赶上国际最先进晶闸管制造水平，必将成为晶闸管，特别是大容量晶闸管的设计制成乃至应用的重大研究课题。
搞清晶闸管di/dt损坏的机制是研究提高晶闸管器件di/dt能力的前提条件，国内外公认的晶闸管di/dt损坏机制主要有两种：
1、为热疲劳机制，即：
门极电压Vg加上后，由于导通总是从最靠近门极那一部分阴极开始，因此此点电流密度最高、发热最严重、温升也最高，但导通从此点经横向电阻(应该说是横向电场)扩展到其他较大区域后，通过此点的电流很快降下来，温度也迅速降低，其它导通区则温度升高。下一半波来临时，照此循环一次。如此多次循环造成的温度迅变必然产生一定的热应力，此应力到一定数值时，引起硅材料的晶格损伤，造成该处被烧毁。
我们将这种多次循环的温度迅变而造成器件损坏的机制称为热疲劳损坏。
这种破坏机制和每次循环初始上升的最高温度关系最大，局部瞬间温升越高，对晶格产生的热应力将越大，也最易损坏器件，其损坏点在阴极内圈附近，且往往为一大片烧毁面积。
显然di/dt很高时，损坏往往是热疲劳引起的。
2、热逸走机制
器件因耗损功率而产生温升，引起热量，如果这个热量比耗散出去的热量大，则结余的热量又将造成附加温升，从而使结温更高，结余热量更大，温升更高。如此下去，超标很多的结温致使器件损坏。这种器件损坏机制就是热逸走，即热量不是按正常渠道走，而是积累造成芯片局部温度过高而导致损坏。
在较低的电流上升率(如di/dt<200A/μs)损坏，往往都是这种损坏机制。
二、di/dt估算公式
我们从最简化的di/dt模型入手，给出晶闸管di/dt估算公式及相关说明。
1、双矩形门极、阴极结构，双线性电压、电流波形下的简化电流上升率di/dt估算公式[1]
为使问题讨论简化起见，认为门极、阴极长度相等、且门极窄、阴极宽的双矩形简化结构，其开通时的电压波形、电流波形均为直线，如图1所示：
2、中心门极、双线性电压电流波形近似的di/dt公式[1][2]
对大功率晶闸管器件，常常为中心门极，经积分得公式(3)：
扩展速度的研究，以70年鲁尔(Ruhl)横向场理论为准。文献[3]给出vs=(0.05~0.1)毫米/微秒，而文献[2]指出，在有放大门极时，普通同心圆门极下的扩展速度为vs=(0.05~0.1)毫米/微秒，复杂门极对应的扩展速度则为vs=(0.1~1.0)毫米/微秒。考虑到放大门极若不起作用时，对应扩展速度为vs=0.01毫米/微秒。说明门极图形不同，扩展速度相差竟高达100倍!
②晶闸管开通时间ton，即门极触发开通时间tgt。对普通晶闸管tgt=8μs左右，对快速晶闸管tgt=4μs左右，对高频晶闸管tgt=2μs以下。最长对最短在4～5倍。
③△T为导致晶闸管器件因di/dt损坏的温差。设晶闸管额定结温为125℃，热疲劳损坏温度为(360～400)℃，则不重复di/dt损坏的温差为275℃，重复di/dt损坏的温差则为235℃。采购晶闸管欢迎访问武整阿里可控硅旺铺（https://techele.1688.com/）；
