从上个世纪70年代开端，双向可控硅(又称三端双向晶闸管)一向用于操控沟通负载，几乎在一切电器上都能看到双向可控硅。当终端设备上的电压上升速率过快时，双向可控硅将会主动触发，从那时起，规划人员就有必要面临双向可控硅的这个特性。当规划对电压快速瞬变有要求的电器时，有必要考虑这个问题。
半导体易遭到dV/dt改变速率的影响
功率半导体器材由多个半导体层组成。例如，双向可控硅是四层结构沟通开关元件，每层是半个祼片，每层经过替换掺杂方法操控空穴浓度(P区)或自由电子浓度(N区)，构成两个单向可控硅。因此，双向可控硅相当于两个反极性并联的单向可控硅(图 1)。
每个PN结都会发生寄生电容，当施加斜坡电压时，就会发生电容电流(ICAP)。电容电流或许会向IGBT或功率MOSFET等电压操控型半导体的栅极电容充电。假设电容电压继续升高，超越阈压(VGS(th)或VGE(th))，器材或许会导通。即便不足以触发器材，器材也或许进入饱满形式(假设是MOSFET)或线性形式(假设是IGBT)，导致功率损耗过大和器材失效。为避免这个问题，栅极有必要经过低阻抗以源极或发射极为参阅点。
图1:a)双向可控硅结构易受dV/dt上升率影响 b) dV/dt上升率引起导通示例图
假设dV/dt(以A1端为参阅点)为正值，则电流ICAP经P1-N1结流至A1;假设dV/dt为负值，则电流ICAP经P2-N3结流至A2(如图1所示)。假设P1或P2层电压别离高于P1-N2或P2-N3结阈压(即0.6 V)，该电容电流就或许导致双向可控硅导通。
在双向可控硅产品数据手册中，厂商给出相关器材在导通前能够接受的最小的dV/dt上升速率。假设电压上升速率高于这个数值，双向可控硅或许就会导通，如图1b所示。只需施加的电流小于器材最大输入电流，dV/dt引起的导通不会损坏双向可控硅。由于当双向可控硅导通时，电流会遭到负载阻抗约束，所以大多数状况下不会损坏双向可控硅。
改善双向可控硅的dV/dt特性
为避免当双向可控硅输入端上电压改变速率过快而引起的导通问题，传统处理方案是给双向可控硅并联一个阻容缓冲电路，按捺市电的dV/dt改变速率。可是，这些电路需求一个大型电容，以耐受高达400V的峰压(衔接220-240V市电)。
第二种处理方案是在栅极和阴极之间添加阻抗，即添加一个电阻器(图1中的RG )。如图1所示，这个处理方案只适用于正电压dV/dt改变的状况，寄生电容电流在P1-N1结分流(见蓝色虚线ICAP)，避免开关被触发。关于负电压dV/dt状况，电容电流(图1a中的赤色虚线)流向P2-N3结。外部器材无法分流这部分电流，因此无法改善反向dV/dt按捺功用。
用电容替代电阻(图1中的RG )也能够处理这个问题，尽管这个方法在SCR(可控硅整流管)中作用很好，可是不主张用于双向可控硅，由于双向可控硅导通时dI/dt速率很高，这个电容或许会在双向可控硅栅极上发生过流，导致器材损毁。
为防备这种危险，能够给该电容串联一个电阻(图2a中的RG 和CG)，这样做的优点是运用一个低阻值的RG，一起避免了从操控电路分流过高的电流，由于只需充电，CG 相当于开路。
栅极阻容滤波器有益于进步运用抗搅扰才能
家电电器有必要到达电磁兼容性规范的最低要求。由于双向可控硅经过负载直接衔接市电，这类电器对IEC61000-4-4规范中的电快速瞬变(EFT)试验所用瞬变事情特别灵敏。
IEC61000-4-4试验条件包含耦合到市电网络的5 kHz或100 kHz电压脉冲串。由于该试验是在整个被测电器上进行，所以微操控器也或许遭到电磁搅扰。咱们在试验中只评测双向可控硅的抗扰度，所以将其栅极直连续至其参阅电极，使双向可控硅不受其它搅扰的影响(图2)。
图2：IEC61000-4-4测验装备
输入变阻器用于胁迫电压，避免击穿导致双向可控硅导通。假设没有输入变阻器，只需施加1 kV峰压，任何双向可控硅都会导通。咱们运用一个白炽灯作为负载，以便于调查双向可控硅何时导通。例如，咱们测验了几款意法半导体的T系列产品(T610T-8FP, T810T-8FP, T1210T-8FP, T1610T-8FP)。每款产品的栅电流都是10 mA，都对EFT(电快速瞬变)噪声灵敏。经过图2中的RG-CG-RG2电路，每款产品都能接受3 kV 5 Khz脉冲或2 kV 100 Khz脉冲。假设没有这个栅极电路，连1 kV的脉冲都接受不住。RG2 对应微操控器输出引脚的内部RDS(ON)电阻，无需添加外部电阻。
与传统缓冲电路(图2中的RS和CS)比较，栅极电路所能接受的电压略高(3.6 kV 对 3.3 kV 典型值)。栅极电路只用一个16V 的小电容器就获得了400V大电容器的抗扰功能。栅极电路与缓冲电路合作，让只运用10 mA双向可控硅的电器获得高于6 kV的EFT抗扰功能。栅极电路能够让一切的双向可控硅获益，不过，意法半导体T系列产品自身的负电压dV/dt功能十分优异，一起再运用外部栅极电路进步正电压dV/dt功能。
总归，用栅极滤波器替代高压缓冲器也能够下降电路板尺度和本钱，此外，还能够滤除从市电网络进入到操控电路的噪声。
