MOS控制晶閘管(MOS-Controlled Thyristor)是一個(gè)用場效元管驅(qū)動(dòng)的晶閘管，它可以通過對(duì)MOS柵極施加一個(gè)短暫的電壓脈沖來進(jìn)行開關(guān)。該器件具有一種微電子結(jié)構(gòu)。在同一塊芯片上并聯(lián)了數(shù)以千計(jì)的微電子元件。這種電子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。圖3-12給出MCT的等效電路和圖形符號(hào)。它通過在柵極施加一個(gè)相對(duì)陽極的負(fù)電壓脈沖而開通，關(guān)斷時(shí)則施加正電壓脈沖。MCT具有類似晶閘管的PNPN結(jié)構(gòu)，其中的PNP和NPN晶體管組件以正反饋方式連接，如圖3-12 (a)所示。然而，不像晶閘管，MCT具有單極性（或非對(duì)稱）電壓阻斷能力。如果MCT的柵極相對(duì)陽極為負(fù)，那么在P-FET中就會(huì)感應(yīng)出一個(gè)P溝道，這就導(dǎo)致NPN晶體管的正向偏置。MCT同時(shí)還正向偏置了PNP晶體管，而器件由于正反饋效應(yīng)而進(jìn)入飽和。在導(dǎo)通時(shí)，壓降大約為1V（和晶閘管類似）。如果柵極相對(duì)陽極為正，那么N-FET將飽和，并把PNP晶體管的發(fā)射極一基極PN結(jié)短路。這將破壞維持晶閘管導(dǎo)通的正反饋環(huán)，器件將被關(guān)斷。MCT的關(guān)斷僅依靠復(fù)合效應(yīng)，因此MCT的拖尾時(shí)間比較長。該器件的關(guān)斷安全工作區(qū)(SOA)有限，因此在MCT變流器中，緩沖電路是必需的。最近，該器件被用于“軟開關(guān)”變頻器，這種變頻器不需考慮SOA。
圖3-12 MCT的等效電路及其圖形符號(hào)
(a)等效電路；(b)圖形符號(hào)
MCT與其他電力電子器件的比較：MCT可以和具有相似電壓及電流額定值的電力MOSFEF.電力BJT和IGBT進(jìn)行比較。器件的工作模式可以在通態(tài)、斷態(tài)和瞬態(tài)條件下進(jìn)行比較。比較是簡單而全面的。
在同樣的電流容量下，MCT的電流密度比IGBT大約高出70%。在導(dǎo)通狀態(tài)，MCT的導(dǎo)通壓降比其他器件更低。這歸功于MCT的元胞尺寸更小和MCT中的SCR不存在發(fā)射極短路現(xiàn)象。在小電流時(shí)，MCT具有負(fù)溫度系數(shù)；在大電流時(shí)，溫度系數(shù)變?yōu)檎?。圖3-13表示導(dǎo)通壓降是電流密度的函數(shù)。一個(gè)50A的MCT的正向壓降在25℃時(shí)約為1. 1V，同樣條件下IGBT的正向壓降超過2. 5V。電力MOSFET的等效壓降則變高。然而，電力MOSFET的延遲時(shí)間(30ns)比MCT (300ns)小得多。電力MOSFET的開通過程比MCT或IGBT快得多，因此，和導(dǎo)通損耗相比，開關(guān)損耗可以忽略不計(jì)。在感性開關(guān)電路中，IG-BT的開通被延緩，以控制續(xù)流二極管的反向恢復(fù)?？梢灾圃斐鼍哂卸喾N阻斷電壓的MCT。MCT的關(guān)斷速度比當(dāng)初預(yù)計(jì)的更快。據(jù)報(bào)道，第二代MCT的開通性能比第一代器件更好。盡管第一代MCT的關(guān)斷時(shí)間比IGBT長，比較新的MCT采用更大的擴(kuò)散劑量后，關(guān)斷時(shí)間明顯縮短?，F(xiàn)在，對(duì)IGBT的充分開發(fā)利用使得IGBT在開關(guān)電源(SMPS)中可以在150kHz工作。MCT的關(guān)斷延遲時(shí)間和下降時(shí)間比電力MOSFET更長，并且隨溫度增加。開關(guān)頻率超過200kHz后，電力MOSFET更有吸引力，它的關(guān)斷損耗在三種器件中最小。
圖3-13 導(dǎo)通角與電流密度曲線
MCT的關(guān)斷安全工作區(qū)(SOA)不如IGBT。MCT的完全開關(guān)電流只是在50%～60%擊穿電壓額定值時(shí)有效，而IGBT的完全開關(guān)電流在80%擊穿電壓額定值時(shí)仍然有效。有必要采用容性緩沖電路來調(diào)整MCT的關(guān)斷軌跡。即使一個(gè)小電容器也可以改善MCT的SOA。
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