рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Устройство и основные физические процессы

Устройство и основные физические процессы - раздел Приборостроение, Полупроводниковые приборы Тиристорами Называют Полупроводниковые Приборы С Двумя Устойчивыми Режимами Р...

Тиристорами называют полупроводниковые приборы с двумя устойчивыми режимами работы (включен, выклю­чен), имеющие три или более р-n-переходов.

Тиристор по своему принципу — прибор ключевого действия. Во включенном состоянии он подобен замкну­тому ключу, а в выключенном — разомкнутому ключу. Те тиристоры, которые не имеют специальных электродов для подачи сигналов с целью изменения состояния, а име­ют только два силовых электрода (анод и катод), называ­ют неуправляемыми, или диодными, тиристорами (дини-сторами). Иначе тиристоры называют управляемыми тиристорами, или просто тиристорами.

Они являются основными элементами в силовых уст­ройствах электроники, которые называют также устрой­ствами преобразовательной техники. Типичными предста­вителями таких устройств являются управляемые выпрямители (преобразуют переменное напряжение в однонаправленное) и инверторы (преобразуют постоян­ное напряжение в переменное). Динисторы, как правило, используются в слаботочных импульсных устройствах.

Существует большое количество различных тиристо­ров. Для определенности вначале обратимся к так назы­ваемому управляемому по катоду незапираемому тиристо­ру с тремя выводами (два силовых и один управляющий), который проводит ток только в одном направлении.

Дадим упрощенное изображение структуры тиристора (рис. 1.109) и его условное графическое обозначение (рис. 1.110).

Обратимся к простейшей схеме с тиристором (рис. 1.111), где использованы следующие обозначения:


ia — ток анода (силовой ток в цепи анод-катод ти­
ристора);

иакнапряжение между анодом и катодом;

iy — ток управляющего электрода (в реальных схе­мах используют импульсы тока);

иук — напряжение между управляющим электродом
и катодом;

иnum — напряжение питания.

Предположим, что напряжение питания меньше так называемого напряжения переключения Unepпит < Unep) и что после подключения источника питания импульс уп­равления на тиристор не подавался. Тогда тиристор будет находиться в закрытом (выключенном) состоянии. При этом p-n-переходы П1 и П3 будут смещены в прямом на­правлении, а переход П2 — в обратном направлении (см. рис. 1.109), поэтому ток тиристора будет малым (ia » 0) и будут выполняться соотношения иак » ипит, uR » 0 (нагруз­ка отключена от источника питания).

Если предположить, что выполняется соотношение unuim>Uпер или что после подключения источника питания

(даже при выполнении условия ипит< Uпер) был подан им­пульс управления достаточной величины, то тиристор бу­дет находиться в открытом (включенном) состоянии. При этом все три перехода будут смещены в прямом направ­лении и будут выполняться соотношенияиR » иnuт (т. е. нагрузка оказалась подключенной к источ­нику питания).

Существуют тиристоры, для которых напряжение Unep больше, чем 1кВ, а максимально допустимый ток ia боль­ше, чем 1кА.

При изучении принципа работы тиристора очень важ­но понять, что происходит в момент его включения и по­чему переход П2 во включенном состоянии смещен в пря­мом направлении. Для соответствующих объяснений обратимся к условному изображению структуры тиристо-


 

Имеют место соотношения:


ра (рис. 1.112). Можно заметить,, что такая структура со­ответствует схеме на двух транзисторах (рис. 1.113). Вна­чале рассмотрим процесс включения тиристора при иак = = Unep и iу== 0 (так называемое включение по аноду), од­нако такой способ включения не рекомендуется исполь­зовать на практике.

где aст1, aст2, Iко1, Iко2 - соответственно статические коэффициенты передачи токов эмиттеров и обратные токи коллекторов транзисторов Т1 и Т2.


 


Обозначим через Iко общий обратный ток p-n-перехода П2 тогда

получим


Как уже отмечалось, коэффициенты передачи токов транзисторов изменяются при изменении режимов рабо­ты транзисторов.

При малых токах и через тиристор про-

текает ток ia » Iko. При увеличении напряжения иак ток IК0 возрастает, и вместе с этим возрастают коэффициенты аст1 и аст2 При приближении суммы к единице ток

ia резко, скачкообразно возрастает и тиристор переходит в открытое (включенное) состояние, после чего ток в схе­ме ограничивается только сопротивлением нагрузки RН. Время, в течение которого тиристор переходит во вклю­ченное состояние, составляет доли микросекунды или единицы микросекунд (это так называемое время вклю­чения tвкл).

Так как токи баз транзисторов велики и приближают­ся по своим значениям к токам коллекторов, оба транзи­стора находятся в режиме насыщения. Это означает, что переход П2 тиристора смещен в прямом направлении.

Процесс включения тиристора можно объяснить и не прибегая к представлению тиристора в виде двух транзи­сторов. Но и при таком анализе вывод остается прежним: переход П2 во включенном состоянии смещен в прямом направлении. Такое состояние перехода П2 обеспечивается наличием избыточной (по сравнению с выключенным состоянием тиристора) концентрацией в слоях п1 и р2 не­основных и основных носителей электричества. Это озна-


чает, что во включенном состоянии в указанных слоях имеются избыточные заряды.

Динисторы, естественно, могут включаться только по аноду.

откуда

Теперь рассмотрим процесс включения тиристора при подаче импульса управления и при условии, что иак< Unep (так называемое включение по управляющему электроду). Это рекомендуемый способ включения.

Обратимся к эквивалентной схеме на двух транзисто­рах (см. рис. 1.113). Легко увидеть, что подача положитель­ного напряжения на управляющий электрод относитель­но катода вызывает появление тока базы транзистора Т2. Это приводит к включению транзисторов эквивалентной схемы, т. е. к включению тиристора, причем чем больше ток управления, тем при меньшей величине напряжения иак происходит включение тиристора. После окончания импульса управления тиристор остается включенным.

Характерной особенностью рассматриваемого незапи-раемого тиристора, который очень широко используется на практике, является то, что его нельзя выключить с по­мощью тока управления.

Для выключения тиристора на практике на него пода­ют обратное напряжение иак< 0 и поддерживают это на­пряжение в течение времени, большего так называемого времени выключения tвыкл. Оно обычно составляет едини­цы или десятки микросекунд. За это время избыточные за­ряды в слоях п1 и р2 исчезают. Для выключения тиристора напряжение питания иnuт в приведенной выше схеме (см. рис. 1.111) должно изменить полярность.

После указанной выдержки времени на тиристор вновь можно подать прямое напряжение ак>0), и он будет вы­ключенным до подачи импульса управления.

Тиристор выключается также в случае, когда обратное напряжение не подается, но ток ia уменьшается до неко­торой малой величины, называемой током удержания iyd. При этом напряжение на тиристоре увеличивается скач-


кообразно. Такой способ выключения на практике ис­пользуется редко, так как время выключения при этом оказывается значительным.

Существуют так называемые запираемые тиристоры, которые могут быть выключены с помощью тока управ­ления.

Если на тиристор подано обратное напряжение иак<0, то переходы П1 и П3 смещаются в обратном направлении и через тиристор протекает малый обратный ток.

Существуют и широко используются так называемые симметричные тиристоры (симисторы, триаки). Каждый симистор подобен паре рассмотренных тиристоров, вклю­ченных встречно-параллельно (рис. 1Л14). Дадим услов­ное графическое обозначение симистора (рис. 1.115).

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Полупроводниковые приборы

Тема полупроводниковые приборы.. тиристоры устройство и основные физические процессы..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Устройство и основные физические процессы

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Характеристики
Изобразим семейство статических выходных вольт-ам­перных характеристик тиристора (рис. 1.116). Различные характеристики соответствуют различным значениям постоянного тока управления. Но ва

Графический анализ схем с тиристорами
Выполним анализ схемы с тиристором (рис. 1.118). Составим для выходного контура уравнение линии на­грузки:

И система обозначений
Выпускаемые с 1980 г. тиристоры имеют классифика­цию и систему обозначений, установленные ГОСТ 20859.1—89 и приведенные в [3]. Вместе с тем в эксплу­атации находятся тиристоры, система обозначений

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги