Корпуса тиристоров: Температура — корпус — тиристор

Тиристоры КУ405А, КУ405Б

Тиристоры КУ405А (8А, 600В) и КУ405Б (8А, 800В) кремниевые триодные, не проводящие в обратном направлении, с управлением по катоду. Предназначены для применения в схемах преобразователей электрической энергии, импульсных модуляторов, бесконтактной регулирующей аппаратуры, избирательных и импульсных усилителей, генераторов гармонических колебаний, инверторов и других схем, выполняющих коммутационные функции.

Указания по применению и эксплуатации – по ГОСТ 11630, ОСТ 11 336.907.0 и ОСТ 11 336.907.10 с дополнениями и уточнениями, изложенными в настоящем разделе.

Основное назначение тиристоров – работа в схемах преобразователей электрической энергии, импульсных модуляторов, бесконтактной регулирующей аппаратуры, избирательных и импульсных усилителей, генераторов гармонических колебаний, инверторов и других схем, выполняющих коммутационные функции.

Допускается применение тиристоров, изготовленных в обычном климатическом исполнении, в аппаратуре, предназначенной для эксплуатации во всех климатических условиях, при покрытии тиристоров непосредственно в аппаратуре лаками (в 3-4 слоя) типа УР-231 по ТУ 6-21-14, ЭП-730 по ГОСТ 20824 с последующей сушкой.

Допустимое значение статического потенциала 2000 В в соответствии с ОСТ 11 073.062. Степень жесткости – VI.

При монтаже тиристоров на теплоотводящий радиатор необходимо соблюдать следующие требования:

• для улучшения теплового баланса установку тиристоров на радиатор необходимо осуществлять с помощью теплоотводящих паст;
• запрещается припайка теплоотводящей поверхности тиристоров к теплоотводу;
• в случае необходимости изоляции корпуса тиристоров от радиатора, необходимо учитывать тепловое сопротивление изолирующей прокладки или пасты;

Расстояние от корпуса до начала изгиба вывода – не менее 5 мм. Изгиб допускается в плоскости перпендикулярной плоскости расположения выводов.

При изгибе и формовке выводов необходимо применять специальные шаблоны, а также обеспечить неподвижность выводов между местом изгиба и корпусом тиристоров.

Назначение выводов

Вывод	Назначение
№1	Катод
№2	Анод
№3	Управляющий электрод

Электрические параметры тиристоров при приемке и поставке

Наименование параметра (режим измерения), единица измерения	Буквенное обозначение	Норма		Температура корпуса, С
		не менее	не более
Постоянное напряжение в открытом состоянии (Iос = 12 А), В	Uос	—	1,6	25±10
Постоянный отпирающий ток управления (Uзс = 12 В, Iос / 0,2 А), мА	Iу. от	—	30	25±10
Ток включения (Uзс = 12 В, Iу.от/ 0,1 А), мА	Iвкл	—	120	25±10
Ток удержания (Uзс = 12 В, Iу.от/ 0,1 А), мА	Iуд	—	100	25±10
Постоянный ток в закрытом состоянии, мА (Uзс = 600 В) КУ405А (Uзс = 800 В) КУ405Б	Iзс	—	0,1	25±10
		—	1	100±5
		—	1	-45±3
Постоянный обратный ток, мА (Uобр = 600 В) КУ405А (Uобр = 800 В) КУ405Б	Iобр	—	0,1	25±10
		—	1	100±5
		—	1	-45±3

Предельно допустимые значения электрических режимов эксплуатации во всем диапазоне рабочих температур среды

Наименование параметра (режим измерения), единица измерения	Буквенное обозначение	Норма
		КУ405А	КУ405Б
Максимально допустимое повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии, В	Uзс,п max	600	800
Максимально допустимое повторяющееся импульсное обратное напряжение, В	Uобр,п max	600	800
Максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии (Тk 96 С), А	Iос. д max	8	8
Ударный ток в открытом состоянии (синусоида f = 50 Гц, tи = 10 мс, Тп = (25±10) С, А	Iос.удр	65	65
Максимально допустимый импульсный ток управления, А (tи 10 мс)	Iу,и.max	2	2
Защитный показатель, А2 .с (tи 10 мс)	I2t	21	21
Импульсная рассеиваемая мощность управления, Вт	Pу.и	5	5
Средняя рассеиваемая мощность управления, Вт	Pу.ср	0,5	0,5
Максимально допустимая температура перехода, С	Тп mах	125	125
Тепловое сопротивление переход-корпус, С /Вт	RТ(п-k)	1,8	1,8

Справочные данные. Значения основных параметров при Тk = (25±10) С

Наименование параметра, режим и условия измерения. Единица измерения	Обозначение	Значение параметра
		Мин.	Типовое	Макс.
Постоянное напряжение в открытом состоянии (Iос = 12 А), В	Uос	—	—	1,6
Постоянный отпирающий ток управления, мА (Uзс = 12 В, Iос / 0,1 А)	Iу.от	—	—	30
Ток включения, мА (Uзс = 12 В, Iу.от/ 0,1 А)	Iвкл	—	—	120
Ток удержания, мА	Iуд	—	—	100
Постоянный ток в закрытом состоянии, мА (Uзс = 600 В) КУ405А (Uзс = 800 В) КУ405Б	Iзс	—	—	0,1
Постоянный обратный ток, мА (Uобр = 600 В) КУ405А (Uобр = 800 В) КУ405Б	Iобр	—	—	0,1
Отпирающее постоянное напряжение управления, В (Uзс = 12 В, Iу. от/ 0,1 А)	Uу.от	—	—	1,5
Скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии, В/мкс (Uзс = 67 % Uзс.п)	dUзс/dt	50	—	—
Время включения, мкс (Iос = 10 А, Iу.от= 0,1 А)	tвкл	—	2	—
Время выключения, мкс (Iос = 12 А, Uзс = 67 % Uзс.п)	tвыкл	—	70	—

Электрические параметры тиристоров, изменяющиеся в течение наработки

Наименование параметра (режим измерения), единица измерения	Буквенное обозначение	Норма		Температура корпуса, С
		не менее	не более
Постоянный ток в закрытом состоянии, мА (Uзс = 600 В) КУ405А (Uзс = 800 В) КУ405Б	Iзс	—	0,2	25±10
		—	2	100±5
Постоянный обратный ток, мА (Uобр = 600 В) КУ405А (Uобр = 800 В) КУ405Б	Iобр	—	0,2	25±10
		—	2	100±5

Тиристоры и Триаки (симисторы) — Десять Золотых Правил

Промышленный ряд тиристоров и триаков (симисторов) Philips предоставляет широкие возможности для создания устройств управления мощностью. Соблюдение же десяти несложных правил по использованию тиристоров и триаков поможет избежать трудностей и ошибок при проектировании.

Тиристоры

Тиристор — управляемый диод, в котором управление током от анода к катоду происходит за счет малого тока управляющего электрода (затвора).

Открытое состояние тиристора

Тиристор переходит в открытое состояние при подаче на затвор положительного смещения относительно катода. При достижении порогового значения напряжения затвора V_GT (ток через затвор имеет значение I_GT), тиристор переходит в открытое состояние. Для стабильного перехода в открытое состояние при коротком управляющем импульсе (менее 1 мкс) пиковое значение порогового напряжения необходимо увеличить.

После достижения тока нагрузки значения I_L тиристор будет оставаться в открытом состоянии при отсутствии тока затвора.

Необходимо отметить, что значения параметров V_GT, I_GT и I_L указаны в спецификации для температуры перехода 25 °C. Эти значения возрастают при понижении температуры. Поэтому внешние цепи тиристора должны рассчитываться для поддержания необходимых амплитуд V_GT, I_GT и I_L при минимальной ожидаемой рабочей температуре.

Чувствительный затвор тиристоров, таких, как BT150, при увеличении температуры перехода выше T_{j max} может вызывать ложное срабатывание за счет тока утечки от анода к катоду.

Во избежание ложных срабатываний можно посоветовать следующие рекомендации:

1. Рабочая температура перехода должна быть меньше значения T_{j max}.
2. Использовать тиристоры с меньшей чувствительностью, такие, как BT151, либо уменьшить чувствительность имеющегося тиристора включением резистора номиналом 1 кОм или менее между затвором и катодом.
3. При невозможности использования менее чувствительного тиристора необходимо приложить небольшое обратное смещение к затвору в фазе закрытого состояния тиристора для увеличения I_L. В фазе отрицательного тока затвора необходимо уделить внимание уменьшению мощности рассеивания затвора.

Коммутация тиристора

Для перехода тиристора в закрытое состояние ток нагрузки должен снизиться ниже значения тока удержания IH на время, позволяющее всем свободным носителям заряда освободить переход. В цепях постоянного тока это достигается тем, что цепь нагрузки уменьшает ток до нуля, чтобы дать возможность тиристору выключиться. В цепях переменного тока цепь нагрузки уменьшает ток в конце каждой полуволны. В этой точке тиристор переходит в закрытое состояние.

Тиристор может перейти в состояние проводимости, если ток нагрузки не будет удерживаться ниже I_H достаточное время.

Обратите внимание, что значение I_H указывается для температуры перехода 25 °C и, подобно I_L, оно уменьшается при повышении температуры. Поэтому для успешной коммутации цепь должна позволять уменьшаться току нагрузки ниже I_H достаточное время при максимальной ожидаемой рабочей температуре перехода.

Триаки (симисторы)

Триак представляет собой «двунаправленный тиристор». Особенностью триака является способность проводить ток как от анода к катоду, так и в обратном направлении.

Состояние проводимости

В отличие от тиристоров триак может управляться как положительным, так и отрицательным током между затвором и T1. (Правила для V_GT, I_GT и I_L те же, что для тиристоров, см. «Правило 1».) Это свойство позволяет триаку работать во всех четырех секторах, как показано на рис. 4.

Когда затвор управляется постоянным током или однополярными импульсами с нулевым значением тока нагрузки, в квадрантах (3+,3–) предпочтителен отрицательный ток затвора по нижеследующим причинам. (Внутреннее строение переходов триака характерно тем, что затвор наиболее отдален от области основной проводимости в квадранте 3+.

)

1. При более высоком значении I_GT требуется более высокий пиковый I_G.
2. При более длинной задержке между I_G и током нагрузки требуется большая продолжительность I_G.
3. Низкое значение dI_T/dt может вызывать перегорание затвора при управлении нагрузками, создающими высокий dI/dt (включение холодной лампы накаливания, емкостные нагрузки).
4. Чем выше I_L (это относится и к квадранту 1–), тем большая продолжительность I_G будет необходима для малых нагрузок, что позволит току нагрузки с начала полупериода достичь значения выше I_L.

В стандартных цепях управления фазой переменного тока, таких, как регуляторы яркости и регуляторы скорости вращения, полярность затвора и T2 всегда одинаковы. Это означает, что управление производится всегда в 1+ и 3– квадрантах, в которых коммутирующие параметры триака одинаковы, а затвор наиболее чувствителен.

Примечание: 1+, 1–, 3– и 3+ это система обозначений четырех квадрантов, использующаяся для краткости: вместо того, чтобы записать «MT2+, G+», пишется 1+ и т. д. Эти данные получены из графика вольт-амперной характеристики триака. Положительному напряжению T2 соответствует положительное значение тока через T2, и наоборот (см. рис. 5). Следовательно, управление осуществляется только в квадрантах 1 и 3. А указатели (+) и (–) относятся к направлению тока затвора.

Ложные срабатывание триака

В ряде случаев возможны нежелательные случаи включения триаков. Некоторые из них не приведут к серьезным последствиям, в то время как другие потенциально разрушительны.

1. Уменьшение шумовых сигналов затвора

В электрически шумных окружающих средах ложное срабатывание может происходить, если шумовое напряжение на затворе превышает V_GT, поэтому тока затвора достаточно для включения триака. Первый способ защиты — минимизировать возникающий шум. Лучше всего это может быть достигнуто уменьшением длины проводников, ведущих к затвору, и соединением цепи управления затвором непосредственно с выводом T1 (или катодом для тиристора). В случае, если это невозможно, следует использовать витую пару или экранированный кабель.

Дополнительную шумовую устойчивость можно обеспечить, уменьшив чувствительность затвора с помощью включения резистора до 1 кОм между затвором и T1. Если в качестве высокочастотного шунта используется конденсатор, желательно включить последовательно резистор между ним и затвором, чтобы уменьшить пик тока конденсатора через затвор и минимизировать возможность повреждения затвора от перегрузки.

В качестве решения этих проблем можно использовать триаки ряда «H» из номенклатуры Philips (например BT139-600H). Этот нечувствительный ряд (I_{GT min} = 10 мA) специально разработан для обеспечения высокой шумовой устойчивости.

2. Превышение максимального значения скорости нарастания напряжения коммутации dV_COM/dt

Этот эффект может возникнуть при питании реактивных нагрузок, где есть существенный сдвиг фазы между напряжением и током нагрузки. При выключении триака в то время, когда фаза тока нагрузки проходит через ноль, напряжение не будет нулевым из-за сдвига по фазе (см. рис. 6).

Если при этом скорость изменения напряжения превысит допустимое значение dV_COM/dt, триак может остаться в состоянии проводимости. Это происходит из-за того, что носителям заряда не хватает времени, чтобы освободить переход.

На параметр dV_COM/dt влияют два условия:

• Скорость уменьшения тока нагрузки при переключении dI_COM/dt. Высокое значение dI_COM/dt снижает значение dV_COM/dt.
• Температура перехода T_j. Чем выше T_j, тем ниже значение dV_COM/dt.

Если возможно превышение значения dV_COM/dt триака, то ложного срабатывания можно избежать использованием RC-демпфера между T1-T2. Это ограничит скорость изменения напряжения. Обычно выбирается углеродный резистор 100 Ом и конденсатор 100 нФ.

В качестве альтернативы можно предложить использование триаков Hi-Com (более подробно об этих триаках можно прочесть на сайте www.dectel.ru в разделе «Публикации» или в «КиТ» № 7’2002).

Обратите внимание, что резистор не может быть удален из демпфера, так как он используется в качестве ограничителя тока во избежание возникновения высокого значения dI_T/dt в моменты коммутации.

3. Превышение максимального значения скорости нарастания тока коммутации dI_COM/dt

Высокое значение dI_COM/dt может быть вызвано повышенным током нагрузки, повышенной рабочей частотой (синусоидального тока) или несинусоидальным током нагрузки.

Известный пример — выпрямитель питания для индуктивных нагрузок, где применение стандартных триаков невозможно из-за того, что напряжение питания оказывается ниже напряжения обратной электромагнитной индукции нагрузки и ток триака резко стремится к нулю. Этот эффект проиллюстрирован на рис. 7.

При нулевом токе триака ток нагрузки будет спадать через мостовой выпрямитель. При индуктивных нагрузках возможно такое высокое значение dI_COM/dt, при котором триак не может поддерживать даже небольшого значения dV/dt 50-герцовой синусоиды при прохождении нуля. В этом случае не будет эффекта от добавления демпфера.

Решение проблемы в том, что значение dI_COM/dt может быть ограничено добавлением дросселя последовательно с нагрузкой. Альтернативное решение — использование Hi-Com-триаков.

4. Превышение максимального значения скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии dV_D/dt

Высокая скорость изменения напряжения на силовых электродах непроводящего триака (или тиристора с чувствительным затвором) без превышения его V_DRM (см. рис. 8), вызывает внутренние емкостные токи. При этом внутреннего тока затвора может быть достаточно, чтобы перевести триак (тиристор) в состояние проводимости. Чувствительность к этому параметру увеличивается с ростом температуры.

Там, где возникает эта проблема, значение dV_D/dt должно быть ограничено RC-демпфером между T1 и T2 для триака (или анодом и катодом для тиристора). Использование триаков Hi-Com в таких случаях может снять эти проблемы.

5. Превышение повторяющегося пикового напряжения в закрытом состоянии V_DRM

Если напряжение на T2 превышает V_DRM (это может происходить во время переходных процессов), то ток утечки T2-T1 достигнет значения, при котором триак может спонтанно перейти в состояние проводимости (рис. 9).

При нагрузке, допускающей выбросы тока, ток чрезвычайно высокой плотности может проходить через узкую открытую область перехода. Это может привести к выгоранию перехода и разрушению кристалла. Это может происходить в схемах управления лампами накаливания, емкостных нагрузках и схемах защиты мощных электронных ключей.

Превышение V_DRM или dV_D/dt не всегда приводит к потере работоспособности триака, а вот создаваемая dI_T/dt скорость нарастания тока It может привести к выходу из строя прибора. Из-за того что требуется некоторое время для распространения проводимости по всему переходу, допустимое значение dI_T/dt ниже чем, если бы триак был включен сигналом затвора. Если значение dI_T/dt не будет превышать минимального значения, которое дается в его характеристиках, то, скорее всего, триак не выйдет из строя. Эта проблема может быть решена подключением ненасыщающейся индуктивности (без сердечника) последовательно с нагрузкой. Если это решение неприемлемо, то альтернативное решение может быть в том, чтобы обеспечить дополнительную фильтрацию и ограничение выбросов. Это повлечет использование параллельно питанию метал-оксидного варистора (МОВ) для ограничения напряжения и последовательное подключение LС-цепочки перед варистором.

Некоторые изготовители выражают сомнения в надежности схем с использованием MOB, так как они при высоких температурах окружающей среды входят в тепловой пробой и выходят из строя. Это является следствием того, что рабочее напряжение МОВ обладает обратным температурным коэффициентом. Однако при применении МОВ на 275 В (среднеквадратичное значение) для цепей 230 В риск перегорания МОВ минимален. Такие проблемы вероятны, если варистор на 250 В используется при высокой температуре окружающей среды в цепях со среднеквадратичным значением 230 В.

Состояние проводимости, dI

_T/dt

Когда триак (тиристор) находится в состоянии проводимости под действием сигнала затвора, проводимость начинается в участке кристалла, смежном с затвором, и затем быстро распространяется на активную область. Эта задержка накладывает ограничение на значение допустимой скорости нарастания тока нагрузки. Высокое значение dI_T/dt может быть причиной выгорания прибора, в результате чего произойдет короткое замыкание между T1 и T2.

При работе в квадранте 3+ еще больше снижается разрешенное значение dI_T/dt из-за структуры перехода. Это может привести к мгновенному лавинному процессу в затворе и перегоранию во время быстрого нарастания тока. Разрушение триака может произойти не сразу, а при постепенном выгорании перехода Затвор-T1, что приведет к короткому замыканию после нескольких включений. Чувствительные триаки наиболее подвержены этому. Эти проблемы не относятся к Hi-Com триакам, так как они не работают в квадранте 3+.

Значение dI_T/dt связано со скоростью нарастания тока затвора (dI_G/dt) и максимальным значением I_G. Высокие значения dI_G/dt и пикового I_G (без превышения номинальной мощности затвора) дают более высокое значение dI_T/dt.

Самый простой пример нагрузки, создающей высокий начальный бросок тока, — лампа накаливания, которая имеет низкое сопротивление в холодном состоянии. Для резистивных нагрузок этого типа значение dI_T/dt достигнет максимального значения при начале перехода в состояние проводимости в пике напряжения сети. Если есть вероятность превышения номинального значения dI_T/dt триака, необходимо ограничить это включением катушки индуктивности или терморезистором с обратным температурным коэффициентом последовательно с нагрузкой.

Дроссель не должен насыщаться в течение максимума пика тока. Для ограничения значения dI_T/dt необходимо использовать катушку индуктивности без сердечника.

Есть более правильное решение, с помощью которого можно избежать необходимости включения последовательно с нагрузкой токоограничивающих приборов. Оно состоит в том, чтобы использовать режим включения при нулевой разности потенциалов. Это дало бы плавный рост тока с начала полуволны.

Примечание: Важно помнить, что режим включения при нулевой разности потенциалов применим только к резистивным нагрузкам. Использование того же метода для реактивных нагрузок, где есть сдвиг фазы между напряжением и током, может вызвать однополярную проводимость, ведущую к возможному режиму насыщения индуктивных нагрузок, разрушительно высокому току и перегреву. В этом случае требуется более совершенный способ переключения при нулевом токе или схема управления фазой включения.

Отключение

Триаки, использующиеся в цепях переменного тока, коммутируются в конце каждого полупериода тока нагрузки, если не приложен сигнал затвора, чтобы поддержать проводимость с начала следующего полупериода. Правила для I_H те же, что и для тиристора (см. «Правило 2»).

Некоторые особенности триаков Hi-Com

Триаки Hi-Com имеют отличную от обычных триаков внутреннюю структуру. Одно из отличий состоит в том, что две половины тиристора лучше изолированы друг от друга, что уменьшает их взаимное влияние. Это дает следующие преимущества:

1. Увеличение допустимого значения dV_COM/dt. Это позволяет управлять реактивными нагрузками (в большинстве случаев) без использования демпфирующего устройства, без сбоев в коммутации. Это сокращает количество элементов, размер печатной платы, стоимость и устраняет потери на рассеивание энергии демпфирующим устройством.
2. Увеличение допустимого значения dI_COM/dt. Это значительно улучшает работу на более высоких частотах и для несинусоидальных напряжений без необходимости в ограничении dI_COM/dt при помощи индуктивности последовательно с нагрузкой.
3. Увеличение допустимого значения dV_D/dt. Триаки очень чувствительны при высоких рабочих температурах. Высокое значение dV_D/dt уменьшает тенденцию к самопроизвольному включению из состояния отсутствия проводимости за счет dV/dt при высоких температурах. Это позволяет применять их при высоких температурах для управления резистивными нагрузками в кухонных или нагревательных приборах, где обычные триаки не могут использоваться.

Из-за особой внутренней структуры работа триаков Hi-Com в квадранте 3+ невозможна. В большинстве случаев это не является проблемой, так как это наименее желательный и наименее используемый квадрант. Поэтому замена обычного триака на Hi-Com возможна почти всегда.

Более подробную информацию по триакам Hi-Com можно найти в специальной документации Philips: «Factsheet 013 — Understanding Hi-Com Triacs» и «Factsheet 014 — Using Hi-Com Triacs».

Способы монтажа триаков

При малых нагрузках или коротких импульсных токах нагрузки (меньше 1 с), можно использовать триак без теплоотводящего радиатора. Во всех остальных случаях его применение необходимо.

Существует три основных метода фиксации триака к теплоотводу — крепление зажимом, крепление винтом и клепка. Наиболее распространены первые два способа. Клепка в большинстве случаев не рекомендуется, так как может вызвать повреждение или деформацию кристалла, что приведет к выходу прибора из строя.

Фиксация к теплоотводу зажимом

Это — предпочтительный метод с минимальным тепловым сопротивлением, так как зажим достаточно плотно прижимает корпус прибора к радиатору. Это одинаково подходит как для неизолированных (SOT82 и SOT78), так и для изолированных корпусов (SOT186 F-корпусов и более ранних SOT186A X-корпусов). SOT78 известен еще как TO220AB.

Фиксация к теплоотводу при помощи винта

1. Набор для монтажа корпуса SOT78 включает прямоугольную шайбу, которая должна быть установлена между головкой винта и контактом без усилий на пластиковый корпус прибора.
2. Во время установки наконечник отвертки не должен воздействовать на пластиковый корпус триака (тиристора).
3. Поверхность теплоотвода в месте контакта с электродом должна быть обработана с чистотой до 0,02 мм.
4. Крутящий момент (с установкой шайбы) должен быть между 0,55–0,8 Н·м.
5. По возможности следует избегать использования винтов-саморезов, так как это снижает термоконтакт между теплоотводом и прибором.
6. Прибор должен быть механически зафиксирован перед пайкой выводов. Это минимизирует чрезмерную нагрузку на выводы.

Тепловое сопротивление

Тепловое сопротивление R_th — это сопротивление между корпусом прибора и радиатором. Этот параметр аналогичен электрическому сопротивлению R = V/I, поэтому тепловое сопротивление R_th = T/P, где T — температура в кельвинах, и P — рассеяние энергии в ваттах.

Для прибора, установленного вертикально без радиатора, тепловое сопротивление задается тепловым сопротивлением «переход — окружающая среда» R_th = R_{th j–a}.

• Для корпуса SOT82 значение равно 100 К/Вт;
• Для корпуса SOT78 значение равно 60 К/Вт;
• Для корпусов F и X значение равно 55 К/Вт.

Для не изолированных приборов, установленных на теплоотвод, тепловое сопротивление является суммой сопротивлений «переход — корпус», «корпус — теплоотвод» и «теплоотвод — окружающая среда».

Для изолированных корпусов нет ссылки на термосопротивление R_{th j–mb}, так как R_{th mb–h} принят постоянным и дан с учетом использования термопасты. Поэтому тепловое сопротивление для изолированного корпуса является суммой тепловых сопротивлений «переходтеплоотвод» и «теплоотвод — окружающая среда».

R_{th j–mb} или R_{th j–h} фиксированы и даны в документации к каждому прибору. R_{th mb–h} также даются в инструкциях по установке для некоторых вариантов изолированного и неизолированного монтажа с использованием или без использования термопасты. R_{th h–a} регулируется размером теплоотвода и степенью воздушного потока через него. Для улучшения теплоотдачи всегда рекомендуется использование термопасты.

Расчет теплового сопротивления

Для вычисления теплового сопротивления теплоотвода для данного триака (тиристора) и данного тока нагрузки необходимо сначала вычислить рассеяние энергии в триаке (тиристоре), используя следующее уравнение:

V_o и R_s получены из «on-state» характеристики триака (тиристора). Если значения не указанны, то они могут быть получены из графика путем вычерчивания касательной к V_{T max}. Точка на оси V_T, где ее пересекает касательная, дает V_o, в то время как тангенс угла наклона касательной дает R_s.

Используя уравнение теплового сопротивления, данное выше, получаем:

Максимально допустимая температура перехода будет достигнута, когда T_j достигает T_{j max} при самой высокой температуре окружающей среды. Это дает нам T.

Полное тепловое сопротивление

Все расчеты по вычислению теплового сопротивления имеет смысл проводить для уже установившегося режима продолжительностью больше 1 с. Для импульсных токов или длительных переходных процессов меньше 1 с эффект отвода тепла уменьшается. Температура просто рассеивается в объеме прибора с очень небольшим достижением теплоотвода. В таких условиях нагрев перехода зависит от полного теплового сопротивления «переход — корпус прибора» Z_{th j–mb}. Поэтому Z_{th j–mb} уменьшается при уменьшении продолжительности импульса тока благодаря меньшему нагреву кристалла. При увеличении продолжительности до 1 с Z_{th j–mb} увеличивается до значения, соответствующего установившемуся режиму R_{th j–mb}. Характеристика Z_{th j–mb} приводится в документации для двунаправленного и однонаправленного электрического тока импульсами продолжительностью до 10 с.

Номенклатура и корпуса

Промышленный ряд тиристоров Philips начинается с 0,8 A в SOT54 (TO92) и заканчивается 25 A в SOT78 (TO220AB).

Промышленный ряд триаков (симисторов) Philips начинается с 0,8 A в SOT223 и заканчивается 25 A в SOT78.

Самый маленький корпус триака (тиристора) для поверхностного монтажа — SOT223 (рис. 11). Мощность рассеивания зависит от степени рассеивания тепла печатной платой, на которую устанавливается прибор.

Тот же кристалл устанавливается в неизолированный корпус SOT82 (рис. 13). Улучшенная теплоотдача этого корпуса позволяет использовать его при более высоких номинальных токах и большей мощности.

На рис. 12 показан наименьший корпус для обычного монтажа — SOT54. В этот корпус ставится кристалл, которым оснащаются SOT223.

SOT78 — самый распространенный неизолированный корпус, большинство устройств для бытовой техники производится с использованием этого корпуса (рис. 14).

На рис. 15 показан SOT186 (F-корпус). Этот корпус допускает в обычных условиях разность потенциалов 1500 В между прибором и теплоотводом.

Один из последних корпусов — SOT186A (X-корпус), показанный на рис. 16. Он обладает несколькими преимуществами перед предыдущими типами:

1. Корпус имеет те же размеры, что и корпус SOT78 в зазорах выводов и монтажной поверхности, поэтому он может непосредственно заменять SOT78 без изменений в монтаже.
2. Корпус допускает в обычных условиях разность потенциалов 2500 В между прибором и теплоотводом.

Тиристоры, симисторы, динисторы Philips основные характеристики и типы корпусов

Справочник радиолюбителя

Рис. 1 Типы корпусов

Различные типы корпусов тиристоров, симисторов, динисторов (триаков) для стандартных печатных плат позволяют рассеивать мощность от 0.5 Вт до 2 Вт. Корпуса серий SOT-223, SOT-428, SOT-404 предназначены для поверхностного монтажа.

Система обозначений симисторов, тиристоров, динисторов производства Philips

1. ВТ, MAC, Z — симистор, тиристор или динистор производства Philips

2. Серия

3. не обозначается – SOT-78 (TO-220AB, SC-46), для серии 131 SOT-54, для серии BT134 SOT-82 А, А6, А8 – SOT-54 (SPT, E-1) для триаков Z и MAC B – SOT-404 (D2-PAK) N, W– SOT-223 (SC-73) S – SOT-428 (SC-63, D-PAK) X – SOT-186A (TO-220F)

4. Макс. напряжение, В

5. Ток отпирания управляющего электрода (кроме Z и MAC): не обознач. – 35 мА, B – 50 мА, D – 5 мА, E – 10 мА, F – 25 мА

Основные характеристики симисторов, тиристоров, динисторов производства Philips

Наименование	Напряж. в закр. сост. макс., В	Ток отпирания макс., мА	Ток в откр. состоянии макс., А	Тип корпуса
BT131-600	600	3	1	SOT-54 (SPT, E-1)
BT134-600D	600	5	4	SOT-82
BT134-600E	600	10	4	SOT-82
BT134-800E	800	10	4	SOT-82
BT134W-600	600	35	1	SOT-223 (SC-73)
BT134W-600D	600	5	1	SOT-223 (SC-73)
BT134W-600E	600	10	1	SOT-223 (SC-73)
BT134W-800	800	35	1	SOT-223 (SC-73)
BT136-600D	600	5	4	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
BT136-600E	600	10	4	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
BT136-800E	800	10	4	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
BT136B-600E	600	10	4	SOT-404 (D2-PAK)
BT136B-800E	800	10	4	SOT-404 (D2-PAK)
BT136S-600	600	35	4	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT136S-600D	600	5	4	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT136S-600E	600	10	4	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT136S-600F	600	25	4	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT136S-800	800	35	4	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT136S-800E	800	10	4	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT136S-800F	800	25	4	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT136X-600	600	35	4	SOT-186A (TO-220F)
BT136X-600D	600	5	4	SOT-186A (TO-220F)
BT136X-600E	600	10	4	SOT-186A (TO-220F)
BT136X-600F	600	25	4	SOT-186A (TO-220F)
BT136X-800	800	35	4	SOT-186A (TO-220F)
BT136X-800E	800	10	4	SOT-186A (TO-220F)
BT137-600D	600	5	8	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
BT137-600E	600	10	8	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
BT137-800E	800	10	8	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
BT137B-600E	600	10	8	SOT-404 (D2-PAK)
BT137B-600F	600	25	8	SOT-404 (D2-PAK)
BT137B-800	800	35	8	SOT-404 (D2-PAK)
BT137B-800E	800	10	8	SOT-404 (D2-PAK)
BT137B-800F	800	25	8	SOT-404 (D2-PAK)
BT137S-600	600	35	8	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT137S-600D	600	5	8	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT137S-600E	600	10	8	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT137S-600F	600	25	8	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT137S-800	800	35	8	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT137S-800E	800	10	8	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT137S-800F	800	25	8	SOT-428 (SC-63, D-PAK)
BT137X-600	600	35	8	SOT-186A (TO-220F)
BT137X-600D	600	5	8	SOT-186A (TO-220F)

Наименование	Напряж. в закр. сост. макс., В	Ток отпирания макс., мА	Ток в откр. состоянии макс., А	Тип корпуса
BT137X-600E	600	10	8	SOT-186A (TO-220F)
BT137X-600F	600	25	8	SOT-186A (TO-220F)
BT137X-800	800	35	8	SOT-186A (TO-220F)
BT137X-800E	800	10	8	SOT-186A (TO-220F)
BT138-600E	600	10	12	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
BT138-800E	800	10	12	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
BT138B-600	600	35	12	SOT-404 (D2-PAK)
BT138B-600E	600	10	12	SOT-404 (D2-PAK)
BT138B-600F	600	25	12	SOT-404 (D2-PAK)
BT138B-800E	800	10	12	SOT-404 (D2-PAK)
BT138X-600	600	35	12	SOT-186A (TO-220F)
BT138X-600E	600	10	12	SOT-186A (TO-220F)
BT138X-600F	600	25	12	SOT-186A (TO-220F)
BT138X-800	800	35	12	SOT-186A (TO-220F)
BT138X-800E	800	10	12	SOT-186A (TO-220F)
BT138X-800F	800	25	12	SOT-186A (TO-220F)
BT139-600E	600	10	16	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
BT139-800E	800	10	16	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
BT139B-600	600	35	16	SOT-404 (D2-PAK)
BT139B-600E	600	10	16	SOT-404 (D2-PAK)
BT139B-600F	600	25	16	SOT-404 (D2-PAK)
BT139B-800	800	35	16	SOT-404 (D2-PAK)
BT139B-800E	800	10	16	SOT-404 (D2-PAK)
BT139B-800F	800	25	16	SOT-404 (D2-PAK)
BT139X-600	600	35	16	SOT-186A (TO-220F)
BT139X-600E	600	10	16	SOT-186A (TO-220F)
BT139X-600F	600	25	16	SOT-186A (TO-220F)
BT139X-800	800	35	16	SOT-186A (TO-220F)
BTA140-600	600	35	25	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
BTA140-800	800	35	25	SOT-78 (TO-220AB, SC-46)
MAC97A6	400	5	0. 6	SOT-54 (SPT, E-1)
MAC97A8	600	5	0.6	SOT-54 (SPT, E-1)
Z0103MA	600	3	1	SOT-54B
Z0103MN	600	3	1	SOT-223 (SC-73)
Z0103NA	800	3	1	SOT-54B
Z0103NN	800	3	1	SOT-223 (SC-73)
Z0107MA	600	5	1	SOT-54B
Z0107MN	600	5	1	SOT-223 (SC-73)
Z0107NA	800	5	1	SOT-54B
Z0107NN	800	5	1	SOT-223 (SC-73)
Z0109MA	600	10	1	SOT-54B
Z0109MN	600	10	1	SOT-223 (SC-73)
Z0109NA	800	10	1	SOT-54B
Z0109NN	800	10	1	SOT-54B

Симисторы и тиристоры динисторы BT, основные характеристики, аналоги и цоколевка

Полный datasheet симистора BT134 с возможностью скачать бесплатно даташит в pdf формате или смотреть в онлайн справочнике по электронным компонентам на Времонт. su

Идентификация схем включения тиристоров выключения затвора с помощью датчиков акустической эмиссии

. 2020 24 декабря; 21 (1): 70.

дои: 10.3390/s21010070.

Мачей Козак ¹ , Артур Бейгер ² , Аркадиуш Томчак ³

Принадлежности

• ¹ Факультет мехатроники и электротехники Морского университета Щецина, Валы Хробрего 1-2, 70-500 Щецин, Польша.
• ² Машиностроительный факультет Щецинского морского университета, Валы Хробрего 1-2, 70-500 Щецин, Польша.
• ³ Факультет навигации, Щецинский морской университет, Валы Хробрего 1-2, 70-500 Щецин, Польша.

• PMID: 33374427
• PMCID: PMC7795043
• DOI: 10.3390/с21010070

Бесплатная статья ЧВК

Мацей Козак и др. Датчики (Базель). 2020 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2020 24 декабря; 21 (1): 70.

дои: 10.3390/s21010070.

Авторы

Мачей Козак ¹ , Артур Бейгер ² , Аркадиуш Томчак ³

Принадлежности

• ¹ Факультет мехатроники и электротехники Морского университета Щецина, Валы Хробрего 1-2, 70-500 Щецин, Польша.
• ² Машиностроительный факультет Щецинского морского университета, Валы Хробрего 1-2, 70-500 Щецин, Польша.
• ³ Факультет навигации, Щецинский морской университет, Валы Хробрего 1-2, 70-500 Щецин, Польша.

• PMID: 33374427
• PMCID: PMC7795043
• DOI: 10.3390/с21010070

Абстрактный

Современные морские суда часто оснащены преобразователями, в которых используются полупроводниковые устройства силовой электроники, такие как тиристоры или силовые транзисторы. Большинство из них используются в приводных устройствах, таких как мощные главные двигательные установки, вспомогательные приводы в гондолах и подруливающие устройства. Когда речь идет о главных силовых установках, мощность становится серьезно высокой, поэтому возникает необходимость использования устройств силовой электроники среднего напряжения. Как оказалось, части силовой электроники наиболее подвержены неисправностям или отказам во всей системе электропривода. Эти устройства требуют эффективного охлаждения, поэтому производители проектируют корпуса таким образом, чтобы тепло от внутренней части микросхемы лучше всего рассеивалось на металлический корпус. Это приводит к подверженности повреждениям из-за неоднородности комбинированных материалов и разности температурного расширения элементов внутри силового устройства. Используемые в настоящее время методы прогнозирования повреждения и износа полупроводниковых элементов ограничиваются измерением электрических величин, генерируемых устройствами в процессе эксплуатации, и не вполне эффективны при повреждении полупроводниковых слоев на ранней стадии. В статье представлено введение и предварительные испытания метода с использованием датчика акустической эмиссии, который может быть использован для обнаружения ранних повреждений запорного тиристора. Представлены теоретические соображения и избранные экспериментальные результаты начальных измерений сигналов акустической эмиссии средневольтного запирающего тиристора.

Ключевые слова: акустическая эмиссия; запирающий тиристор; силовая электроника; датчик; преобразователь.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Пример тиристоров из пластика,…

Рисунок 1

Пример тиристоров в пластиковой упаковке, на шпильках и в пресс-упаковке.

фигура 1

Пример тиристоров в пластиковой упаковке, на шпильках и в пресс-упаковке.

Рисунок 2

Сечение ГТО…

Рисунок 2

Поперечный разрез GTO, показывающий катодные островки и переплетение с…

фигура 2

Поперечное сечение GTO, показывающее катодные островки и переплетение с затвором (p-база).

Рисунок 3

Затухание амплитуды сигналов датчика WSα…

Рисунок 3

Затухание амплитуды сигналов датчика WSα в зависимости от частоты.

Рисунок 3 Амплитуда сигналов датчика

WSα затухает в зависимости от частоты.

Рисунок 4

Датчик акустической эмиссии в…

Рисунок 4

Датчик акустической эмиссии в металлическом корпусе на ГТО.

Рисунок 4

Датчик акустической эмиссии в металлическом корпусе, устанавливаемый на ГТО.

Рисунок 5

Датчики АЭ и…

Рисунок 5

Датчики обнаружения сигналов АЭ и магнитного поля.

Рисунок 5

Датчики обнаружения сигналов АЭ и магнитного поля.

Рисунок 6

Магнитное поле, ток и…

Рисунок 6

Сигналы магнитного поля, тока и АЭ, полученные для различных расстояний…

Рисунок 6

Магнитное поле, ток и сигналы АЭ, полученные для различных расстояний датчика АЭ от вершины индуктора.

Рисунок 7

Тест АЭ и магнитный…

Рисунок 7

Испытательные сигналы АЭ и магнитного поля для выпрямленного постоянного тока, протекающего через…

Рисунок 7

Испытательные сигналы АЭ и магнитного поля для выпрямленного постоянного тока, протекающего через индукционную катушку.

Рисунок 8

Устройство лабораторного стенда…

Рисунок 8

Устройство лабораторного стенда ( слева ) и тиристор симметричный ГТО 5СГС16х3500… ​​

Рисунок 8

Устройство лабораторного стенда ( левый ) и симметричный тиристор ГТО 5СГС16х3500 с датчиками АЭ и Холла размещенными без верхней прижимной плиты ( правый ).

Рисунок 9

Выбранные осциллограммы необработанных…

Рисунок 9

Выбранные формы необработанных сигналов АЭ (синие), обнаруженные датчиком WSα, установленным…

Рисунок 9

Выбранные формы необработанных сигналов АЭ (синий цвет), обнаруженных датчиком WSα, размещенным на анодной пластине, проводящей разные токи (режим выпрямления) ГТО. Формы тока и магнитного поля размещены для справки.

Рисунок 10

График, показывающий сигнал эмиссии…

Рисунок 10

График, показывающий зависимость амплитуды сигнала эмиссии от тока…

Рисунок 10

График, показывающий зависимость амплитуды сигнала эмиссии от тока, протекающего через GTO.

Рисунок 11

Осциллограммы тока, магнитного поля…

Рисунок 11

Осциллограммы тока, магнитного поля и акустической эмиссии в штатном режиме выпрямления ГТО…

Рисунок 11

Осциллограммы тока, магнитного поля и акустической эмиссии в штатном режиме выпрямления ГТО ( оставлено ) и АЭ-сигнала обрыва карандашного теста при проверке грифеля при работе ГТО ( справа ).

Рисунок 12

Широкополосный частотный спектр акустических…

Рисунок 12

Широкополосный частотный спектр сигнала акустической эмиссии, полученный для 40, 60, 80 и…

Рисунок 12

Широкополосный частотный спектр сигнала акустической эмиссии, полученный для силы тока 40, 60, 80 и 100 ампер.

Рисунок 13

Суженный частотный спектр сигнала…

Рисунок 13

Суженный частотный спектр записанного сигнала на 40, 60, 80 и 100 ампер…

Рисунок 13

Суженный частотный спектр сигнала, зарегистрированного для 40, 60, 80 и 100 ампер анодно-катодного выпрямленного тока.

Рисунок 14

Частотный спектр сигнала…

Рисунок 14

Частотный спектр сигнала регистрируется для анодно-катодного выпрямленного тока 40 ампер (…

Рисунок 14

Частотный спектр сигнала регистрируется для анодно-катодного выпрямленного тока 40 ампер ( верхний ) и результаты испытаний на разрыв грифеля карандаша при наличии тока 40 А ( нижний ).

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Высокая пиковая оптическая мощность длительностью импульса 1 нс от лазерных диодов — низковольтный тиристорный вертикальный стек.

  Слипченко С.О., Подоскин А.А., Головин В.С., Романович Д.Н., Шамахов В.В., Николаев Д.Н., Шашкин И.С., Пихтин Н.А., Багаев Т.А., Ладугин М.А., Мармалюк А.А., Симаков В.А. Слипченко С.О. и соавт. Выбрать Экспресс. 201928 октября; 27 (22): 31446-31455. doi: 10.1364/OE.27.031446. Выбрать Экспресс. 2019. PMID: 31684379

• Обзор силовых электронных переключателей: обзор прошлого, современное состояние и освещение будущего.

  Джия ИН, Гоус Р. Джия И.Н. и др. Микромашины (Базель). 2020 16 декабря; 11 (12): 1116. дои: 10.3390/ми11121116. Микромашины (Базель). 2020. PMID: 33339322 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Тиристорный блок для импульсной индукционной генерации плазмы.

  Теске К. , Джейкоби Дж., Швейцер В., Вихула Дж. Теске С и др. Преподобный Научный Инструм. 2009 март; 80 (3): 034702. дои: 10.1063/1.3095686. Преподобный Научный Инструм. 2009. PMID: 19334940

• Генератор полупроводникового размыкателя с первичным тиристорным ключом, срабатывающим в режиме ударно-ионизационной волны.

  Гусев А.И., Любутин С.К., Пономарев А.В., Рукин С.Н., Словиковский Б.Г. Гусев А.И. и соавт. Преподобный Научный Инструм. 2018 ноябрь;89(11):114702. дои: 10.1063/1.5052530. Преподобный Научный Инструм. 2018. PMID: 30501319

• Преобразователи из карбида кремния и устройства MEMS для высокотемпературной силовой электроники: критический обзор.

  Го С, Сюнь Ц, Ли З, Ду С. Го X и др. Микромашины (Базель). 201919 июня; 10 (6): 406. дои: 10.3390/ми10060406. Микромашины (Базель). 2019. PMID: 31248121 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Методы измерений при эксплуатации судов и морских сооружений.

  Чибовский Л., Томчак А., Козак М. Чибовски Л. и соавт. Датчики (Базель). 2021 19 марта;21(6):2159. дои: 10.3390/s21062159. Датчики (Базель). 2021. PMID: 33808665 Бесплатная статья ЧВК.

использованная литература

1. 1. Ю Дж., Зил П., Сарате Б., Кайседо Дж. М. Прогнозирование роста усталостных трещин в стальных компонентах мостов с помощью акустической эмиссии. Дж. Констр. Сталь Рез. 2011;67:1254–1260. doi: 10.1016/j. jcsr.2011.03.005. — DOI
2. 1. Робертс Т.М., Талебзаде М. Акустико-эмиссионный контроль распространения усталостной трещины. Дж. Констр. Сталь Рез. 2003; 59: 695–712. doi: 10.1016/S0143-974X(02)00064-0. — DOI
3. 1. Мазал П., Влашич Ф., Кула В. Использование метода акустической эмиссии для выявления образования усталостных микротрещин. проц. англ. 2015;133:379–388. doi: 10.1016/j.proeng.2015.12.667. — DOI
4. 1. Крампиковска А. , Пала Р., Дзиоба И., Свит Г. Использование метода акустической эмиссии для выявления роста трещин в стали 40CrMo. МДПИ Матер. 2019;12:2140. — ЧВК — пабмед
5. 1. Шарма Р.Б., Парей А. Моделирование акустической эмиссии в подшипнике качения. заявл. акуст. 2019;144:96–112. doi: 10.1016/j.apacoust.2017.07.015. — DOI

Патент США на тиристор с самоцентрирующимся корпусом.

Патент (Патент № 4,677,454, выдан 30 июня 1987 г.) его пакет.

ФОНОВАЯ ТЕХНИКА

РИС. 1 представляет собой вид в поперечном сечении, показывающий пример обычного тиристора, управляемого светом.

На РИС. 1, (1) обозначает элемент управляемого светом тиристора, имеющий светочувствительную часть (1а), сформированную на его первой основной поверхности, при этом светочувствительная часть (1а) является управляемой частью, (2) обозначает армирующий металл. диск, изготовленный из металлического материала, имеющего коэффициент теплового расширения, близкий к коэффициенту теплового расширения элемента (1), при этом вторая основная поверхность элемента (1) прикреплена к армирующему металлическому диску. (3) обозначает элемент первого электрода, который выполнен с возможностью прижатия и контакта с электродом, образованным таким образом, чтобы окружать светочувствительную часть (1а) на первой основной поверхности элемента (1), (4) обозначает элемент второго электрода под давлением и в контакте с армирующим металлическим диском (2), (5) обозначает изолирующий цилиндр, изготовленный из глиноземной керамики и т. п., который окружает элемент (1), армирующий металлический диск (2) и оба элемента электрода. (3) и (4), (6) обозначает первый фланец, выполненный из кольцеобразной металлической пластины и газонепроницаемо закрепленный на первой торцевой поверхности изолирующего цилиндра (5) и имеющий внутреннюю периферийная поверхность, газонепроницаемо прикрепленная к внешней периферийной поверхности первого электродного элемента (3), (7) обозначает второй фланец, газонепроницаемо прикрепленный ко второй торцевой поверхности изолирующего цилиндра (5) и имеющий внутреннюю периферийную поверхность, газонепроницаемо прикрепленную к внешней периферийной поверхности второй электродный элемент (4), так же как и первый фланец (6), (8) обозначает поперечную канавку, образованную на торцевой поверхности первого электродного элемента (3), противоположную элементу (1), так, чтобы проходить внутрь радиально от его внешней периферийной поверхности и выходят за пределы участка, соответствующего светочувствительному участку (1а), причем ширина боковой канавки больше, чем размер светочувствительного участка (1а), (9) обозначает сквозное отверстие, выполненное в части изолирующего цилиндра (5), соответствующую боковой канавке (7), а (10) обозначает световод, выполненный из стеклянного стержня, обладающего большим коэффициентом пропускания и имеющего первую концевую часть рядом со светочувствительной частью (1а) и второй концевой частью, выходящей наружу изолирующего цилиндра (5) через боковую канавку (8) и сквозное отверстие (9), так что внешняя периферийная поверхность второй концевой части герметично прилегает к внутренней поверхности стенки сквозного отверстия (9), причем световод (10) представляет собой направляющую для пускового сигнала для направления пускового светового сигнала от внешней стороны к светочувствительной части (1а).

Теперь будет описана процедура сборки такого обычного примера.

Сначала подготавливают изолирующий цилиндр (5), внутренняя периферийная поверхность которого точно отшлифована с помощью шлифовального круга из алмаза и подобного материала, так что его внутренний диаметр немного превышает внешний диаметр усиливающего металлического диска (2) для размещения в нем усиливающего металлического диска (2), а затем первый электродный элемент (3) вставляют со стороны первой торцевой поверхности изолирующего цилиндра (5) внутрь его так, чтобы первый электродный элемент (3) газонепроницаемо крепится к первой торцевой поверхности изоляционного цилиндра (5) с помощью первого фланца (6).

Затем, при этом кончик первой концевой части световода (10) не должен выходить за уровень торцевой поверхности первого электродного элемента (3) и точно располагаться в осевом центре изолирующего цилиндра (5) , внешняя периферийная поверхность второй концевой части световода (10) газонепроницаемо прикреплена к внутренней поверхности стенки сквозного отверстия (9). Затем светочувствительная часть (1а) элемента (1) и центральная часть армирующего металлического диска (2) совмещаются друг с другом, так что элемент (1) фиксируется на поверхности армирующей металлической пластины. (2). Затем армирующий металлический диск (2) с закрепленным на нем элементом (1) упирается в торцевую поверхность второго электродного элемента (4) так, чтобы армирующий металлический диск (2) соприкасался с торцевой поверхностью. Неподвижное тело вставляют со второй торцевой поверхности изолирующего цилиндра (5) внутрь его так, чтобы элемент (1) контактировал с торцевой поверхностью первого электродного элемента (3) и второго электродного элемента. (4) газонепроницаемо крепится ко второй торцевой поверхности изолирующего цилиндра (5) с помощью второго фланца (7). Таким образом, такая обычная операция сборки завершена.

С другой стороны, в таком обычном примере возможны небольшие отклонения или смещения между кончиком световода (10) и светочувствительной частью (1а), поскольку герметизировать чрезвычайно сложно внешней периферийной поверхности второго концевого участка световода (10) к внутренней поверхности стенки сквозного отверстия (9), при этом кончик первого концевого участка световода (10) точно расположен в осевом центре изолирующего цилиндра (5), а также крайне сложно закрепить элемент (1) на основной поверхности армирующего металлического диска (2) при совмещении светочувствительной части (1а) элемента (1) с центр усиливающего металлического диска (2). В случае, когда такое отклонение или смещение имеет место, величина передачи светового сигнала от кончика световода (10) к светочувствительной части (1а) уменьшается, чувствительность, запускаемая светом, ухудшается, и, следовательно, возникает флуктуация светосилы. светочувствительность. Кроме того, требуется много времени для точной шлифовки внутренней периферийной поверхности изолирующего цилиндра (5), изготовленного из алюмооксидной керамики и т.п., что увеличивает стоимость изготовления.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение заключается в том, что внешняя периферия армирующего металлического диска с закрепленным на нем элементом обрабатывается относительно осевой центральной линии, которая является нормалью к основной поверхности армирующего металла. диск, проходящий через срабатывающую часть элемента, внутренняя периферийная поверхность позиционирующего кольца, прикрепленного к внутренней периферийной поверхности изолирующего цилиндра, обрабатывается относительно осевой центральной линии, которая представляет собой линию, проходящую через концевую часть направляющей сигнала срабатывания прикрепленный к изолирующему цилиндру, соприкасающийся или примыкающий к спусковой части элемента и расположенный вдоль осевой линии изолирующего цилиндра, так что внутренний диаметр внутренней периферийной поверхности позиционирующего кольца выполнен больше, чем диаметр внешней периферийной поверхности армирующего металлического диска, а армирующий металлический диск с закрепленным на нем элементом вставлен в o позиционирующее кольцо, закрепленное на изоляционном цилиндре. В соответствии с настоящим изобретением отсутствует отклонение или смещение между концевой частью направляющей сигнала запуска и запускаемой частью элемента. Соответственно, чувствительность триггера становится лучше, и флуктуации чувствительности триггера никогда не происходит. Кроме того, не требуется операция по шлифовке внутренней периферийной поверхности изолирующего цилиндра, что позволяет снизить стоимость изготовления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий пример обычного светового тиристора, а

фиг. 2 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий управляемый светом тиристор согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

РИС. 2 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий управляемый светом тиристор согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На РИС. 2 те же ссылочные позиции, что и в обычном примере, показанном на фиг. 1 указывают одинаковые части. (2а) обозначает отрезанную часть, имеющую заданный внешний диаметр, так что армирующий металлический диск (2) с закрепленным на нем элементом (1) разрезается по всему периферийному участку его первой основной поверхности и по направлению ко второй основной поверхности от первой главной поверхности, но не так, чтобы достичь второй поверхности, с помощью механической обработки, такой как токарный станок и фрезерный станок с ЧПУ, относительно осевой линии, которая является нормалью к основной поверхности усиливающего металлического диска (2), проходящей через центр светочувствительной части (1а) элемента (1). (5a) обозначает участок с надрезом, сформированный таким образом, что участок внутренней периферийной поверхности изолирующего цилиндра (5) имеет надрез от его торцевой поверхности на стороне второго электродного элемента (4) по направлению к другой его торцевой поверхности, так что ступенчатая поверхность стенки образован на участке внутренней периферийной поверхности изолирующего цилиндра (5), соответствующем вырезанному участку (2а) армирующего металлического диска (2) радиально от цилиндра (5). (11) представляет собой позиционирующее кольцо, выполненное из кольцеобразной металлической пластины и имеющее наружную периферийную поверхность, закрепленную на ступенчатой ​​поверхности стенки надрезной части (5а) изолирующего цилиндра (5), и внутреннюю периферийную поверхность с внутренним диаметром немного больше, чем внешний диаметр срезанной части (2а) армирующего металлического диска (2), при этом установочное кольцо позиционирует армирующий металлический диск (2) посредством вставления в него срезанной части (2а). Внутренняя периферийная поверхность позиционирующего кольца (11) вырезается с помощью механической обработки, такой как токарный станок и фрезерный станок с ЧПУ, относительно осевой центральной линии, которая проходит к центру наконечника первой концевой части фонаря. направляющей (10) и вдоль осевой линии изолирующего цилиндра (5), после закрепления электродного элемента (3) на торцевой поверхности изолирующего цилиндра (5) со стороны, противоположной стороне выемки (5а) , через его первый фланец (6) и наружную периферийную поверхность второго концевого участка световода (10) герметизируют с внутренней поверхностью стенки сквозного отверстия (9), при этом кончик первого концевого участка световода (10) не выходит за уровень торцевой поверхности первого электродного элемента (3) и расположен в центральной части изолирующего цилиндра (5).

Теперь будет описана процедура сборки варианта осуществления.

Сначала элемент (1) закрепляют на первой основной поверхности армирующего металлического диска (2), в котором не был сделан надрез (2а), так что его светочувствительная часть (1а) находится по существу в центральную часть первой основной поверхности усиливающего металлического диска (2). Затем на всей периферийной краевой части первой основной поверхности армирующего металлического диска (2) формируют отрезанную часть (2а), имеющую заданный наружный диаметр и проходящую от первой основной поверхности до второй основной поверхности, но не достигающую вторую основную поверхность посредством механической обработки, такой как токарный станок и фрезерный станок с ЧПУ, по отношению к осевой центральной линии, которая является нормалью к основной поверхности армирующего металлического диска (2), проходящей к светочувствительной части (1а). Между тем, хотя внешняя периферийная поверхность армирующего металлического диска (2), включая срезанную часть (2а), выполнена ступенчатой, поскольку для крепления армирующего металлического диска (2) к станку требуется запас прочности, периферийная поверхность армирующего металлического диска (2) может быть выполнена с таким же диаметром с помощью любой другой механической обработки. В любом случае предпочтительно, чтобы ширина срезанного участка (2а) была больше, чем толщина установочного кольца (11). С другой стороны, установочное кольцо (11) закреплено на ступенчатой ​​поверхности стенки надрезанной части (5а) изолирующего цилиндра (5). Внутренний диаметр внутренней периферийной поверхности позиционирующего кольца (11) в это время делается значительно меньшим, чем внешний диаметр срезанной части (2а) усиливающего металлического диска (2). Затем первый электродный элемент (3) вставляют в изолирующий цилиндр (5) со стороны торцевой поверхности, противоположной выемке (5а) изолирующего цилиндра (5), к которой прикреплено позиционирующее кольцо (11), и, первый электродный элемент (3) газонепроницаемо прикреплен к торцевой поверхности изолирующего цилиндра (5) через первый фланец (6). Затем, когда конец световода (10) со стороны первой концевой части не превышает уровень торцевой поверхности первого электродного элемента (3) и располагается в центральной части изолирующего цилиндра (5), внешняя периферийная поверхность световода (10) со стороны второй торцевой части уплотнена с внутренней поверхностью стенки сквозного отверстия (9). После этого участок внутренней периферийной поверхности позиционирующего кольца (11) обрезается с помощью механической обработки, такой как токарный станок и фрезерный станок с ЧПУ, относительно осевой центральной линии, которая представляет собой линию, проходящую к центру кончика первого конце световода (10) и вдоль осевой линии изолирующего цилиндра (5), так чтобы его внутренний диаметр был несколько больше, чем внешний диаметр срезанной части (2а) армирующего металлического диска (2 ). Затем армирующий металлический диск (2) с закрепленным на нем элементом (1) и образованным в нем вырезанным участком (2а) укладывают на торцевую поверхность второго электродного элемента (4). Неподвижное тело вставляется со стороны выемки (5а) изолирующего цилиндра (5) внутрь его так, чтобы вырезанная часть (2а) армирующего металлического диска (2) совпадала с установочным кольцом (11). Затем элемент (1) приводится в контакт с торцевой поверхностью первого электродного элемента (3), так что второй электродный элемент (4) газонепроницаемо фиксируется на торцевой поверхности надрезанного участка. (5а) в изолирующий цилиндр (5) через второй фланец (7). Таким образом, операции сборки настоящего варианта осуществления завершены.

В настоящем варианте осуществления, поскольку концевая часть световода (10) расположена над осевой линией внутренней периферийной поверхности позиционирующего кольца (11) и светочувствительной части (1а) элемента (1) расположен над осевой линией внешней периферийной поверхности вырезанного участка (2а) в армирующем металлическом диске (2), отклонение или смещение между концевым участком световода (10) и светочувствительным участком (1а). ) элемента (1) никогда не происходит, если обрезанная часть (2а) вставляется в установочное кольцо (11). Соответственно, никогда не возникает ситуация, когда чувствительность срабатывания света ухудшается и возникают флуктуации чувствительности срабатывания света, как в обычном примере, показанном на фиг. 1. Кроме того, поскольку операция шлифования периферийной поверхности изолирующего цилиндра (5), которая требуется в вышеописанном обычном примере, не требуется, можно снизить стоимость изготовления.

Между тем, хотя вышеизложенное было объяснено в отношении тиристора, запускаемого светом, настоящее изобретение не ограничивается таким тиристором и применяется в других тиристорах, содержащих элемент тиристора, имеющий электрод затвора в средней части одной основной поверхности и имеющие другую основную поверхность, прикрепленную к армирующему металлическому диску.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Настоящее изобретение применимо не только для юстировки световода светоуправляемого тиристора и светочувствительной части элемента, но также и для юстировки вывода затвора тиристора и электрода затвора элемента.

Конструкция силовых полупроводниковых диодов и тиристоров

Силовые полупроводниковые приборы по конструкции можно разделить на несколько типов. Они могут быть собраны в виде стойки, капсулы или модуля. В последнее время решения, объединяющие силовой полупроводниковый прибор, систему охлаждения и схему управления в одном блоке, также стали очень популярными в отрасли силовой электроники.

Корпуса на шпильках предполагают резьбовое крепление силового полупроводникового прибора к радиатору, обеспечивая как монтаж прибора, так и охлаждение в процессе его работы. Для относительно маломощных устройств, рассчитанных, как правило, на токи менее 50 А, применяют конструкцию, предусматривающую припайку полупроводникового элемента к базовой плате.

Для компенсации термомеханических напряжений, возникающих из-за разности температур спая, используется пайка через промежуточный термокомпенсатор, выполненный из материала со значением, близким к температуре спая кремния. Это молибден или вольфрам. Несмотря на это, при размерах полупроводникового элемента более 15 мм возникают проблемы со стойкостью паяных соединений к термическим циклам.

Поэтому использование такой конструкции ограничено относительно слаботочными устройствами. Для сильноточных устройств применяют конструкцию с внутренним зажимом из полупроводникового элемента.

Устройства в шпильке просты в установке, но их конструкция накладывает существенные ограничения на допустимый средний ток устройства и запирающее напряжение. Из-за ограничения максимально допустимого диаметра полупроводникового кристалла и довольно значительного теплового сопротивления перехода к корпусу допустимый средний ток таких устройств не превышает 400 А. Сложная конструкция с внутренним зажимом не позволяет получить большие искровые промежутки между частями корпуса, гальванически связанными с анодом и катодом. Это приводит к ограничению запирающего напряжения на уровне, как правило, не выше 2000 В.

Диоды и тиристоры. Capsule Design

Использование корпусов в форме капсулы позволяет избежать этих ограничений. Эту конструкцию иногда называют таблеткой, диском, хоккейной шайбой и т.п.

Между катодной и анодной медными прижимными пластинами расположен полупроводниковый элемент, состоящий из кристалла кремния, соединенного с диском термокомпенсатора, через который осуществляется электрический контакт и охлаждение . Для улучшения тепловых и электрических свойств контакт полупроводникового элемента с базовыми пластинами обычно осуществляется через серебряные прокладки. Для увеличения циклов мощности прокладку катода часто делают из молибдена.

Внешняя электрическая изоляция между катодом и анодом обеспечивается керамическим кольцом. Герметичность корпуса обеспечивают мембранные медные фланцы, припаянные к катодной и анодной опорным плитам, а также к керамическому кольцу. Внутреннее выравнивание полупроводникового элемента в корпусе осуществляется изолирующим кольцом. Контакт с управляющим электродом нажимной, осуществляется пружиной через изоляционную вставку.

Для центрирования корпуса во внешнем зажимном устройстве опорные плиты анода и катода снабжены углублениями. В отличие от устройств шпильочной конструкции, для работы капсюльных силовых полупроводников требуется внешнее зажимное устройство, обеспечивающее необходимое усилие крепления между зажимными контактами.

Устройства капсульного исполнения являются абсолютными рекордсменами по допустимой мощности переключения. Разработаны конструкции, позволяющие при необходимости размещать полупроводниковые элементы диаметром до 150 мм, а стандартную номенклатуру можно легко расширить за счет использования еще более крупных полупроводниковых элементов. Эффективное двухстороннее охлаждение является наиболее эффективным среди всех других конструкций.

Простая и надежная конструкция изоляции между анодом и катодом позволяет компоновать устройства напряжением до 12 кВ и не вызывает затруднений при необходимости повышения запирающего напряжения. Силовые полупроводники капсюля хорошо собраны в последовательные высоковольтные стеки. Низкая индуктивность корпуса позволяет эффективно использовать капсюльные полупроводники в импульсной силовой аппаратуре.

Диоды и тиристоры. Модульная конструкция

Приборы в модульной конструкции имеют ряд преимуществ, которые объясняют рост их популярности среди производителей силовых полупроводников и оборудования силовой электроники:

• простота установки
• и возможность реализации вся единица оборудования в едином модуле, включающая несколько полупроводниковых приборов в составе сложной электрической цепи

Все упомянутые выше типы силовых полупроводниковых приборов доступны в модульной конструкции, при этом используемые конструктивные решения, несмотря на различие типов силовых полупроводниковых приборов, строго стандартизированы.

Таким образом, конструкция спаянных модулей на основе MOSFET практически идентична модулям на основе IGBT . Паянные модули на основе тиристоров и диодов также по конструкции аналогичны модулям MOSFET и IGBT.

Модули на диодах и тиристорах можно разделить на два типа по конструктивному решению и технологии изготовления:

• силовые полупроводниковые модули с припоем полупроводниковых элементов
• силовые полупроводниковые модули с прижимным контактом полупроводниковых элементов

Паянные модули имеют конструкцию аналогичную модулям IGBT стандартной конструкции. Модули этого типа выпускаются, как правило, на токи менее 100 А, напряжения до 2000 В.

Модули силовые полупроводниковые с технологией прижимного контакта полупроводникового элемента выпускаются для аппаратуры большей мощности и имеют средний ток до до 1000 А при запирающем напряжении до 6500 В. За счет использования конструкции прижимного контакта такие силовые полупроводниковые модули обладают повышенной надежностью при включении питания.