Параметры тиристоров: 6.7.      Основные параметры тиристоров | Электротехника

Содержание

Основные параметры тиристоров

К основным параметрам динисторов и тиристоров относятся:

• допустимое обратное напряжение Uобр;

При включении тиристора током управ­ления после подачи импульса тока Iyt в уп­равляющий электрод проходит некоторое время, необходимое для включения тиристо­ра. Кривые мгновенных значений токов и напряжений в тиристоре при его включении на резистивную нагрузку приведены на рис. 6.7.

Процесс нарастания тока в тиристоре начинается спустя некоторое время задержки tзд, которое зависит от амплитуды импульса тока управления Iyt. При достаточно большом токе управления время задержки снижается до долей микросекунды (от 0,1 до 1…2мкс).

Затем происходит нарастание тока через прибор, которое обычно называют време­нем лавинного нарастания.

Это время существенно зависит от начального прямого напряжения Uпр0 на тиристоре и прямого тока Iпр через включенный тиристор.

Включе­ние тиристора обычно осуществляется импульсом тока управления. Для надежного включения тиристора необходимо, чтобы параметры импульса тока управления: его амплитуда Iyt, длительность tиу, скорость нарастания dIy/dt отвечали определенным тре­бованиям, которые обеспечивают включение тиристора в заданных условиях. Длитель­ность импульса тока управления должна быть такой, чтобы к моменту его оконча­ния анодный ток тиристора был больше тока удержания Iауд.

Если тиристор выключается приложением обратного напряжения Uo6p, то процесс выключения можно разделить на две стадии: время восстановления обратного сопро­тивления

tоб.B и время выключения tвык. После окончания времени восстановления Iобв ток в тиристоре достигает нулевого значения, однако он не выдерживает приложения прямого напряжения. Только спустя время tвык к тиристору можно повторно приклады­вать прямое напряжение Uпр0.

Потери в тиристоре состоят из потерь при протекании прямого тока, потерь при протекании обратного тока, коммутационных потерь и потерь в цепи управления. По­тери при протекании прямого и обратного токов рассчитываются так же, как в диодах. Коммутационные потери и потери в цепи управления зависят от способа включения и выключения тиристора.

  1. Симистор, структура, назначение. Вольтамперная характеристика симистора

Симистор — это симметричный тиристор, который предназначен для коммутации в цепях переменного тока. Он может использоваться для создания реверсивных выпря­мителей или регуляторов переменного тока. Структура симметричного тиристора при­ведена на рис.

6.8 а, а его схематическое обозначение на рис. 6.8 б. Полупроводниковая структура симистора содержит пять слоев полупроводников с различным типом проводимостей и имеет более сложную конфигурацию по сравнению с тиристором. Вольтамперная характеристика симистора приведена на рис. 6.9.

Как следует из вольтамперной характеристики симистора, прибор включается в любом направлении при подаче на управляющий электрод УЭ положительного импуль­са управления. Требования к импульсу управления такие же, как и для тиристора. Основные характеристики симистора и система его обозначений такие же, как и для тиристора. Симистор можно заменить двумя встречно параллельно включенными тиристорами с общим электродом управления. Так, например, симистор КУ208Г может коммутировать переменный ток до 10А при напряжении до 400 В. Отпирающий ток в цепи управления не превышает 0,2 А, а время включения — не более 10 мкс.

Основные параметры тиристоров

К некоторым важнейшим параметрам тиристоров относят следующее:

Амплитуда повторяющегося импульсного напряжения, которое прикладывают к закрытому тиристору, B.

Длительность включения, т.е. такой отрезок времени, за который тиристор переходит в открытое состояние под действием импульса тока, протекающего по управляющему электроду, мс.

Критическая скорость нарастания напряжения на закрытом тиристоре, т.е. значение такой максимальной скорости нарастания напряжения, которое не приведёт к отпиранию тиристора, dU / dt.

Напряжение включения, т.е. такое напряжение, приложенное к динистору, при котором он переходит в открытое состояние, В.

Напряжение переключения, т.е. приложенное к тиристору напряжение во время переключения, В.

Неповторяющийся ударный ток тиристора в открытом состоянии, т.е. предельно допустимый ток через открытый тиристор, который не вызовет выход компонента из строя при кратковременном воздействии, по завершении которого сила тока станет много меньше, А.

Постоянный обратный ток, протекающий по выводам анод-катод тиристора в закрытом состоянии, мА.

Предельно допустимая амплитуда импульсов тока, протекающего через выводы анод-катод открытого тиристора, А.

Предельно допустимый постоянный ток через выводы анод-катод открытого тиристора, А.

Ток запирания, т.е. такой ток, протекающий по управляющему электроду, который инициирует переход тиристора из открытого состояния в закрытое состояние, А.

Ток удержания, т.е. минимальный ток такой силы, под действием которого тиристор не переходит в закрытое состояние, А.

Симисторы

Симистор (симметричный триодный тиристор) или триак (от англ. TRIAC — triode for alternating current) — полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристоров и используемый для коммутации в цепях переменного тока. В электронике часто рассматривается как управляемый выключатель (ключ). В отличие от тиристора, имеющего катод и анод, основные (силовые) выводы симистора называть катодом или анодом некорректно, так как в силу структуры симистора они являются тем и другим одновременно. Однако по способу включения относительно управляющего электрода основные выводы симистора различаются, причём имеет место их аналогия с катодом и анодом тиристора. На рисунке 9.7 верхний по схеме вывод симистора называется выводом 1 или условным катодом, нижний — выводом 2 или условным анодом, вывод справа — управляющим электродом.

Для управления нагрузкой основные электроды симистора включаются в цепь последовательно с нагрузкой. В закрытом состоянии проводимость симистора отсутствует, нагрузка выключена. При подаче на управляющий электрод отпирающего сигнала между основными электродами симистора возникает проводимость, нагрузка оказывается включённой. Характерно, что симистор в открытом состоянии проводит ток в обоих направлениях. Другой особенностью симистора, как и других тиристоров, является то, что для его удержания в открытом состоянии нет необходимости постоянно подавать сигнал на управляющий электрод (в отличие от транзистора). Симистор остаётся открытым, пока протекающий через основные выводы ток превышает некоторую величину, называемую током удержания. Отсюда следует, что выключение нагрузки в цепи переменного тока происходит вблизи моментов времени, когда ток через основные электроды симистора меняет направление (обычно это совпадает по

времени со сменой полярности напряжения в сети).

 

 

Рис. 38. Обозначение на схемах

 

 

 

Рис. 39. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) симистора

 

 

Рис. 40. Мощные симисторы

 

Рис. 41. Симистор MAC97A8. Допустимые ток 1А, напряжение 600В. Используется в схемах управления ёлочными гирляндами.

Фототиристоры.

Фототири́стор — оптоэлектронный полупроводниковый прибор, имеющий структуру, схожую со структурой обычного тиристора, но отличающийся от последнего тем, что включается не напряжением, а светом, падающим на тиристорную структуру. Этот прибор применяется в управляемых светом выпрямителях и наиболее эффективен в управлении сильными токами при высоких напряжениях. Скорость отклика на свет — менее 1 мкс. Фототиристоры обычно изготавливают из кремния, и спектральная характеристика у них такая же, как и у других кремниевых фоточувствительных элементов.

На рисунке изображены структура тиристора и схема подключения его к источнику питания через нагрузку.

 

 

Рис. 42. Структура тиристора и схема подключения его к источнику питания через нагрузку

 

Рис. 43. Вольтамперные характеристики фототиристора при постоянных значениях световых потоков

 

Тиристоры серии Т

Тиристоры серии Т: Т25, Т60, Т100, Т160, Т3-160, Т2-200, Т3-200, Т250, Т2-250, Т9-250, Т320, Т2-320, Т500. Тиристоры серии Т на токи от 25 до 500 А предназначены для применения в статических полупроводниковых преобразователях электрической энергии, а также в цепях постоянного и переменного тока частоты до 500 Гц.

Соответствуют техническим условиям ТУ16-529.793-73 и признана годной к эксплуатации.

Основные технические данные.

Основные параметры тиристоров при приемке и поставке не превышают норм, установленных в табл. 1.

Типы тиристоров

Предельный ток при температуре корпуса 85°С, А

Повторяющееся напряжение, В

Обратный ток и ток утечки при повторяющемся напряжении, мА, не более

Прямое падение напряжения при амплитудном значении предельного тока, В, не более

Т25

25

100-1400

10

1,90

Т60

50

15

1,75

Т100

100

20

1,95

Т160

160

100-1400

20

1,75

Т3-160

600-2200

50

1,95

Т2-200

200

100-1400

40

1,80

Т3-200

600-2200

50

1,85

Т250

250

100-2200

2,30

Т2-250

100-1400

1,64

Т9-250

400-1600

15

1,85

Т320

320

100-1600

40

2,10

Т2-320

100-1600

20

Т500

500

100-1600

Примечание: Тиристоры типов: Т25, Т60, Т100, Т160, Т3-160, Т2-200, Т3-200, Т2-250 имеют штыревую конструкцию. Тиристоры: Т250, Т9-250, Т320, Т2-320, Т500 – таблеточную конструкцию. В зависимости от значений повторяющихся напряжений тиристоры делятся на классы в соответствии с табл. 2.

Таблица 2

Классы тиристоров

Повторяющиееся напряжение, В

Неповторяющееся напряжение, В

1

100

110

2

200

225

3

300

335

4

400

450

5

500

560

6

600

670

7

700

785

8

800

900

9

900

1000

10

1000

1120

11

1100

1230

12

1200

1340

13

1300

1460

14

1400

1570

16

1600

1800

18

1800

2000

20

2000

2250

22

2200

2460

В зависимости от времени выключения, максимально-допустимой скорости нарастания прямого напряжения (du /dt) и максимально-допустимой скорости нарастания прямого тока тиристоры делятся на группы, значения которых приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Группы Время выключения, мкс, не более Максимально-допустимая скорость нарастания прямого напряжения, в/мкс, не менее Максимально-допустимая скорость нарастания прямого тока, А/мкс, не менее
3 100 100 70
4 70 200 100
5 50 500 200
6 30 1000 400

Примечание: Для тиристоров, которым присвоен Государственный знак качества, группе «О» соответствует время выключения не более 500 мкс, du/dt не менее 10 в/мкс и di/dt не менее 10 A/мкс.
Тиристоры типов Т2-320, Т500 в случае пробоя полупроводниковой структуры выдерживают без выброса пламени и ионизированных газов воздействие одного импульса тока треугольной формы амплитудой 35 кА

Интенсивность отказов тиристоров не более 2 х 10 в -5 степени 1/ч, вероятность безотказной работы на время 18000 часов составляет 0,7.

Установившееся внутреннее тепловое сопротивление тиристоров — не более указанных в таблице 4.

Таблица 4.

Типы

Установившиеся тепловые сопротивления

структура-корпус, °С/Вт

структура-анодный вывод, °С/Вт

структура-катодный вывод, °С/Вт

Т25

0,9

Т50

0,5

Т100

0,17

Т160

Т3-160

0,14

Т2-200

0,12

Т3-200

0,14

Т9-250, Т250, Т320

0,057

0,07

0,3

Т2-250

0,09

Т2-320

0,038

0,05

0,15

Т500

Средний ресурс тиристоров в режимах и условиях, допускаемых техническими условиями, составляет не менее 50 000 часов.

Габаритные, установочные, присоединительные размеры и масса тиристоров приведены в приложении.

Примечания:

1.А-точка измерения температуры корпуса. У тиристоров таблеточной конструкции точка А выбирается на окружности с радиусом 5 мм, показываемой штриховой линией.

2.Содержание серебра в каждом тиристоре: Т3-200, Т2-250 – 0,02015 гр.; Т250, Т3-250, Т320 – 1,4077 гр,; Т500 – 2,3490 гр.

Указания по монтажу и эксплуатации.

Монтаж тиристоров должен обеспечивать надежный тепловой и электрический контакт между токосъемными выводами тиристоров, подводящими шинами и охладителями.

Величина закручивающего момента для тиристоров штыревой конструкции и усилие прижатия для тиристоров таблеточной конструкции должны соответствовать указанным в таблице 5.

Таблица 5.

Типы тиристоров

Закручивающий момент, Нм

Усилие прижатия, Н

Т25

10

Т50

40

Т100

50

Т160

Т3-160

60

Т2-200

Т3-200

Т9-250

10000±2000

Т250

Т2-250

60

Т320

10000±2000

Т2-320

15000±2000

Т500

Неплоскостность, шероховатость контактных поверхностей должны быть не более указанных в таблице 6.

Таблица 6.

Назначение охладителей

Неплоскостность, мм, не более

Шероховатость, мкм, не более

Для тиристоров штыревой конструкции

0,03

3,2

Для тиристоров таблеточной конструкции

0,025

1,6

При монтаже тиристоров с водяным охлаждением должна применяться замкнутая система охлаждения или охлаждение проточной водой, если ее качество удовлетворяет следующим требованиям:

а)жесткость не более 3,5663 мг. экв по ГОСТ 6055-51;

б)электрическое сопротивление не менее 2000 Ом х см;

в)нерастворимых осадков не более 0,05 мг/л.

При этом входным штуцером охладителя должен быть нижний.

При принудительном воздушном охлаждении тиристоры допускают работу в любом положении при условии перпендикулярности оси тиристора и параллельности ребер охладителя направлению потока охлаждающего воздуха.

В схеме должна быть предусмотрена быстродействующая защита тиристоров от недопустимых перегрузок, коротких замыканий, а также защита от коммутационных перенапряжений.

Если при транспортировании или во время эксплуатации тиристора штыревой конструкции произошел обрыв одной или нескольких жил внешнего вывода, то эти жилы необходимо обрезать с целью исключения возможности короткого замыкания.

Предельные значения электрических параметров тиристоров при эксплуатации не должны превышать значений, указанных в таблице 7.

Таблица 7.


Ударный ток и значение

для 10 мс при максимально-допустимой температуре р-п-р-п структуры с последующим приложением одиночного импульса обратного напряжения синусоидальной формы длительностью 10 мс и амплитудой, равной 0,8 повторяющегося напряжения, для тиристоров Т2-320, Т500 не менее 7000 А и 245000 А в квадрате умноженное на c, 7500 А и 281200 А в квадрате умноженное на с соответственно.

При проверке потребителем соответствия тиристоров нормам действующих технических условий испытания должны проводиться в режимах и по методикам, указанным в технических условиях. На входном контроле у потребителей тиристоры не должны подвергаться испытания на термоциклы, длительную вибрацию, многократные удары.

По истечении времени наработки использование тиристоров в аппаратуре допускается в пределах ресурса при условии соответствия параметров тиристоров нормам технических условий.

Тиристоры допускают эксплуатацию в условиях воздействия на них механических нагрузок согласно таблицы 8.
Таблица 8

Наименованиевоздействующих факторов

Значение воздействующих факторов

Вибрация: диапазон частот, Гц

1-100

ускорение, g

5

Многократные удары: ускорение, g

15

длительность удара, мс

2-15

g — ускорение свободного падения.

Тиристоры допускают эксплуатацию в условиях воздействия на них климатических факторов согласно таблицы 9. Таблица 9

Наименование воздействующих факторов

Значение воздействующих факторов для исполненийй

У2

У3

У4

Температура окружающего воздуха, °С

от минус 50 до плюс 45

Темпратура охлаждающей воды, °С

от 1 до 40

Относительная влажность воздуха при температуре 25°С, %

100

98

80

Атмосферное давление мм рт.ст., не менее

630

Транспортирование и хранение.

Транспортирование тиристоров осуществляется в упаковочной таре предприятия-изготовителя любым видом транспорта на любые расстояния.

Примечания:

Транспортирование самолетом тиристоров в сборе с охладителями допускается при температуре не ниже минус 60 ° и давлении не ниже 170 мм.рт.ст.

В случае поставки тиристоров таблеточной конструкции без охладителей не допускается транспортирование их при давлении ниже 600 мм рт.ст.

Храниться тиристоры должны в упаковке предприятия-изготовителя при относительной влажности до 80%, температуре от -50°С до +50°С, при отсутствии воздействия паров кислот, щелочей и других химических продуктов, разрушающих металлы и изоляцию.

Срок хранения тиристоров 3 года.

Маркировка.

Маркировка тиристора, нанесенная на корпуса, расшифровывается следующим образом, например:

Т9-250-12-321-1,85

Т – тиристор;

9 – конструктивное исполнение;

250 – предельный ток в амперах;

12 – класс по повторяющемуся напряжению;

3 – группа по максимально-допустимой скорости нарастания прямого напряжения;

2 – группа по времени выключения;

1 – группа по максимально-допустимой скорости нарастания прямого тока;

1,85 – прямое падение напряжения (маркируется только в технических обоснованных случаях по заказу потребителя).

Кроме того на корпусе нанесены:

а)товарный знак предприятия-изготовителя;

б)символ полярности для тиристоров штыревой конструкции;

Θ – знак, обозначающий катод таблеточных тиристоров;

в)месяц и две последние цифры года изготовителя.

Комплект поставки.

В комплект поставки входят:

а)партия тиристоров в соответствии с разделом 7;

б)паспорт на партию тиристоров.

Гарантийные обязательства.

Предприятие-изготовитель в течение 2 лет со дня ввода тиристоров в эксплуатацию обязано безвозмездно и в кратчайший технически возможный срок заменять тиристоры, вышедшие из строя по вине предприятия-изготовителя, а также не соответствующие требования и технических условий, при условии хранения, монтажа и эксплуатации тиристоров в соответствии с данным паспортом.

 
 
 

Буквенные обозначения параметров тиристоров — DataSheet

Буквенное обозначение Параметр
Отечественное Международное
Uзс UD Постоянное напряжение в закрытом состоянии — наибольшее прямое напряжение, которое может быть приложено к прибору и при котором он находится в закрытом состоянии.
Uзс, нп UDSM  Импульсное неповторяющееся напряжение в закрытом состоянии Uзс, нп — наибольшее мгновенное значение любого неповторяющегося напряжения на аноде, не вызывающее его переключение из закрытого состояния в открытое.
Uобр UR  Постоянное обратное напряжение  — наибольшее напряжение, которое может быть приложено к прибору в обратном направлении.
Uпроб U(BR)  Обратное напряжение пробоя — обратное напряжение прибора, при котором обратный ток достигает заданного значения.
Uпрк U(BO) Напряжение переключения — прямое напряжение, соответствующее точке переключения (перегиба вольт-амперной характеристики).
Uос UT Напряжение в открытом состоянии — падение напряжения на тиристоре в открытом состоянии.
Uoc, и UTM Импульсное напряжение в открытом состоянии — наибольшее мгновенное значение напряжения в открытом состоянии, обусловленное импульсным током в открытом состоянии заданного значения.
 Uот, и Импульсное отпирающее напряжение — наименьшая амплитуда импульса прямого напряжения, обеспечивающая переключение (динистора, тиристора) из закрытого состояния в открытое.
 Uy, от U Постоянное отпирающее напряжение управления — напряжение между управляющим электродом и катодом тринистора, соответствующее отпирающему постоянному току управления.
 Uy, от, и UGTM Импульсное отпирающее напряжение управления — импульсное напряжение на управляющем электроде, соответствующее импульсному отпирающему току управления.
Uу, нот UGD Неотпирающее постоянное напряжение управления — наибольшее постоянное напряжение на управляющем электроде, вызывающее переключение тринистора из закрытого состояния в открытое.
Uзс,п UDRM Повторяющиеся импульсное напряжение в закрытом состоянии — наибольшее мгновенное значение напряжения в закрытом состоянии, прикладываемого к тиристору, включая только повторяющиеся переходные напряжения.
Uобр,п URRM Повторяющееся импульсное напряжение — наибольшее мгновенное значение обратного напряжения, прикладываемого к тиристору, включая только повторяющиеся переходные напряжения.
 Uy, з UGQ Запирающее постоянное напряжение управления — постоянное напряжение управления тиристора, соответствующее запирающему постоянному току управления.
Uy, з, и UGQM Запирающее импульсное напряжение управления — импульсное напряжение управления тиристора, соответствующее запирающему току управления.
 Uy, нз  UGH Незапирающее постоянное напряжение — наибольшее постоянное напряжение управления, не вызывающее выключение тиристора.
 Uпop  UT(TO) Пороговое напряжение — значение напряжения тиристора, определяемое точкой пересечения линии прямолинейной аппроксимации характеристики открытого состояния с осью напряжения.
Iзс ID Постоянный ток в закрытом состоянии — ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении.
Iос, ср ITAV Cредний ток в открытом состоянии — среднее за период значение тока в открытом состоянии.
Iобр IR Постоянный обратный ток — обратный анодный ток при определенном значении обратного напряжения.
Iпрк I(BO) Ток переключения — ток через тиристор в момент переключения (Uпрк и Iпрк указываются только для динисторов).
Iос, п ITRM Повторяющийся импульсный ток в открытом состоянии — наибольшее мгновенное значение тока в открытом состоянии, включая все повторяющиеся переходные токи.
Iос, удр ITSM Ударный ток в открытом состоянии — наибольший импульсный ток в открытом состоянии, протекание которого вызывает превышение допустимой температуры перехода, но воздействие которого за время срока службы тиристора предполагается с ограниченным числом
повторений.
Iос IT Постоянный ток в открытом состоянии — наибольшее значение тока в открытом состоянии.
  Iзс, п IDRM Повторяющийся импульсный ток в закрытом состоянии — импульсный ток в закрытом состоянии, обусловленный повторяющимся импульсным напряжением в закрытом состоянии.
  Iобр, п IRRM Повторяющийся импульсный обратный ток — обратный ток, обусловленный повторяющимся импульсным обратным напряжением.
Iу, от IGT Отпирающий постоянный ток управления — наименьший постоянный ток управления, необходимый для включения тиристора (из закрытого состояния в открытое).
Iу, от, и IGD Отпирающий ток управления — наименьший импульсный ток управления, необходимый для включения тиристора.
Iу, з, и IGQM Запирающий импульсный ток управления — наибольший импульсный ток управления, не вызывающий включение тиристор.
Iуд IH Ток удержания — наименьший прямой ток тиристора, необходимый для поддержания тиристора в открытом состоянии.
Iвкл IL Ток включения тиристора — наименьший основной ток, необходимый для поддержания тиристора в открытом состоянии после окончания импульса тока управления после переключения тиристора из закрытого состояния в открытое.
Iз ITQ Запираемый ток тиристора — наибольшее значение основного тока, при котором обеспечивается запирание тиристора по управляющему электроду.
Pср PT(AV) Cредняя рассеиваемая мощность — сумма всех средних мощностей, рассеиваемых тиристором.
ty, вкл, t3, вкл tt, tgt Время включения тиристора — интервал времени, в течение которого тиристор включается отпирающим током управления или переключается из закрытого состояния в открытое импульсным отпирающим током.
 ty,пнp, tнp tr, tgr Время нарастания — интервал времени между моментом, когда основное напряжение понижается до заданного значения, и моментом, когда оно достигает заданного низкого значения при включении тиристора отпирающим током управления или переключении импульсным отпирающим напряжением.
tвыкл tg Время выключения  — наименьший интервал времени между моментом, когда основной ток тиристора после внешнего переключения основных цепей понизится до нуля, и моментом, в который определенное основное напряжение проходит через нулевое значение без переключения тиристора.
(dUзc/dt)кр (dUD/dt)crit Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии  — наибольшее значение скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии, которое не вызывает переключение тиристора из закрытого состояния в открытое.
(dUзс/dt)ком (dUD/dt)com Критическая скорость нарастания коммутационного напряжения  — наибольшее значение скорости нарастания основного напряжения, которое после нагрузки током в открытом состоянии или обратном проводящем состоянии в противоположном направлении не
вызывает переключение тиристора из закрытого состояния в открытое.

Предельно допустимые значения и характеризующие параметры тиристоров

Параметры силовых полупроводниковых приборов разделены на две группы: предельно допустимые значения и характеризующие параметры. Под допустимым значением следует понимать значение любой электрической, тепловой, механической величины, относящейся к окружающей среде, определяющее условия, при которых ожидается удовлетворительная работа прибора.

Предельно допустимое значение — это допустимое значение, которое определяет либо предельную способность, либо предельное условие, за пределами которых прибор может быть поврежден. Предельная способность и предельное условие могут быть максимальными и минимальными. Предельно допустимые значения устанавливаются на основе опыта, испытаний или расчетов.

Характеризующий параметр — значение электрической, тепловой или механической величины, которое характеризует соответствующее свойство прибора. Характеризующие параметры могут измеряться непосредственно или косвенно.

В действующем ГОСТе принята следующая система условных обозначений. Для обозначения величин (основные буквы) принято использовать прописные буквы (кроме мгновенных значений, для обозначения которых используются строчные). Индексы обозначаются преимущественно прописными буквами.


A — вывод анода

AV (AV) — среднее значение

(BO) — соответствует переключению

(BR) — соответствует пробою

D, d — закрытое состояние, в качестве второй буквы — неотпирающий

F — прямое направление (относится к диоду)

G, g — вывод управляющего электрода

H — соответствует удержанию

K — вывод катода

L — соответствует включению

M — основной вывод, импульсное (амплитудное) значение

O — разомкнутая цепь

(OV) — соответствует перегрузке

Q — запирающий

R, r — обратное направление, в качестве второй буквы — повторяющийся, соответствует восстановлению

RMS, (RMS) — действующее значение

S — короткозамкнутая цепь, в качестве второй буквы — неповторяющийся

T — открытое состояние тиристора, в качестве второй буквы — отпирающий

(TO) — пороговый

W — рабочий

com — коммутационный

crit — критическое значение

d — задержка

f — спад

m — максимально допустимое значение

min — минимально допустимое значение

r — нарастание

s — запаздывание

t — включение

tot — общее (суммарное) значение

К основным параметрам тиристоров стандарт относит следующие.

1. Повторяющиеся и неповторяющиеся импульсные напряжения. По характеристике, приведенной на рисунке 43, видно, что при превышении определенного обратного напряжения U(BR) у тиристора обратный ток может достигать больших значений, что приводит к выходу прибора из строя. Если превысить определенное значение прямого напряжения в закрытом состоянии U(BO) , то он переходит в открытое состояние без подачи управляющего сигнала, что при работе преобразователей является аварийным режимом.


Рис.43. Количественные характеристики основных параметров по напряжению.

Класс полупроводникового прибора определяется по наименьшему из значений повторяющегося импульсного обратного напряжения URRM и повторяющегося импульсного напряжения в закрытом состоянии UDRM . URRMи UDRM .определяются путем умножения на коэффициент меньше единицы напряжений пробоя и переключения. Конкретное значение коэффициента определяет изготовитель. Число сотен вольт этих напряжений определяет класс прибора. Для предотвращения повреждения тиристоров в переходных режимах от коммутационных напряжений в справочниках приводят значения допустимых неповторяющихся напряжений URSMиUDSM. Рабочие напряжения выбираются обычно с запасом. Это напряжения URWMи UDWM.

2. Максимально допустимый средний ток . Это среднее за период значение прямого тока в однофазной однополупериодной схеме с активным сопротивлением нагрузки. Этот параметр определяется условиями работы тиристора. Возможно несколько значений. Максимально допустимый средний ток при заданной температуре корпуса — ITAVm. Этот ток определяется пороговым напряжением, дифференциальным сопротивлением, температурными условиями. Он может задаваться и для определенных условий охлаждения, для определенных условий работы. В последнем случае учитывается дополнительно форма кривой тока.

В отдельных случаях при хороших условиях охлаждения возможен ток выше ITAVm,но в любом случае он не должен превышать максимально допустимое действующее значение 1,57 ITAVm. В ряде случаев регламентируется допустимый ток при определенной длительности импульса тока и определенной частоте. При частоте , отличной от 50 Гц, допустимый средний ток снижается из-за дополнительных потерь при повышенных частотах и повышения амплитуды импульсов тока при пониженных частотах.


3. Характеристики управляющего электрода. Амплитуда и длительность управляющих импульсов ограничены рядом требований. Для определения зон гарантированного отпирания приборов снимаются зависимости тока через управляющий электрод от прямого напряжения управления (входные характеристики ) для приборов с максимальным и минимальным входным сопротивлением RGm , RGmin.

Рис.44. Характеристики управляющего электрода.

Процесс отпирания тиристора тем успешнее, чем шире импульс или выше его амплитуда. При этом, однако, не должна быть превышена мощность в управляющем p — n переходе. Минимальные значения напряжения UGT и тока IGTцепи управления ограничены значениями UGTmin и I GЕmin при которых возможно неоткрытие части тиристоров серии. Длительность управляющего импульса (10 – 50 мкс) £ tG4 < tG3 < tG2 < tG1.

4. Характеризующие параметры перегрузочной способности. Для оценки возможности воздействия аварийных токов на полупроводниковый прибор без последующего воздействия напряжения используется значение ударного тока при открытом состоянии. Он должен быть больше расчетного значения ударного тока при коротком замыкании нагрузки. Изготовитель приводит зависимость максимально допустимой амплитуды ударного тока аварийной перегрузки ITSmот ее длительности в интервале от 10 до 200 мс. При выборе защиты необходимо, чтобы характеристики защиты проходили ниже характеристик вентилей. Перегрузки допускаются ограниченное число раз.

5. Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии. При включении тиристора процесс распространения проводящей зоны начинается вблизи управляющего перехода и идет со скоростью 30 — 100 м/с. Поэтому каждый прибор характеризуется критической скоростью нарастания тока в открытом состоянии. Предприятия — изготовители устанавливают гарантированное значение diT/dt.

6. Максимальная и минимальная температура перехода. Электрические параметры полупроводниковых приборов зависят от температурного режима. Превышение определенного предела приводит к снижению класса прибора, росту токов утечки и времени включения, снижению помехоустойчивости и т.д. Заданы два значения предельных температур. Максимально допустимая температура — это температура, которая не должна быть превышена в длительных режимах эксплуатации. Минимально допустимая температура определяет предел, ниже которого не допускается не только работа, но и хранение прибора. Минимальная температура не должна быть ниже (- 50 — 60о С). Максимальная температура зависит от конструкции.

7. Характеризующие параметры тиристоров в состоянии высокой проводимости. Основным параметром, характеризующим состояние высокой проводимости, является импульсное напряжение в открытом состоянии. Этот параметр измеряется при нормальной температуре и токе 3,14 IATVm . Отрезок, отсекаемый линией аппроксимации на оси абсцисс, численно равен пороговому напряжению UT(TO) , а котангенс угла, под которым эта линия пересекает ось абсцисс, есть дифференциальное сопротивление rT.

Пороговое напряжение и дифференциальное сопротивление позволяют рассчитать среднюю мощность потерь, значение которых определяет нагрев структуры тиристора при заданном среднем токе. Пороговое напряжение мало зависит от конструктивных особенностей прибора и составляет около 1 В, а дифференциальное сопротивление

прямо пропорционально толщине кремниевой структуры и обратно пропорционально ее площади. С ростом температуры UT(TO) уменьшается, а rT растет.

8. Обратный ток и ток в закрытом состоянии IRRm и IDRm. При приложении к прибору обратного напряжения или напряжения в закрытом состоянии при отсутствии управляющего сигнала, через прибор протекает ток, значение которого зависит от дефектов структуры в объеме и на поверхности , а также ток, обусловленный рекомбинацией носителей и искусственной шунтировкой , используемой как метод улучшения отдельных параметров прибора. При большом напряжении этот ток может возрасти до значений, при которых мощность, выделяемая на отдельных участках структуры прибора, может привести к перегреву , способному разрушить тиристор. Обратный ток и ток в закрытом состоянии являются одними из основных параметров-критериев годности тиристора. В процессе эксплуатации эти параметры контролируются, за счет чего можно выявлять ненадежные тиристоры.

а) б)

Рис. 46. Характеристика процесса включения (а) и выключения (б) тиристора

Рис.47. К определению термина «ток включения»: IG1 < IG2 < IG3 – отпирающий ток управления; Iн– ток удержания

9. Токи удержания и включения IH и IL . Если тиристор находится в открытом состоянии и через него протекает постоянный ток при отсутствии управляющего сигнала, то при плавном снижении этого тока наступает момент, когда тиристор переходит в закрытое состояние. Такое минимальное значение называется током удержания IH . Ток удержания возрастает с ростом температуры, поэтому в справочниках приводится его значение для всего диапазона рабочих температур.

При включении тиристора управляющим сигналом определенной амплитуды и длительности тиристор включится только тогда, когда ток в открытом состоянии превысит определенное значение, называемое током включения IL . Ток включения зависит от амплитуды и ширины управляющего импульса: чем они больше, тем ток включения ближе к току удержания. При коротких импульсах (менее 50 мкс) и амплитуде, близкой к отпирающему значению тока, значение тока включения может быть в несколько раз больше тока удержания.

10. Временные характеристики процессов включения и отключения. Время включения состоит из времени задержки и времени нарастания тока:

tgt = tgd+tgr(Рис.46). Время задержки зависит в основном от амплитуды тока управления и длительности его фронта. Время нарастания зависит от амплитуды тока в открытом состоянии и увеличивается с ее возрастанием. Время включения для тиристоров одного и того же типа не одинаково. В справочниках дается максимальное значение этого параметра.

Чтобы уменьшить перегрузку тиристоров в преобразователе, вызванную разбросом времени включения, необходимо использовать отпирающие импульсы с коротким фронтом и большой амплитудой (скорость нарастания тока управления не менее 1 А/мкс, амплитуда — не менее 1 А).

Для ряда преобразовательных схем имеет значение время выключения тиристора tq (Рис.46,б).Оно зависит от величины тока в открытом состоянии, скорости его спада, амплитуды и скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии, температуры перехода.

Имеет значение и время восстановления trr. При переводе тиристора в непроводящее состояние под действием обратного напряжения в течение определенного времени обратный ток возрастает до значений, превышающих статическое, и при этом тиристор не способен воспринимать обратное напряжение.

Время восстановления определяет частотные свойства тиристора.

11. Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии. При приложении к тиристору напряжения в закрытом состоянии при большой скорости его нарастания через тиристор протекает емкостной ток, определяемый емкостью центрального перехода. Этот процесс сопровождается инжекцией неосновных носителей крайними переходами, отчего создаются предпосылки для включения тиристора. Поэтому критическое значение duD /dt нормировано.

12. Тепловые параметры. Тепловые потери, возникающие при прохождении тока через тиристор, выделяются в основном в небольшом объеме полупроводниковой структуры. Далее тепловой поток проходит через ряд слоев различных материалов. При этом каждый слой оказывает свое тепловое сопротивление, вследствие чего создаются перепады температур. В справочниках приводится переходное тепловое сопротивление переход-корпус и переход-среда, которое позволяет рассчитать температуру перехода при определенных параметрах охладителя.

13. Ударная мощность обратных потерь. Лавинные приборы при эксплуатации могут выдерживать значительные перегрузки по току в обратном направлении. Основной характеристикой при этом является мощность обратных потерь PRSM. В справочниках дана зависимость этой мощности от длительности импульса обратного напряжения и частоты следования импульсов.

Устройство и параметры тиристоров / Публикации / Energoboard.ru

Разместить публикацию Мои публикации Написать
15 июня 2012 в 10:00

Тиристором называют полупроводниковый прибор с тремя (или более) p-n-переходами, вольт-амперная характеристика которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и который используется для коммутаций в электрических цепях.

Простейшим тиристором с двумя выводами является диодный тиристор (динистор). Триодный тиристор (тринистор) имеет дополнительно третий (управляющий) электрод. Как диодный так и триодный тиристоры имеют четырехслойную структуру с тремя р–n-переходами (рис. 1).

Крайние области р1 и n2 называются анодом и катодом, соответственно, с одной из средних областей р2 или n1 соединен управляющий электрод. П1, П2, П3 – переходы между p- и n-областями.

Источник Е внешнего питающего напряжения подключен к аноду положительным относительно катода полюсом. Если ток Iу через управляющий электрод триодного тиристора равен нулю, его работа не отличается от работы диодного. В отдельных случаях бывает удобно представить тиристор двухтранзисторной схемой замещения с использованием транзисторов с различным типом электропроводности р–n–р и n–р–n (рис. 1,б).

Как видно из рис.1,б, переход П2 является общим коллекторным переходом обоих транзисторов в схеме замещения, а переходы П1 и П3 – эмиттерными переходами. При повышении прямого напряжения Uпр (что достигается увеличением ЭДС источника питания Е) ток тиристора увеличивается незначительно до тех пор, пока напряжение Uпр не приблизится к некоторому критическому значению напряжения пробоя, равному напряжению включения Uвкл (рис.2).

При дальнейшем повышении напряжения Uпр под влиянием нарастающего электрического поля в переходе П2 происходит резкое увеличение количества носителей заряда, образовавшихся в результате ударной ионизации при столкновении носителей заряда с атомами. В результате ток в переходе быстро нарастает, так как электроны из слоя n2 и дырки из слоя р1 устремляются в слои р2 и n1 и насыщают их неосновными носителями заряда. При дальнейшем увеличении ЭДС источника Е или уменьшения сопротивления резистора R ток в приборе нарастает в соответствии с вертикальным участком ВАХ (рис.2)

Минимальный прямой ток, при котором тиристор остается во включенном состоянии называется током удержания Iуд. При уменьшении прямого тока до значения Iпр< Iуд (нисходящая ветвь ВАХ на рис.2) высокое сопротивление перехода восстанавливается и происходит выключение тиристора. Время восстановления сопротивления p–n-перехода обычно составляет 1 — 100 мкс.

Напряжение Uвкл, при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть снижено дополнительным введением неосновных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к переходу П2. Эти добавочные носители заряда увеличивают число актов ионизации в р–n-переходе П2, в связи с чем напряжение включения Uвкл уменьшается.

Добавочные носители заряда в триодном тиристоре, представленном на рис. 1, вводятся в слой р2 вспомогательной цепью, питаемой от независимого источника напряжения. В какой мере снижается напряжение включения при росте тока управления, показывает семейство кривых на рис. 2.

Будучи переведенным в открытое (включенное) состояние, тиристор не выключается даже при уменьшении управляющего тока Iу до нуля. Выключить тиристор можно либо снижением внешнего напряжения до некоторого минимального значения, при котором ток становится меньше тока удержания, либо подачей в цепь управляющего электрода отрицательного импульса тока, значение которого, впрочем, соизмеримо со значением коммутируемого прямого тока Iпр.

Важным параметром триодного тиристора является отпирающий ток управления Iу вкл – ток управляющего электрода, который обеспечивает переключение тиристора в открытое состояние. Значение этого тока достигает нескольких сотен миллиампер.

Из рис. 2 видно, что при подаче на тиристор обратного напряжения в нем возникает небольшой ток, так как в этом случае закрыты переходы П1 и П3. Во избежание пробоя тиристора в обратном направлении (который выводит тиристор из строя из-за теплового пробоя хода) необходимо, чтобы обратное напряжение было меньше Uобр.макс.

В симметричных диодных и триодных тиристорах обратная ВАХ совпадает с прямой. Это достигается встречно-параллельным включением двух одинаковых четырехслойных структур или применением специальных пятислойных структур с четырьмя p–n-переходами.

В настоящее время выпускаются тиристоры на токи до 3000 А и напряжения включения до 6000 В.

Основные недостатки большинства тиристоров – неполная управляемость (тиристор не выключается после снятия сигнала управления) и относительно низкое быстродействие (десятки микросекунд). Однако в последнее время созданы тиристоры, у которых первый недостаток устранен (запираемые тиристоры могут быть выключены с помощью тока управления).

6 января в 15:59 32

6 января в 01:38 27

4 января в 00:23 104

2 января в 14:14 128

31 декабря 2021 в 22:19 395

31 декабря 2021 в 11:53 57

31 декабря 2021 в 10:57 49

30 декабря 2021 в 15:41 60

29 декабря 2021 в 20:42 61

4 июня 2012 в 11:00 215254

12 июля 2011 в 08:56 46232

28 ноября 2011 в 10:00 36533

16 августа 2012 в 16:00 21716

21 июля 2011 в 10:00 20510

29 февраля 2012 в 10:00 18979

24 мая 2017 в 10:00 16827

14 ноября 2012 в 10:00 14259

25 декабря 2012 в 10:00 12385

31 января 2012 в 10:00 11753

Основные параметры тиристоров


⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 7Следующая ⇒

К основным параметрам тиристоров относятся параметры предельно допустимых режимов в закрытом состоянии, в обратном непроводящем состоянии, в открытом состоянии и по цепи управления, а также динамические и тепловые параметры:

1) постоянное напряжение в закрытом состоянии – наибольшее прямое напряжение, которое может быть приложено к прибору и при котором он находится в закрытом состоянии;

2) ток в закрытом состоянии –ток, протекающий через тиристор, находящийся в закрытом состоянии при прямом напряжении ;

3) напряжение в открытом состоянии падение напряжения на тиристоре в открытом состоянии;

4) постоянный ток в открытом состоянии наибольшее значение тока в открытом состоянии;

5) время выключения наименьший интервал времени между моментом, когда основной ток тиристора после внешнего переключения основных цепей понизится до нуля, и моментом, в который определенное основное напряжение проходит через нулевое значение без переключения тиристора;

6) критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии наибольшее значение скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии, которое не вызывает переключение тиристора из закрытого состояния в открытое;

7) ток удержания наименьший прямой ток тиристора, необходимый для поддержания тиристора в открытом состоянии;

8) постоянное отпирающее напряжение управления напряжение между управляющим электродом и катодом, соответствующее отпирающему постоянному току управления;

9) отпирающий постоянный ток управления наименьший постоянный ток управления, необходимый для включения тиристора (из закрытого состояния в открытое).

 

 

Применение тиристоров

Благодаря на­личию двух устойчивых состояний и низкой мощности рассеяния в этих состояниях тиристоры обладают уникальными свойствами, позволяющими использовать их для решения широкого диапазона задач (от регулирования мощности в домашних бытовых электроприборах до переключения и преобразования энергии в высоковольтных линиях электропередачи). В настоящее время созданы тиристоры, работающие при токах от нескольких милли­ампер до 5 000 А и выше и при напряжениях, превышающих 10 000 В

Наибольшее применение тиристоры нашли в схемах управления выходным напряжением (тиристорное управление), которые используют для управления различными устройствами, и в частности, управления электродвигателями. К примеру, изменение частоты вращения вала электродвигателя постоянного тока осуществляют изменением амплитуды питающего напряжения. Для этой цели до недавнего времени широко использовали реостаты, однако большая мощность рассеивания, большие габариты привели к необходимости использования тиристоров.

Существует два способа управления выходным напряжением:

1) широтно-импульсное управление тиристорами;

2) частотно-импульсное управление тиристорами.

Процесс широтно-импульсного управления представлен на рис. 33.

 

 

 

Рис. 33. Процесс широтно-импульсного управления

 

При широтно-импульсном способе выходное напряжение регулируют изменением длительности импульсов , открывающих тиристор, при неизменном периоде их следования. Тогда среднее значение выходного напряжения преобразователя будет определяться по формуле

 

(25)

 

где амплитудное значение постоянного напряжения на нагрузке при .

Следовательно, выходное напряжение регулируют от нуля при до при .

Процесс частотно-импульсного управления представлен на рис. 34.

 

 

Рис. 34. Процесс частотно-импульсного управления

 

При частотно-импульсном способе регулирование напряжения на нагрузке осуществляют с помощью изменения периода следования импульсов, управляющих открытием тиристора. При этом длительность этих импульсов постоянна . Очевидно, чем больше период , тем меньше . Среднее значение выходного напряжения преобразователя при этом способе управления определяется с использованием выражения (25) при .

Структурная схема конвертора – устройства управления выходным напряжением – приведена на рис. 35.

 

 

 

Рис. 35. Структурная схема конвертора

 

Преобразовательная группа в простейшем случае представляет собой тиристор (или несколько тиристоров), на который подается постоянное напряжение от источника тока. Система управления представляет собой управляемый генератор сигнала (чаще всего прямоугольных импульсов). Сигнал управления подается на управляющий электрод тиристора. Тиристор в соответствии с сигналом управления открывается или запирается. В результате ток от источника проходит или не проходит через тиристор. На выходе тиристора появляется импульсное выходное напряжения. Далее, при необходимости, подключается выпрямитель и нагрузка. В результате, небольшой управляющий ток позволяет коммутировать через тиристор и нагрузку относительно большой ток, среднее напряжение которого зависит от частоты и длительности импульсов управляющего сигнала.


Следует отметить, что конверторы, помимо управления выходным напряжением, используют для преобразования постоянного тока в переменный.

ЗАДАНИЯ НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Задание 1. Исследование работы тиристора, способов его включения и выключения

1. Собрать схему, представленную на рис. 36. Марку тиристора выбрать в соответствии с вариантом из табл. 9. Напряжение на источнике установить менее значения , чтобы тиристор не переключился в открытое состояние самостоятельно. Напряжение на источнике установить равным или чуть большим значения . Значение сопротивления подобрать таким образом, чтобы ток, действующий на амперметре М1, был не менее тока удержания .

2. Кратковременным замыканием и размыканием ключа подать управляющее напряжение на управляющий электрод. В отчете представить осциллограммы, полученные на осциллографе до и после подачи управляющего сигнала.

Таблица 9

Исходные данные

  Вариант       Тип тиристора Постоянное напряжение в закрытом состоянии Ток удержания Постоянное отпирающее напряжение управления Отпирающий постоянный ток управления
D235A 50 В 50 мА 5 В 30 мА
2U101A 50 В 50 мА 1.5 – 8 В 0.1 – 5 мА
2U102B 100 В 20 мА 7 В 20 мА
2U104A 15 В 20 мА 2 В 20 мА
2U105A 30 В 10 мА 2 В 5 мА
D235B 100 В 50 мА 5 В 30 мА
2U101G 80 В 50 мА 0.25 – 4.5 В 0.1 – 5 мА
2U102G 200 В 20 мА 7 В 20 мА
2U201V 50 В 30 мА 6 В 100 мА
2U106G 100 В 20 мА 2 В 10 мА
2U102A 50 В 20 мА 7 В 20 мА
2U106A 50 В 20 мА 2 В 10 мА
2U107A 350 В 20 мА 0.8 В 20 мкА
KU108V 1000 В 150 мА 25 В 100 мА
2U105B 15 В 20 мА 2 В 5 мА
KU109A 700 В 50 мА 7 В 100 мА
2U201A 25 В 30 мА 6 В 100 мА
2U101D 150 В 20 мА 1.5 – 8 В 0.1 – 5 мА
2U201D 100 В 30 мА 6 В 100 мА
2U107D 75 В 20 мА 0.8 В 30 мкА

Окончание табл. 9

Вариант       Тип тиристора Постоянное напряжение в закрытом состоянии Ток удержания Постоянное отпирающее напряжение управления Отпирающий постоянный ток управления
KU108С 800 В 150 мА 25 В 100 мА
2U201K 300 В 30 мА 6 В 100 мА
2U102V 150 В 20 мА 7 В 20 мА
2U104V 60 В 20 мА 2 В 20 мА
KU109B 750 В 50 мА 7 В 100 мА
2U104G 100 В 20 мА 2 В 20 мА
2U202D 100 В 50 мА 7 В 100 мА
KU109G 600 В 50 мА 7 В 100 мА
2U104B 30 В 20 мА 2 В 20 мА
2U201J 200 В 30 мА 6 В 100 мА
2U107G 200 В 20 мА 0.8 В 20 мкА
KU108F 600 В 150 мА 25 В 100 мА

Рис. 36. Схема включения тиристора шунтированием напряжения на нем

3. Кратковременным замыканием и размыканием ключа выключить тиристор. В отчете представить осциллограмму, полученную на осциллографе после проделанного действия.


Рекомендуемые страницы:

Общие сведения о спецификациях и параметрах тиристора SCR » Примечания по электронике

Изучите технические характеристики и параметры ключевых тиристоров или тиристоров, приведенные в технических описаниях, чтобы можно было выбрать или выбрать правильное устройство.


Симистор, диак, тиристор Учебное пособие Включает:
Основы работы с тиристорами Структура тиристорного устройства Тиристорный режим Затвор выключения тиристора, ГТО Технические характеристики тиристора Что такое симистор Технические характеристики симистора Обзор Диака


При выборе тиристора или тиристорного тиристора необходимо понимать несколько параметров таблицы данных, чтобы можно было выбрать правильное устройство.

Спецификации и параметры различных SCR/тиристоров сильно отличаются от более привычных спецификаций транзисторов и полевых транзисторов, но даже в этом случае они относительно просты.

Следует отметить, что многие спецификации тиристоров применимы также и для симисторов и дияков.

Общие характеристики тиристоров и параметры
  Спецификация Спецификация тиристора / Сведения о параметрах
dI/dt Максимальный рост тока в открытом состоянии Существует максимальная скорость нарастания тока в открытом состоянии во время включения.Если этот показатель превышен, то устройство может быть повреждено.
I ГМ Пиковый ток затвора Это максимальный уровень тока затвора, который не должен превышаться.
I ГТ Ток запуска ворот Это ток, необходимый в затворе, чтобы позволить устройству запускаться и фиксироваться во включенном состоянии, при условии, что ток анод-катод достаточен для поддержания протекания тока.
I 2 т Защита от перегрузки по току Параметр I 2 t указывает на предохранитель, необходимый для защиты. Это для продолжительности перегрузки по току 10 мс.
И Т(АВ) Средний ток в открытом состоянии Этот параметр отличается от среднеквадратичного значения тока, поскольку он определяет среднее значение тока, а не среднеквадратичное значение. Среднеквадратичное значение даст истинный эффект нагрева тока.
I Т(СКЗ) Среднеквадратичное значение тока в открытом состоянии Эта спецификация тиристора является максимально допустимым среднеквадратичным значением тока через устройство. Он указан для данной температуры. В различных спецификациях может быть указана температура окружающей среды, T a , температура корпуса, T c , или даже температура свинца, T l . Метод, используемый для определения температуры, обычно зависит от типа корпуса тиристора/тиристора.
I ТСМ Неповторяющийся выброс тока в открытом состоянии Как следует из названия, этот параметр таблицы данных для тиристоров определяет максимальный пиковый ток в устройстве в импульсных условиях. Нужно смотреть точные условия для рассматриваемого производителя, но часто определяется для полусинусоиды. Продолжительность указана для 50 Гц (длительность 10 мс) и 60 Гц (длительность 8,3 мс). Это необходимо, поскольку импульсный ток, превышающий максимальный, может привести к выходу устройства из строя.
Т Дж Температура перехода Это температура перехода, и часто в спецификациях указывается максимальная температура перехода. Рассчитывая термическое сопротивление, можно определить условия, при которых максимальная температура перехода не превышается.
Т стг Температура хранения Это минимальная температура, при которой можно хранить устройство.
В РРМ / В РРМ Повторяющееся пиковое напряжение в закрытом состоянии Этот параметр представляет собой максимально допустимое пиковое напряжение на устройстве. Этот параметр спецификации не должен превышаться, иначе устройство может выйти из строя. Также всегда хорошо оставлять достаточный запас для переходных процессов. Этот параметр указан для условий вплоть до максимальной температуры перехода. Кроме того, токи утечки (I DRM / I RRM ) также обычно определяются в соответствии с этой спецификацией.
В ГТ Напряжение срабатывания затвора Это напряжение, которое необходимо приложить между затвором и катодом, чтобы обеспечить достижение тока запуска затвора и срабатывание устройства.
В РГМ Пиковое обратное напряжение затвора Это максимальный уровень напряжения затвора, который может быть приложен к катодному переходу затвора без возможности его повреждения.Целесообразно работать значительно ниже этого напряжения.

Хотя существует много других спецификаций и параметров тиристоров, которые используются в их спецификациях, это одни из наиболее широко используемых, которые необходимы при проектировании цепей и выборе правильных компонентов.

Другие электронные компоненты:
Резисторы конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор полевой транзистор Типы памяти Тиристор Соединители ВЧ-разъемы Клапаны/трубки Батареи Переключатели Реле
    Вернуться в меню «Компоненты».. .

%PDF-1.3 % 1 0 объект >поток конечный поток эндообъект 2 0 объект > эндообъект 15 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text]/ColorSpace>/Шрифт>>> эндообъект 9 0 объект >поток HWrG+0Z]{Qc͢2s

Принцип, характеристики и основные параметры тиристора

Введение

Тиристор , широко известный как кремниевый управляемый выпрямитель ( SCR ), его нормативный термин — трехполюсный тиристор с обратной блокировкой.Тиристоры представляют собой мощные полупроводниковые устройства, которые выполняют как коммутационные, так и выпрямительные функции и используются в различных схемах, таких как управляемое выпрямление и преобразование частоты, инверторы и бесконтактные выключатели. Пока он снабжен триггерным сигналом слабой точки, он может управлять сильным электрическим выходом. Таким образом, это мост для полупроводниковых устройств, чтобы войти в поле сильного электричества из поля слабого электричества.

На сегодняшний день тиристоры являются наиболее широко используемыми полупроводниковыми устройствами в электронной промышленности.Несмотря на постоянное появление различных новых полупроводниковых материалов, 98% полупроводниковых материалов по-прежнему составляют кремниевые материалы, которые до сих пор являются основой индустрии интегральных схем. Он широко используется из-за его небольшого размера, легкого веса, высокой мощности и длительного срока службы.

Знакомство с тиристорами: SCR

Каталог


ⅰ Тиристор Основы

1.1 КРАТКИЙ I I Ntroduction T Hyristor Hyristor

Thyristor, также называемый кремниевый контролируемый выпрямитель, является аббревиатурой полупроводника Thyristor .Это сильноточное переключающее полупроводниковое устройство, в котором для управления используются малые токи. Обычно используются два типа: обычные тиристоры (также называемые однонаправленными тиристорами) и TRIAC (триод для переменного тока). Благодаря своему небольшому размеру, легкому весу, высокой эффективности, долговечности, устойчивости к вибрациям, а также бесшумности и простоте использования, он за короткий промежуток времени привлек большое внимание со стороны отечественных, зарубежных, промышленных и сельскохозяйственных производственных отделов и широко используется в различном производственном оборудовании и бытовой технике.По принципу работы его можно условно разделить на четыре категории: е — Исправление: преобразование мощности переменного тока в регулируемую мощность постоянного тока.

— Инвертор: преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока с определенной частотой.

— Переключатель постоянного тока: используется для переключателя контура постоянного тока или регулирования напряжения постоянного тока.

— Переключатель переменного тока: используется для переключателя контура переменного тока или регулирования напряжения переменного тока.

В соответствии с объектами обслуживания может применяться в промышленности, сельском хозяйстве, обороне страны, на транспорте, в горнодобывающей, металлургической, легкой, химической промышленности и других отраслях.

Тиристоры имеют не только однонаправленную проводимость, но и более ценную управляемость, чем кремниевые выпрямительные элементы (широко известные как «мертвый кремний»). У него всего два состояния: включено и выключено.
Тиристоры могут управлять мощным электромеханическим оборудованием с миллиамперными токами. Если частота превышает это значение, средний допустимый ток переключения уменьшится из-за значительного увеличения коммутационных потерь компонентов. В это время номинальный ток должен снижаться.Тиристоры
имеют много преимуществ, таких как: управление большой мощностью при малой мощности, кратность усиления мощности до нескольких сотен тысяч раз; чрезвычайно быстрый отклик, включение и выключение за микросекунды; бесконтактная работа, без искры, без шума; высокая эффективность, низкая стоимость и так далее.
Недостатки тиристоров: низкая статическая и динамическая перегрузочная способность; легко ошибиться из-за помех.

Два типа тиристоров, однонаправленные тиристоры и трехполюсные симисторы, кратко представлены ниже.

1.2 Рабочий P Принципиальная схема T Гиристор

a. Однонаправленный тиристор

Внутреннее устройство однонаправленного тиристора показано на рисунке 1 (а). Из рисунка 1 (а) видно, что однонаправленный тиристор состоит из четырех слоев полупроводников P 1 N 1 P 2 N 2 . Посередине расположены три PN-перехода: J 1 , J 2 и J 3 .Анод A взят из P 1 , катод K взят из N 2 , а управляющий электрод (или затвор) G взят из среднего P 2 . Условное обозначение схемы однонаправленного тиристора показано на рисунке 1 (б).

 

Рис. 1. Принципиальная схема и условное обозначение однонаправленного тиристора

Чтобы понять принцип работы однонаправленного тиристора, однонаправленный тиристор можно эквивалентно рассматривать как комбинацию транзистора PNP T 1 и транзистора NPN T 2 .Средний слой P 2 и слой N 1 совместно используются двумя транзисторами. Анод A эквивалентен эмиттеру T 1 , а катод K эквивалентен эмиттеру T 2 , как показано на рисунке 2.

 

Рис. 2. Принцип работы однонаправленного тиристора

Ключом к пониманию того, как работают однонаправленные тиристоры, является понимание роли управляющего электрода.

(1) На управляющий электрод не подается напряжение или обратное напряжение

Когда управляющий электрод оставлен плавающим или между управляющим электродом и катодом приложено обратное напряжение, то есть U GK <0, должно быть I G =0.Если между анодом и катодом приложено обратное напряжение, то есть U AK <0. Из-за J и J 2 ,   передающие переходы T 1 , T 2 оба смещены в обратном направлении, а состояние T 1 и T 2 находится в выключенном состоянии. ток, протекающий через однонаправленный тиристор, является только обратным током насыщения J 1 и J 3 , I A ≈0, а однонаправленный тиристор находится в запертом состоянии; если между анодом и катодом приложено прямое напряжение, то есть U AK >0, J 2  находится в состоянии обратного смещения, поскольку I G =0, T 2  должно выключенное состояние.а ток в однонаправленном тиристоре только обратный J 2 . В это время ток в однонаправленном тиристоре является как раз обратным током насыщения J 2 , I A ≈0, и однонаправленный тиристор все еще находится в запертом состоянии. Следовательно, когда на управляющий полюс не подается напряжение или подается обратное напряжение, I G  = 0, однонаправленный тиристор находится в запирающем состоянии и имеет положительную и отрицательную запирающие возможности.

(2) Подайте прямое напряжение на управляющий электрод

При приложении прямого напряжения между управляющим электродом и катодом, то есть U GK > 0, эмиттерный переход J 3 Т 2 находится в прямом смещении, а I G ≠0 . Если между анодом и катодом приложено обратное напряжение, то есть U AK  <0, поскольку эмиссионный переход J 1 T 1 смещен в обратном направлении, а T 1 находится в выключенном состоянии, однонаправленный тиристор находится в запертом состоянии, I A ≈0; Если между анодом и катодом приложено прямое напряжение, то есть U AK > 0, поскольку эмиссионные переходы J 1 , J 3 T 1 , T 2 смещены в прямом направлении, а коллекторный переход J 2 смещен в обратном направлении, T 1 , T 2 будет в усиленном состоянии.После того, как I G  усилен T 2 , ток коллектора T 2 равен I C2  = β 2 I G . Ток коллектора T 2  – это базовый ток T , после усиления с помощью T 1 , ток коллектора T равен I C1  = β 1 β 9 9 Г . Этот ток поступает в базу Т 2 для усиления, и в этом цикле формируется сильная положительная обратная связь, из-за чего Т 1 , Т 2 быстро входят в состояние насыщения, а однонаправленный тиристор находится в состоянии на гос.После включения однонаправленного тиристора U AK ,   величина напряжения между анодом и катодом очень мала, и напряжение внешнего источника питания практически полностью падает на нагрузку.

(3) Отключение однонаправленного тиристора

Из вышеприведенного анализа видно, что после включения однонаправленного тиристора база T 2 всегда имеет ток коллектора I C1 T 1  , и значение I C1 намного больше, чем I G  , примененный в начале.Таким образом, даже если напряжение управляющего электрода исчезнет и I G  = 0, он все еще может полагаться на положительную обратную связь самой трубки для поддержания проводимости. Следовательно, как только однонаправленный тиристор будет включен, управляющий электрод потеряет функцию управления. После включения однонаправленного тиристора, если вы хотите, чтобы он снова выключился, анодный ток I A должен быть уменьшен, чтобы он не мог поддерживать положительную обратную связь. Для этого анод может быть отключен или между анодом и катодом может быть приложено обратное напряжение.

Таким образом, при условии, что между анодом и катодом однонаправленного тиристора приложено прямое напряжение, если между управляющим электродом и катодом в определенный момент времени будет добавлено прямое напряжение, однонаправленный тиристор изменится с блокирующего состояния в проводящее состояние. Это приводит к проводимости. После включения однонаправленного тиристора управляющий электрод потеряет функцию управления. Если требуется снова выключить однонаправленный тиристор, необходимо сделать его анодный ток меньше определенного значения I H (называемого током удержания) или уменьшить напряжение U AK между анодом и катодом до нуля.

 

б. Триак

TRIAC представляет собой трехконтактный элемент с пятислойной структурой N 1 P 1 N 2 P 2 N 3 . Он имеет три электрода: основной электрод A 1 , основной электрод A 2 и управляющий электрод (или затвор) G. Это также переключатель управления затвором. Независимо от его структуры или характеристик, его можно рассматривать как пару встречно-параллельных обычных тиристоров. Его структура, эквивалентная схема и условные обозначения показаны на рисунке 3.

 

Рисунок 3. Символ, структура и эквивалентная схема TRIAC

Основные электроды А 2  и А 1 симистора соединены последовательно с объектом управления (нагрузкой) РЛ, что эквивалентно бесконтактному выключателю. «Включение» или «выключение» этого переключателя контролируется сигналом u G  (называемым триггерным сигналом) на управляющем электроде G. При наличии напряжения (u ≠ 0) между основными электродами A 2 и A 1 , в момент появления триггерного сигнала u G  , он будет проводящим между A 2  и A 1  триака, что эквивалентно замкнутому состоянию переключателя.И как только он включен, даже если u G  исчезнет, ​​он может оставаться включенным до тех пор, пока u = 0 или ток в последовательной цепи главного электрода и нагрузки не уменьшится до определенного значения, затем он выключится. . После отсечки это эквивалентно выключенному состоянию переключателя. Таким образом, слабый сигнал тока на управляющем электроде может использоваться для управления большим током в цепи главного электрода.

 

Рис. 4. Кривая вольтамперной характеристики симистора

Вообще говоря, независимо от полярности напряжения между двумя основными электродами A 2 и A 1 симистора, пока на управляющий электрод подается определенная амплитуда положительных и отрицательных импульсов, его можно включить.Таким образом, i представляет собой ток в основном электроде, а u представляет собой напряжение между A 2  и A 1 . Функциональная взаимосвязь между ними (называемая кривой вольт-амперной характеристики) показана на рисунке 4. Из кривой видно, что симистор имеет в основном одинаковые симметричные характеристики в первом и третьем квадранте.

В соответствии с напряжением u на основном электроде и полярностью напряжения запускающего импульса u G  на управляющем электроде в сочетании с вольт-амперной характеристикой симистор можно разделить на четыре режима запуска, которые определяются как следует:

(1) I+триггер: в первом квадранте характеристической кривой (A 2  является положительным) управляющий электрод является положительным триггером относительно A 1 .

(2) I-триггер: в первом квадранте характеристической кривой (A 2  положительный) управляющий электрод является отрицательным триггером по отношению к A 1 .

(3) Ⅲ+триггер: в третьем квадранте характеристической кривой (A 2  отрицательно) управляющий электрод является положительным триггером по отношению к A 1 .

(4) Ⅲ-триггер: в третьем квадранте характеристической кривой (A 2  отрицательный) управляющий электрод является отрицательным триггером относительно A 1 .

Среди этих четырех режимов запуска I+ и III- имеют более высокую чувствительность и являются двумя наиболее часто используемыми режимами запуска.

В схеме управления электронагревательного электроприбора нового типа триггерный сигнал, подаваемый на управляющий электрод симистора, выводится одночиповым микрокомпьютером или интегральной схемой. Некоторые выводят непрерывный сигнал положительного (или отрицательного) напряжения, а некоторые выводят серию триггерных импульсов с пересечением нуля, синхронизированных с синусоидальным источником питания переменного тока 50 Гц.Первый называется потенциальным триггером, а второй — импульсным триггером. Их формы сигналов показаны на рисунке 5 и рисунке 6 соответственно.

 

Рисунок 5.

 

Рисунок 6.

ⅱ T He M M Ain C
T T Hyristors

2.1 Базовая структура тиристора

Thysistor (также известный как полупроводник управляемый выпрямитель) представляет собой мощный полупроводниковый прибор с четырехслойной структурой (ПНПН).Он имеет три выводных электрода, а именно анод (А), катод (К) и затвор (G). Его условное изображение и сечение устройства показаны на рисунке 7.

 

Рис. 7. Изображение символа и поперечное сечение устройства

Обычные тиристоры двунаправленно рассеивают примеси P-типа (алюминий или бор) в кремниевой пластине N-типа с образованием структуры P 1 N 1 P 2  , а затем рассеивают примеси N-типа (фосфор или сурьму) сформировать катод в большинстве областей P 2 , и в то же время вывести электрод затвора на P 2  и сформировать омический контакт, сформированный в P 1  в качестве анода.

2.2 вольт-ампер C C Характеристики T Hyristors Hyristors

Включение и выключающие состояния тиристора определяются анодным напряжением, током анода и тока ворот. Очаровательные кривые вольт-ампер, обычно используются для описания взаимосвязи между ними, как показано на рисунке 8.

 

Рисунок 8. Вольт-ампер Характеристика кривой тиристора

Когда на тиристор V AK подается прямое напряжение, J 1 и J 3 смещены в прямом направлении, а J 2  смещены в обратном направлении.Приложенное напряжение почти падает на J 2 , а J 2 играет роль блокировки тока. С увеличением V AK , пока V AK   BO , проходящий анодный ток I A мал, поэтому эта область называется состоянием прямой блокировки. Когда V AK  превышает V BO , анодный ток резко увеличивается, и он будет находиться в состоянии низкого напряжения и высокого тока в момент, когда характеристическая кривая пересекает отрицательное сопротивление.Ток открытого состояния I T , определяемый нагрузкой, протекает через тиристор, падение напряжения на устройстве составляет около 1 В, а состояние, соответствующее участку CD характеристической кривой, называется открытым состоянием. V BO и соответствующий ему I BO обычно называют напряжением прямого отключения и током отключения. После того, как тиристор включен, он может сам поддерживать открытое состояние. Переход из включенного состояния в выключенное состояние обычно управляется внешней схемой без использования строб-сигнала, то есть устройство может быть выключено только тогда, когда ток ниже определенного порогового значения, называемого током удержания I Н .

При закрытом состоянии тиристора (V AK   BO ), если электрод затвора сделать положительным по отношению к катоду и на электрод затвора подать ток I G , тиристор отключение при более низком напряжении. Напряжение отключения V BO и ток отключения I BO являются функциями I G . Чем больше I G , тем меньше V BO . Как показано на рисунке 3, после включения тиристора устройство включается, даже если сигнал затвора снят.

Когда анод тиристора отрицателен по отношению к катоду, пока V AK   BO , I A  небольшой и не имеет ничего общего с I G . Однако при большом обратном напряжении (V AK ≈V BO ) обратный ток утечки через тиристор резко возрастает, что свидетельствует о пробое тиристора. Поэтому V BO называется обратным напряжением отключения и током отключения.

2.3 Статические C характеристики T гиристоров

Тиристор имеет 3 PN-перехода, а характеристическую кривую можно разделить на (0 ~ 1) область блокировки, (1 ~ 2) область пробоя, (1 ~ 2) область пробоя, 2 ~ 3) область отрицательного сопротивления и (3 ~ 4) проводящая область.

а. Вперед W orking A rea

— Блокировка вперед (0 ~ 1) область

Когда прямое напряжение приложено между AK, J 1 и J 3 несут прямое напряжение, а J 2 несут обратное напряжение, и приложенное напряжение почти полностью падает на J 2 .J 2 с обратным смещением блокирует ток, а тиристор в это время не проводит ток.

— Зона схода лавин (1 ~ 2 также называется зоной схода лавин)

Когда приложенное напряжение приближается к напряжению лавинного пробоя V BJ2 из J 2 , ширина области пространственного заряда J 2 с обратным смещением расширяется, и внутреннее электрическое поле значительно усиливается, что приводит к усилению эффекта умножения.В результате ток через J 2 резко возрастает, и ток, протекающий через устройство, также увеличивается. В это время ток, проходящий через J 2 , преобразуется из исходного обратного тока в ток, который в основном ослабляется J 1 и J 3 через базовую область и умножается в области пространственного заряда J . 2 . Это лавинная область, где резко возрастает напряжение и резко возрастает ток. Поэтому характеристическая кривая поворачивается в области, поэтому она называется областью пробоя.

— Грузовая площадка (2~3)

Когда приложенное напряжение больше, чем напряжение пробоя, большое количество электронно-дырочных пар, генерируемых лавинным удвоением области пространственного заряда Дж 2 , извлекаются обратным электрическим полем. Электроны входят в область N 1 , а дырки входят в область P 2 . Из-за неспособности к быстрой рекомбинации вблизи обеих сторон J 2 происходит накопление носителей: дырок в области P 2 и электронов в области N 1 , компенсируя заряд ионизированных примесей и сужая область пространственного заряда. .В результате потенциал в области P 2 увеличивается, а потенциал в области N 1 уменьшается, что компенсирует внешнее электрическое поле. По мере уменьшения приложенного напряжения на J 2 эффект лавинного умножения также ослабевает. С другой стороны, прямое напряжение J 1 и J 3 было увеличено, а подача увеличилась, что привело к увеличению тока через J 2 , поэтому возникло явление отрицательного сопротивления, при котором ток увеличивается, а напряжение уменьшается.

— Низкое сопротивление во включенном состоянии (3 ~ 4)

Как упоминалось выше, эффект умножения вызывает накопление электронов и дырок с обеих сторон J 2 , вызывая уменьшение напряжения обратного смещения J 2  ; в то же время инжекция J 1 и J 3 усиливается, а цепь увеличивается, так что заряды продолжают накапливаться с обеих сторон J 2 , а напряжение перехода продолжает уменьшаться.Когда напряжение падает до точки, в которой прекращается лавинное умножение и все напряжения на переходе компенсируются, дырки и электроны все еще накапливаются с обеих сторон J 2 , и J 2 становится смещенным в прямом направлении. В это время J 1 , J 2 и J 3 смещены в прямом направлении, и через устройство могут проходить большие токи, поскольку оно находится в области низкого сопротивления во включенном состоянии. В полностью проводящем состоянии его вольт-амперная характеристика аналогична характеристике выпрямительного элемента.

б. Задний ход W orking A rea (0 ~ 5)

Когда устройство работает в обратном направлении, J 1  и J 3 смещены в обратном направлении. Из-за очень низкого напряжения пробоя сильно легированного J 3 , J 1 выдерживает почти все приложенное напряжение. Вольт-амперная характеристика прибора представляет собой вольт-амперную характеристику диода обратного смещения. Поэтому тиристор PNPN имеет область обратного запирания, и при увеличении напряжения выше напряжения пробоя J 1 ток резко возрастает из-за эффекта лавинного умножения, в это время тиристор пробивается.

 

2.4 Характеристика E Артикул T Гиристор

Двухвыводное устройство четырехслойной структуры PNPN можно рассматривать как P 1 N 1 P 2  и N 1 P 2 N 2  транзисторы с током ampl 1 и α 2 соответственно, где J 2 — общий коллекторный переход. Когда к устройству прикладывается прямое напряжение, смещенный в прямом направлении J 1 вводит отверстия и проходит через область N 1 , чтобы достичь коллекторного перехода (J 2 ).Дырочный ток равен α 1 I A ; в то время как J 3 с прямым смещением вводит электроны и проходит через область P 2 . Ток, проходящий через J 2 , равен α 2 I K . Поскольку J 2 находится в обратном направлении, ток через J 2 также включает собственный обратный ток насыщения I CO .

Ток через J 2  является суммой трех предыдущих, то есть

(1)

Предполагая эффективность эмиссии γ 1  = γ 2  = 1, в соответствии с принципом непрерывности тока I J2  = I A  = I K , поэтому формула (1) принимает вид:

(2)

Формула показывает, что когда прямое напряжение меньше напряжения лавинного пробоя V B из J 2 , эффект умножения невелик, и ток инжекции также невелик.Таким образом, α 1 и α 2 также очень малы, поэтому

(3)

I CO  в то время тоже был маленьким. Следовательно, J 1 и J 3 смещены в прямом направлении, поэтому увеличение V AK может только увеличить обратное смещение J 2 . Он не может сильно увеличить I CO и I A , поэтому устройство всегда находится в заблокированном состоянии, и ток, протекающий через устройство, имеет тот же порядок величины, что и I CO .Поэтому формула (3) называется условием блокировки.

Когда увеличение V AK  вызывает увеличение обратного смещения J 2  и происходит лавинное умножение, при условии, что коэффициент умножения M n  = M p  = M, тогда I CO 0 4 4 α 1 , и α 2  увеличатся в M раз, поэтому (2) станет

(4)

В это время знаменатель становится меньше, и I A  будет быстро увеличиваться с ростом V AK , поэтому, когда

(5)

Достигнут предел лавинного установившегося состояния (V AK  = V BO ), и ток будет стремиться к бесконечности, поэтому уравнение (5) называется условием прямого пробоя.

, ,

С помощью этой функции условия точки перелома получаются из уравнения характеристической кривой (4). Поскольку α 1  и α 2  являются функциями тока, M является функцией V J2 , которую можно аппроксимировать с помощью M(V J2 )=M(V AK ), I CO является константой и выводится по отношению к (4). Результат –

.

(6)

Поскольку напряжение пробоя ниже напряжения пробоя, должно быть постоянным значением.Так как числитель тоже должен быть равен нулю и получить

(7)

В соответствии с определением коэффициента усиления постоянного напряжения транзистора,

                      (8)

Мы можем получить коэффициент усиления тока малого сигнала

                      (9)

Используя формулу (9), формулу (7) можно изменить на

                        (10)

То есть в точке пробоя произведение коэффициента умножения и суммы слабого сигнала равно 1.Пока структура PNPN удовлетворяет приведенной выше формуле, она имеет характеристики переключения, то есть ее можно переключать из выключенного состояния во включенное состояние.

Поскольку α изменяется с текущим значением I E , когда I A увеличивается, увеличиваются как α 1 , так и α 2 . Можно видеть, что при большом токе значение M, удовлетворяющее (6), вместо этого может быть уменьшено. Это показывает, что I A увеличивается, а V AK соответственно уменьшается.

α является как названием функции тока, так и функцией напряжения коллекторного перехода.Когда ток увеличивается, поскольку α остается постоянным, соответствующее обратное смещение коллекторного перехода уменьшается. Когда ток большой,

                            (11)

Согласно уравнению (2), J 2 обеспечивает ток в открытом состоянии (I CO  <0). Следовательно, J 2  должен быть смещен в прямом направлении, поэтому J 1 , J 2 и J 3  смещены в прямом направлении, и устройство является проводящим.

Выключенное состояние устройства меняется на включенное.Ключевым моментом является то, что соединение J 2 должно быть изменено с обратного смещения на прямое. Условием для того, чтобы J 2  повернуть в прямое направление, является то, что дырки и электроны должны накапливаться в областях P 2  и N 1 соответственно. Условием накопления дыр в области P 2 является то, что количество дырок α 1 I A , введенных J 1 и собранных J 2 в область P 2 9004 , равно количество дырок, которые исчезают при рекомбинации с (1-α 2 ) I K , то есть

                          (12)

Поскольку I A = I K , получается α 1 + α 2 > 1.Пока условия верны, накопление дырок в области P 2 одинаково, а условие накопления электронов в области равно

(13)

Так

(14)

Видно, что при выполнении условия α 1 2 > 1 потенциал области P 2 положителен, а потенциал области N 1 отрицателен. J 2  становится смещенным в прямом направлении, и устройство находится в проводящем состоянии, поэтому α 1 2 >1 называется проводящим состоянием.

Рис. 9. SCR (кремниевый выпрямитель), условное обозначение

ⅲ Основные параметры Thyristor

3.1 Главная 3.1 Arameters U U NIDEERECENTER T HYRISTORS HYRISTORS

Для правильной пользы использовать однонаправленный тиристор, это необходимо не только понять его принцип работы, но и освоить его основные параметры.

(1) Прямое повторяющееся пиковое напряжение U FRM

При условии, что управляющий электрод отключен и однонаправленный тиристор находится в состоянии прямой блокировки, когда температура перехода однонаправленного тиристора составляет номинальное значение, допускается 50 раз в секунду, а продолжительность не должна превышать 10 мс. .Прямое пиковое напряжение, которое может неоднократно прикладываться к однонаправленному тиристору, называется прямым повторяющимся пиковым напряжением и выражается как U FRM . Как правило, вторичное напряжение определяется как 80 % прямого напряжения отключения.

(2) Обратное повторяющееся пиковое напряжение U RRM

При тех же условиях, что и прямое повторяющееся пиковое напряжение, обратное пиковое напряжение, которое может неоднократно прикладываться к однонаправленному тиристору, называется обратным повторяющимся пиковым напряжением, которое выражается U RRM и обычно составляет 80 % от обратного отключения. Напряжение.

(3) Номинальное напряжение U N

Обычно в качестве номинального напряжения однонаправленного тиристора используется меньшее из U FRM и U RRM . Это связано с тем, что на практике напряжение, добавляемое к трубке, обычно представляет собой положительное и отрицательное симметричное напряжение, поэтому напряжение с меньшим значением должно преобладать. Но поскольку переходное перенапряжение также повредит трубку, при выборе трубки по соображениям безопасности номинальное напряжение трубки должно превышать фактическое пиковое напряжение более чем в 2-3 раза.

(4) Номинальный прямой средний ток I F

Среднее значение синусоидального полуволнового тока промышленной частоты, пропускаемого через однонаправленный тиристор при температуре окружающей среды 40°C и заданных условиях отвода тепла, называется номинальным прямым средним током I F . Сколько ампер однонаправленных тиристоров, как мы обычно говорим, относится к этому значению тока. Количество I F зависит от таких факторов, как температура окружающей среды, условия рассеивания тепла и угол проводимости компонента.Номинальный ток однонаправленного тиристора калибруется по синусоидальному полуволновому среднему току промышленной частоты при определенных условиях. Это связано с тем, что нагрузке, подключенной к выходу выпрямителя, часто требуется средний ток для измерения ее производительности. Однако с точки зрения однонаправленного нагрева тиристора, независимо от формы волны тока, протекающего через однонаправленный тиристор, и угла проводимости однонаправленного тиристора, до тех пор, пока эффективное значение расчетного тока равно эффективному значению номинального тока. I F , то нагрев однонаправленного тиристора равноценен и разрешен.

(5) Ток удержания I H

При комнатной температуре в условиях короткого замыкания управляющего электрода минимальный анодный ток, необходимый для поддержания однонаправленного тиристора для продолжения проводимости, называется током удержания I H . Если анодный ток однонаправленного тиристора меньше этого значения, однонаправленный тиристор перейдет из проводящего состояния в запирающее.

(6) Напряжение срабатывания управляющего электрода U GK и ток срабатывания I G

При комнатной температуре, при условии, что напряжение между анодом и катодом однонаправленного тиристора составляет 6В, минимальное значение постоянного тока управляющего электрода, необходимое для перевода однонаправленного тиристора из запирающего состояния в проводящее состояние, называется триггером. ток I G .Напряжение постоянного тока U GK между управляющим электродом и катодом, соответствующее току запуска I G , называется напряжением запуска. Как правило, U GK составляет от 1 до 5 В, а I G — от десятков до сотен мА.

3.2 Основной P параметры TRIAC

В различных схемах управления TRIAC является относительно легко повреждаемым компонентом. Как только TRIAC окажется поврежденным, вам просто нужно заменить TRIAC с теми же параметрами.Существует много характерных параметров симистора, и ниже приведены основные параметры, которые следует учитывать при обслуживании.

— Повторяющееся пиковое номинальное напряжение в выключенном состоянии, В DRM

Когда управляющий электрод отсоединен и компонент находится при номинальной температуре перехода, напряжение, соответствующее точке резкого перегиба прямой и обратной вольт-амперных характеристик, называется неповторяющимся пиковым напряжением в выключенном состоянии. 80% его называется повторяющимся пиковым напряжением в выключенном состоянии.Его также называют номинальным напряжением, которое выражается V DRM .

Когда симистор работает, пиковое значение приложенного напряжения на мгновение превышает обратное неповторяющееся пиковое напряжение, что может привести к необратимому повреждению симистора. Более того, из-за повышения температуры окружающей среды или плохого отвода тепла обратное неповторяющееся пиковое значение напряжения может уменьшаться. Поэтому при выборе симистора его номинальное значение напряжения должно в 2–3 раза превышать возможное максимальное напряжение при фактической работе.Если напряжение источника питания составляет 220 В, следует выбрать симистор с номинальным напряжением выше 500 В, чтобы выбранные компоненты могли выдерживать скачки напряжения.

— Номинальный средний ток в открытом состоянии — номинальный ток I T(AV)

При указанных условиях максимальный средний ток во включенном состоянии, допустимый при включенном симисторе, называется номинальным средним током во включенном состоянии. В соответствии со стандартной серией симисторов этот ток доводится до соответствующего уровня тока, который для краткости часто называют номинальным током и обозначается как I T(AV) .

Поскольку допустимая перегрузка по току симистора намного меньше, чем у обычных двигателей и электроприборов, при выборе номинальный ток симистора должен в 1,5–2 раза превышать максимальный ток при фактической работе.

— Ток срабатывания затвора I GT (напряжение U GT )

Это относится к минимальному значению тока (напряжения) запускающего сигнала, которое может обеспечить надежную работу симистора и добавление к управляющему электроду. Если триггерный ток (напряжение), полученный управляющим электродом симистора, меньше указанного количества раз, симистор может не включиться.

— Среднее напряжение в открытом состоянии U T(AV)

После включения TRIAC эквивалентен замкнутому переключателю. Поскольку симистор подключен последовательно с нагрузкой, чем меньше напряжение между двумя основными электродами, тем лучше. После включения симистора среднее значение напряжения между двумя основными электродами называется средним напряжением во включенном состоянии, которое обычно называют падением напряжения на трубке. Если перепад давления в трубке симистора слишком велик, двигатели и электромагнитные клапаны, которыми он управляет, могут работать неправильно, поскольку они не могут получать полное напряжение.

— Ток удержания

Когда управляющий электрод отсоединен при комнатной температуре, ток симистора снижается от большого тока во включенном состоянии до минимального тока основного электрода, который просто необходим для поддержания проводимости, который называется удерживающим током. Симистор отключается только тогда, когда ток основного электрода падает ниже тока удержания.

 

Ⅳ Основная функция тиристора

Тиристоры выполняют следующие функции: во-первых, выпрямление преобразователя; во-вторых, регулирование напряжения; в-третьих, преобразование частоты; в-четвертых, переключатель (бесконтактный переключатель).Самое основное применение обычных тиристоров — управляемое выпрямление. Знакомая нам схема диодного выпрямителя представляет собой схему неуправляемого выпрямителя. Если диод заменить тиристором, он может представлять собой управляемую схему выпрямителя, инвертор, бесконтактный переключатель, обеспечивать управление скоростью двигателя, возбуждение двигателя, автоматическое управление и так далее. В электротехнике полупериод переменного тока часто определяют как 180°, что называется электрическим углом. Таким образом, в каждом положительном полупериоде U2 электрический угол от начала нулевого значения до момента поступления запускающего импульса называется углом управления α; электрический угол, под которым тиристор проводит ток в каждом положительном полупериоде, называется углом проводимости θ.Очевидно, что и α, и θ используются для обозначения диапазона включения или выключения тиристора в течение полупериода прямого напряжения. Управляемое выпрямление достигается изменением угла управления α или угла проводимости θ, а также изменением среднего значения UL импульсного постоянного напряжения на нагрузке. Функцией тиристора является не только выпрямление, его также можно использовать в качестве бесконтактного переключателя для быстрого включения или выключения цепи, для получения инвертора, преобразующего мощность постоянного тока в мощность переменного тока, для изменения мощности переменного тока одной частоты на Мощность переменного тока другой частоты и т. д.Эта статья в основном знакомит с основным принципом, характеристиками и основными параметрами тиристоров.

 

Часто задаваемые вопросы о тиристорах (SCR)

1. Каковы характеристики SCR?
Характеристики тиристора или характеристики SCR
Режим блокировки тиристора в обратном направлении. Первоначально для обратного режима блокировки тиристора катод становится положительным по отношению к аноду путем подачи напряжения E, а затвор к катоду питающего напряжения Es первоначально отсоединяется, оставляя переключатель S открытым.
Режим прямой блокировки
Режим прямой проводимости

 

2. Почему SCR называется тиристором?
Silicon Controlled Rectifier (SCR) представляет собой однонаправленное полупроводниковое устройство, изготовленное из кремния. Это устройство является твердотельным эквивалентом тиратрона, поэтому его также называют тиристором или тиреоидным транзистором.

 

3. Тиристор и тиристор одинаковы?
Тиристор представляет собой 4-слойное устройство, образованное чередующейся комбинацией полупроводниковых материалов p- и n-типа.Это устройство, используемое для выпрямления и переключения. SCR является наиболее часто используемым членом семейства тиристоров, и это название обычно используется, когда мы говорим о тиристорах.

 

4. Для чего нужен тиристор?
Тиристоры в основном используются там, где задействованы большие токи и напряжения, и часто используются для управления переменными токами, когда изменение полярности тока вызывает автоматическое отключение устройства, что называется работой «пересечения нуля».

 

5.Как работает тиристор SCR?
Так как же это работает? Когда ток на затвор не поступает, тиристор выключается, и между анодом и катодом ток не течет. Когда в затвор поступает ток, он эффективно поступает на базу (вход) нижнего (n-p-n) транзистора, включая его.

Альтернативные модели

Деталь Сравнить Производители Категория Описание
ПроизводительДеталь №: V0603MHS03NR Сравните: Текущая часть Производитель: Литтельфузе Категория:Варисторы Описание: ВАРИСТОР, 135 В, 0603; Корпус варистора: 0603; Максимальное напряжение фиксации Vc: 135 В; Номинальное напряжение В постоянного тока: 42 В; Рабочая температура…
№ производителя: V0603MHS03H Сравните: V0603MHS03NR против V0603MHS03H Производитель: Литтельфузе Категория:Варисторы Описание: Серия MHS 42 В постоянного тока 135 В Зажим 6 пФ Многослойный варистор для поверхностного монтажа
Произв.Номер детали: V0603MHS03T Сравните: V0603MHS03NR против V0603MHS03T Производитель: Литтельфузе Категория:Варисторы Описание: РЕЗИСТОР, ЗАВИСИМЫЙ ОТ НАПРЯЖЕНИЯ, 0.01J, ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ, ЧИП, 0603, ROHS СООТВЕТСТВУЕТ
№ производителя: V0603MHS03NT Сравните: V0603MHS03NR против V0603MHS03NT Производитель: Литтельфузе Категория:Варисторы Описание: ВАРИСТОР МУЛЬТИ ПАЗ 135 В MHS 0603

Тиристоры — теория, параметры и применение

ИНФОРМАЦИЯ О ПРИМЕНЕНИИ ТИРИСТОРОВ

ТиристорыТеория, Параметры и ПрименениеЮрек Будек Бедфорд Применения Лаборатория (под редакцией MJ Maytum) Департамент энергетики Бедфорда РЕЗЮМЕ Рабочие характеристики тиристора получены из базовой структуры кремния и его эквивалентной схемы.Фактические характеристики устройстваи затем обсуждаются с иллюстрациями чувствительности температуры и режима работы. На основе этого сформулированы подходы к проектированию запуска, выбора и управления током, и напряжением, заканчивая требованиями к охлаждению. Наконец, обсуждаются некоторые типичные схемы применения. ВВЕДЕНИЕ Название тиристора происходит от греческого слова «ηθνρα», означающего «дверь».Тиристор — это бистабильное полупроводниковое устройство, состоящее из трех или более переходов, и которое можно переключать из выключенного состояния во включенное или наоборот. Переключение из выключенного состояния во включенное состояние обычно инициируется управляющим сигналом. Выключение обычно вызвано падением тока через тиристор ниже критического уровня. В этой главе рассматриваются два основных типа тиристоров, называемых SCR (SiliconControlled Rectifiers — Ref. 1.) и Triacs (Ref.2.). Для получения дополнительной информации о типах, терминах и определениях следует обратиться к главе 2 «Глоссарий». Первые коммерческие SCR появились в конце 1950-х годов. Они имели немедленный успех, предоставив эффективный, долговечный переключатель без дребезга, заменивший реле, реостаты, тиратроны и тому подобное. SCR представляет собой однонаправленный тиристор и, поэтому им можно управлять только при одной полярности напряжения. Для управления обеими полярностями источника переменного тока необходимо было использовать либо два тиристора, соединенных встречно-параллельно, либо один тиристор внутри двухполупериодного мостового выпрямителя (см.1, Глава 8 — Цепи, управляемые фазой переменного тока). В 1960-х годах были представлены двунаправленные тиристоры, называемые симисторами. Теперь управление переменным током стало возможным с помощью одного кремниевого силового устройства. Сегодня, благодаря лучшему пониманиюии технологий, SCR, симисторы и их производные занимают лидирующие позиции в твердотельном управлении мощностью переменного тока. ТЕОРИЯ ИЕРАРХИИ СОЕДИНЕНИЯСтруктура кремниевого слоя тиристора NPNP может рассматриваться как результат эволюции базового выпрямительного диода со слоем PN, рис. 1.Следующая трактовка поведения биполярного перехода предполагает, что читатели знакомы с основами теории полупроводников. Диоды. Диод с PN-переходом имеет низкий импеданс, когда слой P-типа смещен положительно (прямо) по напряжению по отношению к слою N-типа. Электрод, соединяющийся со слоем P-типа, называется анодом, символ A, и тот, который соединяется со слоем N-типа, называется катодом, символом K. Прямая проводимость начинается при пороговом напряжении около 0,5 V и соединение с сильной проводимостью по току создаст напряжение, равное 0.7 В и выше. Направление этой проводимости тока указано стрелкой на символе диода. Диод имеет высокий импеданс, когда слой P-типа смещен отрицательно (обратно) по напряжению по отношению к слою N-типа. Максимальное значение обратного напряжения что соединительные блоки будут зависеть от конструкции соединения. При превышении этого напряжения переход будет пробиваться, символ (BR), либо на поверхности, либо внутри. Внутренние пробои ниже примерно 6 В происходят из-за эффекта «Зинера», а выше 6 В — из-за эффекта «Лавины».Напряжение Зенера уменьшается с повышением температуры, в то время как Ava-1

Силовая электроника: параметры SCR



В этой статье мы работаем с наиболее важными параметрами SCR, которые всегда учитываем на практике. Этими параметрами являются: ток затвора (I G или иногда записывается как I GT ), напряжение затвора (V GT ), перенапряжение прямого пробоя (V BO ), напряжение обратного пробоя (V DRM ). , расчетный ток (в основном известный как ток в открытом состоянии I T{RMS) ) и среднеквадратичное значение напряжения (В).Использовал таблицу данных SCR, чтобы найти эти значения (pdf). Например, давайте рассмотрим серии TN12, TS12 и TYNx12 от STMicroelectronics. Согласно спецификациям SCR, параметры I T{RMS) безопасны для использования при токе нагрузки до 12 А (среднеквадратичное значение). Параметры TN12 SCR показаны ниже. Если этот SCR используется для выпрямителя, максимальное пиковое обратное напряжение (PIV) равно 1000 В. Это означает, что этот SCR может блокировать максимальное обратное напряжение до 1000 В. Тогда как насчет тока затвора SCR? Положительный низкий ток затвора I GT варьировался от 0.От 2 мА до 15 мА должен вводиться V GT = 1,5 В. Так сопротивление затвора (R G ) может варьироваться от 100 Ом до 7,5 кОм.

————————————————— —

Символ             Значение                Единица измерения

————————————————— —

I T(RMS)                 12                    A

V DRM/VRRM            600–1000       V

I GT                     0.от 2 до 15           мА

————————————————— —

Обратите внимание: Либо с чувствительным (TS12), либо со стандартным (TN12 / TYN) уровнем срабатывания затвора серия SCR на 12 А подходит для всех режимов управления, используемых в таких приложениях, как защита от перенапряжения

защита, цепи управления двигателем в электроинструментах и ​​кухонных принадлежностях, цепи ограничения пускового тока,

цепи зажигания и регулирования напряжения емкостного разряда.Доступные в корпусах для сквозного или поверхностного монтажа, они обеспечивают оптимальную производительность в ограниченном пространстве.

примечание: среднеквадратичное значение = среднеквадратичное или эффективное значение.


SCR Gate Parameter

Существует шесть важных параметров затвора, классифицируемых по току и напряжению. Следующие четыре являются максимальными параметрами ворот. При превышении любого из них SCR может быть уничтожен.

  1. Максимальное пиковое обратное напряжение затвора

    В GRM — максимальное значение отрицательного постоянного напряжения, которое может быть приложено без повреждения катодного перехода затвора

  2. Максимальный ток срабатывания затвора I GTM — максимальный постоянный ток затвора, допустимый для включения устройства.

  3. Максимальное напряжение загрузки затвора ( V GTM

    GTM GTM

    4 — напряжение постоянного тока, необходимое для производства
    3 I GTM .

  4. Максимальное рассеивание мощности ворот ( P GM )

    P GM — это максимальное мгновенное произведение тока затвора и напряжения затвора, которое может существовать при прямом смещении. быть превышенным.

    Последние два номинала затвора представляют собой наименьшее напряжение и ток, необходимые для срабатывания SCR. Триггер затвора должен превысить оба, чтобы запустить SCR.

  5. Минимальное напряжение срабатывания затвора В GT

    В GT — это минимальное напряжение постоянного тока затвор-катод, необходимое для срабатывания тиристора. Напряжение между затвором и катодом должно превышать это значение, обеспечивая при этом достаточный ток затвора для включения тиристора.

  6. Минимальный ток срабатывания затвора ( I GT

    I GT — минимальный постоянный ток затвора, необходимый для включения SCR.Для срабатывания большинства тиристоров требуется ток затвора 0,1–50 мА. Величины тока затвора и напряжения, необходимые для срабатывания тиристора, обратно пропорциональны температуре. При более высоких температурах окружающей среды требования к обоим триггерам затвора снижаются. При более низких температурах эти требования возрастают. Таким образом, наихудшие условия срабатывания возникают при минимальной рабочей температуре.

  7. Номинальная температура перехода

    Во всех полупроводниковых устройствах наиболее важным фактором является температура перехода ( T 1 ).Он не только определяет максимальные и минимальные пределы, но также определяет, может ли устройство выдерживать длительную работу: если температура перехода в тиристорном тринисторе превышает максимальное значение, отключающее перенапряжение заметно падает, а ток в выключенном состоянии и обратный ток утечки быстро возрастают. . Время выключения также значительно увеличивается. С другой стороны, если температура перехода падает ниже своего минимального предела, SCR может вообще не сработать.

    Повышение рейтинга SCR

    Чтобы повысить, чтобы не превышались максимальные рейтинги SCR.Должен быть выбран SCR с достаточными параметрами. Мы можем увеличить рейтинг SCR, используя внешнее охлаждение для отвода тепла, выделяемого потерями в SCR. Добавление внешней схемы также может увеличить возможности управления напряжением и током, а номинальные значения могут быть увеличены за счет последовательного и параллельного соединения тиристоров.

    Надежность и срок службы полупроводниковых приборов часто зависят от того, насколько хорошо они охлаждаются. Энергия, теряемая в виде тепла в устройстве, также снижает эффективность. Обычно тиристоры рассеивают около 1% от общей мощности.SCR должны быть в хорошо проветриваемых, прохладных местах вдали от тепловыделяющих устройств.

    В большинстве случаев корпус тиристорного тиристора неэффективен для отвода тепла от перехода, поэтому необходимо предусмотреть подходящие устройства для отвода тепла, такие как радиаторы. Радиатор изготовлен из металла, обычно из меди или алюминия, который является хорошим проводником тепла. Он довольно толстый там, где контактирует с SCR, и тонкий там, где контактирует с воздухом. Такая конструкция обеспечивает большую площадь поверхности, с которой тепло может передаваться путем конвекции и излучения в окружающий воздух.Для улучшения теплопроводности между прилегающими поверхностями SCR и радиатора обычно используется силиконовая смазка, насыщенная оксидами металлов. Внешняя поверхность обычно имеет параллельные ребра, позволяющие свободно протекать конвекционным потокам воздуха. Для охлаждения более крупных SCR конвекционный поток может быть дополнительно улучшен за счет использования вентилятора или принудительной подачи воздуха. Водяное охлаждение также используется с очень мощными рассеивающими устройствами.

    Номиналы SCR могут быть расширены за счет добавления внешней схемы. Например, уже упоминалось об использовании демпферной цепи RC для расширения характеристик dv/dt и последовательной индуктивности для увеличения номинального значения di/dt. V DRM тиристора можно увеличить, поместив резистор между затвором и катодом, это также уменьшает I H и I B , однако требования к приводу затвора возрастают. V RSM можно увеличить, включив последовательно с SCR диод с таким же номинальным током.

    Тиристор (блок питания)

    Тиристор (блок питания)
    Блоки системы питания    
    Тиристор

    Реализовать модель тиристора.

    Библиотека

    Элементы

    Описание

    Тиристор — это полупроводниковый прибор, который можно включить с помощью управляющего сигнала. Модель тиристора смоделирована как резистор (Ron), катушка индуктивности (Lon) и источник постоянного напряжения (Vf), соединенные последовательно с переключателем. Переключатель управляется логическим сигналом, зависящим от напряжения Vak, тока Iak и сигнала затвора (g).

    Тиристорный блок также содержит последовательную цепь демпфера Rs-Cs, которую можно подключить параллельно тиристорному устройству.

    Статическая характеристика VI этой модели показана на рисунке ниже.

    Тиристорный прибор включается при напряжении анод-катод больше Vf и при подаче на вход затвора положительного импульсного сигнала (g > 0). Высота импульса должна быть больше нуля и длиться достаточно долго, чтобы ток анода тиристора стал больше, чем ток фиксации Il .

    Тиристорное устройство выключается, когда ток, протекающий в устройстве, становится равным нулю (Iak=0) и на аноде и катоде появляется отрицательное напряжение не менее, чем на время, равное времени выключения Tq.Если напряжение на устройстве станет положительным в течение периода времени, меньшего Tq, устройство автоматически включится, даже если сигнал затвора низкий (g = 0) и ток анода меньше тока фиксации. Кроме того, если во время включения амплитуда тока устройства остается ниже уровня тока фиксации, указанного в диалоговом окне, устройство выключается после того, как уровень стробирующего сигнала становится низким (g = 0).

    Время выключения Tq представляет собой время восстановления носителя: это интервал времени между моментом, когда анодный ток уменьшился до нуля, и моментом, когда тиристор способен выдерживать положительное напряжение Vak без повторного включения.

    Диалоговые окна и параметры

    Модель тиристора и подробная модель тиристора

    Для оптимизации скорости моделирования доступны две модели тиристоров: модель тиристора и подробная модель тиристора. Для модели тиристора ток фиксации Il и время восстановления Tq принимаются равными нулю.

    Сопротивление Рон
    Внутреннее сопротивление тиристора Рон, в Ом ().Параметр Resistance Ron не может быть установлен на 0 , когда параметр Inductance Lon установлен на 0 .
    Индуктивность Lon
    Внутренняя индуктивность тиристора Lon, в генри (Гн). Параметр Inductance Lon не может быть установлен на 0 , когда параметр Resistance Ron установлен на 0 .
    Прямое напряжение Vf
    Прямое напряжение тиристора в вольтах (В).
    Начальный ток Ic
    Когда параметр Inductance Lon больше нуля, можно указать начальный ток, протекающий через тиристор. Обычно он устанавливается равным нулю, чтобы начать моделирование с заблокированным тиристором.
    Можно указать начальное значение тока Ic, соответствующее определенному состоянию цепи. В таком случае все состояния линейной цепи должны быть установлены соответствующим образом. Инициализация всех состояний силовых электронных преобразователей является сложной задачей.Поэтому этот вариант полезен только с простыми схемами.
    Демпферное сопротивление рупий
    Сопротивление снаббера, в Ом (). Установите для параметра Snubber Resistance Rs значение inf , чтобы исключить снаббер из модели.
    Снабберная емкость Cs
    Снабберная емкость в фарадах (F). Установите для параметра Snubber capacitance Cs значение 0 , чтобы исключить снаббер, или значение inf , чтобы получить чисто резистивный демпфер.

    Ток фиксации Il
    Ток фиксации детализированной модели тиристора в амперах (А).
    Время выключения Tq
    Время выключения Tq подробной модели тиристора, в амперах (А).

    Входы и выходы

    Тиристорный блок состоит из двух входов и двух выходов. Первый вход и выход — это выводы тиристора, подключенные соответственно к аноду (а) и катоду (к).Второй вход (g) представляет собой логический сигнал Simulink, подаваемый на вентиль. Второй выходной сигнал (m) представляет собой выходной вектор измерения Simulink [Iak, Vak], возвращающий ток и напряжение тиристора.

    Допущения и ограничения

    Блок Thyristor реализует макромодель реального тиристора. Он не учитывает ни геометрию устройства, ни сложные физические процессы, моделирующие поведение устройства [1-2]. Прямое напряжение пробоя и критическое значение производной повторно приложенного напряжения анод-катод не учитываются в модели.

    В зависимости от значения индуктивности Lon тиристорный блок моделируется либо как источник тока (Lon>0), либо как схема с переменной топологией (Lon=0). Дополнительные сведения см. в главе «Дополнительные темы».

    Поскольку тиристорный блок моделируется как источник тока, он не может быть соединен последовательно с катушкой индуктивности, источником тока или разомкнутой цепью, если только не используется снабберная цепь.

    Для моделирования цепей, содержащих тиристоры, необходимо использовать алгоритм жесткого интегратора. Ode23tb или Ode15s с параметрами по умолчанию обычно дают наилучшую скорость моделирования.

    Индуктивность Lon будет принудительно равна нулю, если вы решите дискретизировать свою схему.

    Пример

    Одноимпульсный тиристорный выпрямитель используется для питания нагрузки RL. Импульсы затвора получаются от генератора импульсов, синхронизированного с напряжением источника. Схема доступна в файле psbthyristor.mdl . Используются следующие параметры:

    R=1 ; L=10 мГн; Тиристорный блок : Рон=0.001, Lon=0 Гн, Vf=0,8 В, Rs=20, Cs=4e-6 F.

    Угол открытия изменяется генератором импульсов, синхронизированным с источником напряжения. Запустите симуляцию и наблюдайте ток нагрузки, напряжение нагрузки, а также ток и напряжение тиристора.

    Ссылки

    [1] Rajagopalan, V., Computer-Aided Analysis of Power Electronic Systems , Marcel Dekker, Inc., Нью-Йорк, 1987.

    [2] Мохан, Н., Силовая электроника, Преобразователи, приложения и проектирование , John Wiley & Sons, Inc.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *