Что такое тиристор и как он работает. Какие существуют основные параметры тиристоров. Чем характеризуется вольт-амперная характеристика тиристора. Каковы преимущества и недостатки тиристоров.
Что такое тиристор и его основные характеристики
Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор с тремя или более p-n-переходами, обладающий двумя устойчивыми состояниями и используемый для коммутации электрических цепей. Основные характеристики тиристора включают:
- Четырехслойную структуру p-n-p-n
- Наличие трех выводов: анод, катод и управляющий электрод
- Способность переключаться между закрытым и открытым состояниями
- Высокую скорость переключения
- Возможность управления большими токами и напряжениями
Вольт-амперная характеристика тиристора
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) тиристора имеет S-образную форму и содержит несколько ключевых участков:
- Участок закрытого состояния с очень малым током
- Участок отрицательного дифференциального сопротивления
- Участок открытого состояния с малым падением напряжения
Какие основные точки характеризуют ВАХ тиристора? Это напряжение включения, ток удержания и ток выключения. При достижении напряжения включения происходит резкое увеличение тока и переход в открытое состояние.

Основные электрические параметры тиристоров
К важнейшим параметрам тиристоров относятся следующие характеристики:
- Максимально допустимое обратное напряжение
- Максимально допустимый прямой ток
- Напряжение включения
- Ток удержания
- Время включения и выключения
- Управляющий ток включения
- Критическая скорость нарастания тока и напряжения
Классификация тиристоров по способу управления
По способу управления тиристоры подразделяются на следующие основные типы:
- Диодные тиристоры (динисторы) — без управляющего электрода
- Триодные тиристоры (тринисторы) — с управляющим электродом
- Симметричные тиристоры (симисторы) — проводят ток в обоих направлениях
- Запираемые тиристоры — могут выключаться по цепи управления
Особенности диодных тиристоров
Диодные тиристоры (динисторы) имеют только два вывода — анод и катод. Их включение происходит при достижении напряжения пробоя. Какие преимущества у динисторов?
- Простота конструкции
- Высокая надежность
- Отсутствие цепи управления
Однако динисторы имеют ограниченные возможности управления и применяются в основном в простых коммутационных схемах.

Характеристики триодных тиристоров
Триодные тиристоры (тринисторы) обладают дополнительным управляющим электродом. Это позволяет управлять их включением с помощью тока управления. Какие особенности имеют тринисторы?
- Возможность управления моментом включения
- Более низкое напряжение включения по сравнению с динисторами
- Широкий диапазон применений в силовой электронике
Преимущества и недостатки тиристоров
Тиристоры обладают рядом важных преимуществ по сравнению с другими полупроводниковыми приборами:
- Высокая коммутируемая мощность
- Малые потери в открытом состоянии
- Высокое быстродействие
- Простота управления
- Высокая надежность
Однако тиристорам присущи и некоторые недостатки. Какие ограничения имеют тиристоры?
- Односторонняя проводимость (кроме симисторов)
- Сложность выключения (кроме запираемых тиристоров)
- Чувствительность к скорости нарастания тока и напряжения
Применение тиристоров в силовой электронике
Благодаря своим характеристикам тиристоры нашли широкое применение в силовой электронике и преобразовательной технике. Основные области применения тиристоров включают:

- Управляемые выпрямители
- Инверторы
- Регуляторы переменного напряжения
- Устройства плавного пуска электродвигателей
- Импульсные источники питания
- Системы управления электроприводами
Сравнение тиристоров с другими силовыми полупроводниковыми приборами
Как тиристоры соотносятся по своим характеристикам с другими силовыми полупроводниковыми приборами? Рассмотрим основные отличия:
- От диодов тиристоры отличаются наличием управляющего электрода и возможностью управления включением
- По сравнению с биполярными транзисторами тиристоры обладают большей коммутируемой мощностью
- IGBT-транзисторы превосходят тиристоры по частоте переключения, но уступают по коммутируемой мощности
Особенности эксплуатации тиристоров
При эксплуатации тиристоров необходимо учитывать ряд важных факторов:
- Соблюдение предельно допустимых значений тока и напряжения
- Обеспечение эффективного охлаждения
- Защита от перенапряжений и перегрузок по току
- Учет критической скорости нарастания тока и напряжения
- Правильный выбор параметров цепи управления
Какие меры позволяют повысить надежность работы тиристоров? Это применение снабберных цепей, использование драйверов управления, обеспечение запаса по напряжению и току.

Перспективы развития тиристорных технологий
Несмотря на появление новых типов силовых полупроводниковых приборов, тиристоры продолжают совершенствоваться. Основные направления развития тиристорных технологий включают:
- Увеличение коммутируемой мощности
- Повышение быстродействия
- Улучшение управляемости
- Снижение потерь в открытом состоянии
- Расширение температурного диапазона
Какие перспективные типы тиристоров разрабатываются? Это оптически управляемые тиристоры, интегральные тиристорные модули, тиристоры на основе карбида кремния.
Устройство и параметры тиристоров / Публикации / Energoboard.ru
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.
Рис.1. Структура (а) и двухтранзисторная схема замещения (б) триодного тиристора
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).
Рис. 2. Вольт-амперные характеристики и условное обозначение триодного тиристора
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.
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.
Рис. 3. Структура симметричного тиристора (а), его схематичное изображение (б) и вольт-амперная характеристика (в)
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).
Потапов Л. А.
Источник: Школа для Электрика
1546
Закладки
Калужские художники расписали трансформаторную подстанцию в Жуковском районе
Вчера, в 15:12 25
НОПСМ оптимистично оценивает процесс импортозамещения в электротехнической отрасли
23 сентября в 18:53 43
Игорь Маковский провел совещание с директорами филиалов Обществ и руководителями мобилизационных подразделений
23 сентября в 10:08 49
Ректор НИУ «МЭИ» Николай Рогалев удостоен высшей награды Монголии
21 сентября в 11:11 73
Энергетики в круглосуточном режиме восстанавливают электроснабжение в 14 регионах ЦФО и ПФО
20 сентября в 18:48 46
Калужские энергетики восстановили электроснабжение по всей территории области
20 сентября в 16:02 56
В филиале «Калугаэнерго» оказали поддержку первоклассникам
20 сентября в 12:33 56
Более полутора тысяч жителей Удмуртии приняли участие в республиканском празднике «ВместеЯрче»
20 сентября в 11:42 56
Игорь Артамонов и Игорь Маковский обсудили приоритетные направления развития энергокомплекса Липецкой области
19 сентября в 16:09 53
DEKraft запускает преобразователи частоты серии V060
19 сентября в 14:36 60
Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности
4 июня 2012 в 11:00 245533
Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35
12 июля 2011 в 08:56 52037
Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ
28 ноября 2011 в 10:00 42405
Распределительные устройства 6(10) Кв с микропроцессорными терминалами БМРЗ-100
16 августа 2012 в 16:00 27175
Элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-110II
21 июля 2011 в 10:00 22632
Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации
29 февраля 2012 в 10:00 20578
Оформляем «Ведомость эксплуатационных документов»
24 мая 2017 в 10:00 18785
Правильная утилизация батареек
14 ноября 2012 в 10:00 14865
Элегаз и его применение. Свойства и производство
7 октября 2011 в 10:00 13255
Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов
7 января 2012 в 10:00 13205
пользователи Профиль пользователя ID13804
330
Сегодня, в 02:50
публикации Устройство и параметры тиристоров
1546
Сегодня, в 02:50
пользователи Профиль пользователя ID6392
319
Сегодня, в 02:50
товары и услуги
Продам ДРОССЕЛЬ-ТРАНСФОРМАТОР ДТ-0,6-1000 n=3 ЮКЛЯ672113008ТУ ЮКЛЯ. 672 113.008-02
769
Сегодня, в 02:50
товары и услуги Что дает этой дробилке универсальность при дроблении
616
Сегодня, в 02:49
товары и услуги Датчики уровня РОС
506
Сегодня, в 02:49
публикации НАСА предлагает новый способ производства биотоплива: пресноводные водоросли в морской воде
895
Сегодня, в 02:49
товары и услуги Датчик Оксик-8
612
Сегодня, в 02:49
товары и услуги Как сделать буровзрывную работу высокой бесопасной
896
Сегодня, в 02:49
товары и услуги Продается ПП мешковина
597
Сегодня, в 02:49
публикации Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности
245533
Сегодня, в 02:39
справочник Инструкция по монтажу контактных соединений шин между собой и с выводами электротехнических устройств
72142
Сегодня, в 01:48
справочник Измерение сопротивления обмоток постоянному току
59829
Сегодня, в 02:15
публикации Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35
52037
Сегодня, в 02:36
справочник Инструкция по осмотру РП, ТП, КТП, МТП
48466
Вчера, в 23:26
пользователи Профиль пользователя ID7667
46085
Сегодня, в 01:07
справочник Эксплуатация, хранение и транспортировка кислородных баллонов
45221
Сегодня, в 02:37
справочник Методика измерения сопротивления изоляции
43038
Сегодня, в 02:24
публикации Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ
42405
Сегодня, в 01:46
справочник Положение об оперативно-выездной бригаде района электрических сетей
40348
Вчера, в 21:04
Информация обновлена сегодня, в 02:49
Евгений 426 Объявлений
Елена Владимировна 172 Объявления
Евгений 154 Объявления
522889 117 Объявлений
Владимир 109 Объявлений
Николай 69 Объявлений
Анатолий 44 Объявления
Неликвиды 38 Объявлений
Михаил 31 Объявление
enprom@inbox. ru
31 Объявление
Информация обновлена сегодня, в 02:49
Елена Владимировна 1001 Объявление
Ирина 972 Объявления
Евгений 683 Объявления
Евгений 426 Объявлений
koemz@mail. ru
354 Объявления
Сергей 267 Объявлений
Игорь 141 Объявление
522889 136 Объявлений
Сергей 134 Объявления
Владимир 111 Объявлений
Информация обновлена сегодня, в 02:49
Заглавная страница
КАТЕГОРИИ: Археология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. |
⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6 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. 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.
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. 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
⇐ Предыдущая123456 Читайте также: Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Рынок недвижимости. Сущность недвижимости Решение задач с использованием генеалогического метода История происхождения и развития детской игры |
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-27; просмотров: 116; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia. |
Буквенные обозначения параметров тиристоров — DataSheet
Перейти к содержимому
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 | UGТ | 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. |
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
⇐ 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. 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. 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
Окончание табл. 9
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. ⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒ Читайте также: |
Предельно допустимые значения и характеризующие параметры тиристоров — Студопедия
Поделись
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.
Тиристор
Реализуйте тиристорную модель
Библиотека
Основные Блоки/Силовая электроника
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Силовая электроника
Описание
Тиристор является полупроводниковым устройством, которое может быть включено через сигнал логического элемента. Тиристорная модель симулирована как резистор Рон, индуктор Лон, и источник напряжения постоянного тока, представляющий прямой VF напряжения, соединился последовательно с переключателем. Переключателем управляет логический сигнал в зависимости от напряжения Vak, текущий Iak и сигнал g логического элемента.
Блок Thyristor также содержит схему демпфера серии Rs-Cs, которая может быть соединена параллельно с тиристорным устройством.
Помехи VI характеристик этой модели показывают ниже.
Тиристорное устройство включает, когда анодный катод, напряжение Vak больше Vf и положительного импульсного сигнала, применяется во входе логического элемента (g> 0). Импульсная высота должна быть больше 0 и продлиться долго достаточно, чтобы позволить тиристорному анодному току становиться больше, чем фиксирующийся текущий Il.
Тиристорное устройство выключает, когда текущее течение в устройстве становится 0 (Iak = 0), и отрицательное напряжение появляется через анод и катод, по крайней мере, в течение промежутка времени, равного времени выключения Tq. Если напряжение через устройство становится положительным в течение промежутка времени меньше, чем Tq, устройство включает автоматически, даже если сигнал логического элемента является низким (g = 0), и анодный ток меньше текущей фиксации. Кроме того, если во время поворота — на, амплитуда тока устройства остается ниже фиксирующегося текущего уровня, заданного в диалоговом окне, устройство выключает после того, как уровень сигнала логического элемента становится низким (g = 0).
Время выключения Tq представляет время восстановления несущей: это — временной интервал между моментом, который анодный ток уменьшил к 0 и момент, когда тиристор способен к противостоянию положительному напряжению Vak, не включая снова.
Параметры
Тиристорная модель и подробная тиристорная модель
Чтобы оптимизировать скорость симуляции, две модели тиристоров доступны: тиристорная модель и подробная тиристорная модель. Для тиристорной модели фиксирующегося текущего Il и время восстановления Tq приняты, чтобы быть 0
.
- Resistance Ron
Тиристорное внутреннее сопротивление Рон, в Омах (Ω). Значением по умолчанию является
0.001
. Параметр Resistance Ron не может быть установлен на0
когда параметр Inductance Lon устанавливается на0
.- Inductance Lon
Тиристорная внутренняя индуктивность Лон, в Генри (H). Значением по умолчанию является
0
для блоков Thyristor и1e–3
для блоков Detailed Thyristor. Параметр Inductance Lon обычно устанавливается на0
кроме тех случаев, когда параметр Resistance Ron устанавливается на0
.- Forward voltage Vf
Прямое напряжение тиристора, в вольтах (В). Значением по умолчанию является
0.8
.- Initial current Ic
Когда параметр Inductance Lon больше
0
, можно задать начальное текущее течение в тиристоре. Это обычно устанавливается в0
начинать симуляцию с блокированного тиристора. Значением по умолчанию является0
.Можно задать значение Initial current Ic, соответствующее конкретному состоянию схемы. В таком случае все состояния линейной схемы должны быть установлены соответственно.
При инициализации всех состояний степени электронный конвертер является комплексной задачей. Поэтому эта опция полезна только с простыми схемами.
- Snubber resistance Rs
Сопротивление демпфера, в Омах (Ω). Значением по умолчанию является
500
. Установите параметр Snubber resistance Rs наinf
устранить демпфер из модели.- Snubber capacitance Cs
Емкость демпфера в фарадах (F). Значением по умолчанию является
250e-9
. Установите параметр Snubber capacitance Cs на0
устранить демпфер, или кinf
получить резистивный демпфер.- Show measurement port
Если выбрано, добавьте Simulink® выведите с блоком, возвращающим тиристорный ток и напряжение. Значение по умолчанию выбрано.
- Latching current Il
Фиксация, текущая из подробной тиристорной модели, в амперах (А).
Значением по умолчанию является
0.1
. Этот параметр характерен для блоков Detailed Thyristor.- Turn-off time Tq
Время выключения Tq подробной тиристорной модели, в секундах (секундах). Значением по умолчанию является
100e–6
. Этот параметр характерен для блоков Detailed Thyristor.
Вводы и выводы
g
Сигнал Simulink, чтобы управлять логическим элементом Тиристора.
m
Simulink выход блока является вектором, содержащим два сигнала. Можно демультиплексировать эти сигналы при помощи блока Селектора Шины, обеспеченного в Библиотеке Simulink.
Сигнал
Определение
Модули
1
Тиристорный ток
A
2
Тиристорное напряжение
V
Допущения и ограничения
Блок Thyristor реализует макро-модель действительного тиристора. Это не учитывает или геометрию устройства или объединяет физические процессы, которые моделируют поведение устройства [1, 2]. Прямое напряжение переключения и критическое значение производной повторно примененного напряжения анодного катода не рассматриваются моделью.
В зависимости от значения индуктивности Лон блок Thyristor моделируется любой как текущий источник (Лон> 0) или как переменная схема топологии (Лон = 0). Блок Thyristor не может быть соединен последовательно с индуктором, текущим источником или разомкнутой цепью, если ее схема демпфера не используется.
Лон индуктивности обеспечен к 0, если вы принимаете решение дискретизировать свою схему.
Примеры
В power_thyristor
пример, выпрямитель одно импульсного тиристора используется, чтобы питать загрузку RL. Импульсы логического элемента получены из импульсного генератора, синхронизируемого на исходном напряжении. Следующие параметры используются:
R | 1 | |
L |
| |
Тиристорный блок: | Рон | 0. |
Lon |
| |
VF |
| |
RS | 20 | |
Cs |
|
Угол включения варьируется импульсным генератором, синхронизируемым на источнике напряжения. Запустите симуляцию и наблюдайте текущую загрузку и загрузите напряжение, а также тиристорный ток и напряжение.
Ссылки
[1] Rajagopalan, V., автоматизированный анализ электронных систем степени, Marcel Dekker, Inc., Нью-Йорк, 1987.
[2] Mohan, N., T.M. НеДеленд, и В.П. Роббинс, силовая электроника: конвертеры, приложения, и проект, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1995.
Смотрите также
Диод, Универсэл-Бридж
Представлено до R2006a
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.![]() |
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).![]() |
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 ДРМ /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.![]() |
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
Технология поверхностного монтажа
Вернуться в меню «Компоненты». . .
Принцип, характеристики и основные параметры тиристора
.. Введение. 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.
Введение в Тиристоры: SCR
Каталог
Введение |
ⅰ Основы тиристора 1.1 Краткое введение тиристора 1.2 Тиристоры 2.3 Статические характеристики тиристоров 2.4 Характеристическое уравнение тиристора |
Ⅲ Основные параметры тиристора 3.1 Main Parameters of Unidirectional Thyristors 3.2 Main Parameters of TRIAC |
Ⅳ Main Function of Thyristor |
Ⅰ Thyristor Basics 1.1 Brief I ntroduction of T гиристор
Тиристор, также называемый кремниевым управляемым выпрямителем, является аббревиатурой полупроводникового тиристора . 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 использоваться в промышленности, сельском хозяйстве, обороне страны, на транспорте, в горнодобывающей, металлургической, легкой, химической промышленности и других отраслях.
По производительности тиристоры не только имеют однонаправленную проводимость, но и обладают более ценной управляемостью, чем кремниевые выпрямительные элементы (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 Гиристорa. Однонаправленный тиристор
Внутренняя структура однонаправленного тиристора показана на рисунке 1 (а). Из рисунка 1 (а) видно, что однонаправленный тиристор составлен из четырех слоев полупроводников П 1 Н 1 Р 2 Н 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.
Рисунок 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. должно быть I G =0. Если между анодом и катодом приложено обратное напряжение, то есть U АК <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 в это время 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 должен находиться в выключенном состоянии. 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. Поэтому, когда на управляющий полюс не подается напряжение или подается обратное напряжение, I G = 0, однонаправленный тиристор находится в запирающем состоянии и имеет положительные и отрицательные запирающие возможности.
(2) Подача прямого напряжения на управляющий электрод
При подаче прямого напряжения между управляющим электродом и катодом, то есть U GK > 0, эмиттерный переход J 3 из T 2 находится в прямом смещении, и I G ≠0. Если между анодом и катодом приложено обратное напряжение, то есть U AK <0, так как эмиссионный переход J 1 Т 1 смещен в обратном направлении, а Т 1 находится в выключенном состоянии, однонаправленный тиристор находится в запертом состоянии, I А ≈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, и коллекторный переход J 2 с обратным смещением, T 1 , T 2 будет в усиленном состоянии. После того как I G усиливается T 2 , ток коллектора T 2 равен I C2 = β 2 I G . Ток коллектора T 2 является током базы T 1 после усиления T 1 , ток коллектора T 1 равен I C1 = β 1 3 2 β 90 Г .
Этот ток течет в базу T 2 на усиление, 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 во включенном состоянии. 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 по базе T 2 всегда протекает коллекторный ток I C1 T 1 , а значение I C1 намного больше, чем I G , примененный вначале. 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 прямое напряжение приложено между анодом и катодом однонаправленного тиристора, если прямое напряжение будет добавлено между управляющим электродом и катодом в определенный момент времени, однонаправленный тиристор изменится с блокирующего состояния в проводящее состояние. Это приводит к проводимости. После включения однонаправленного тиристора управляющий электрод потеряет функцию управления. Если вы хотите снова выключить однонаправленный тиристор, вы должны сделать его анодный ток меньше определенного значения I H (так называемый ток удержания) или уменьшить напряжение U AK между анодом и катодом до нуля.
б. TRIAC
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, схема замещения и условные обозначения показаны на рис. 3.
Рисунок 3. Условное обозначение, конструкция и схема замещения симистора
Главные электроды А 2 и А 1 симистора соединены последовательно с объектом управления (нагрузкой) RL, что эквивалентно бесконтактный переключатель. «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 А 1 , в момент появления триггерного сигнала u G , он будет проводящим между A 2 и A 1 TRIAC, 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.
Рисунок 4. Кривая вольтамперной характеристики симистора
Вообще говоря, независимо от полярности напряжения между двумя основными электродами симистора A 2 и A 1 , пока определенная амплитуда положительного и на управляющий электрод подаются отрицательные импульсы, 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 определены следующим образом:
(1) I+триггер: в первом квадранте характеристической кривой (A 2 положительный) управляющий электрод представляет собой положительный пусковой сигнал относительно A 1 .
(2) I-триггер: В первом квадранте характеристической кривой (A 2 является положительным), управляющий электрод является отрицательным триггером по отношению к A 1 .
(3) Ⅲ+триггер: в третьем квадранте характеристической кривой (A 2 отрицательный) управляющий электрод является положительным триггером по отношению к A 1 .
(4) Ⅲ-триггер: в третьем квадранте характеристической кривой (A 2 отрицательный) управляющий электрод представляет собой отрицательный триггер 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.
Figure 5.
Figure 6.
Ⅱ T he M ain C haracteristics of T hyristors 2.1 Basic Structure of ThyristorТиристор (также известный как полупроводниковый управляемый выпрямитель) представляет собой мощный полупроводниковый прибор с четырехслойной структурой (PNPN). Он имеет три выводных электрода, а именно анод (А), катод (К) и затвор (G). Его условное изображение и сечение устройства показаны на рис. 7.
Рис. 7. Обозначение символа и поперечное сечение устройства
Обычные тиристоры двунаправленно рассеивают примеси P-типа (алюминий или бор) в кремниевой пластине N-типа, образуя P 1 N 1 P 2 , а затем диффундируют примеси N-типа (фосфор или сурьма) с образованием катода в большинстве областей P 2 , и в то же время выводят электрод затвора на P 2 и формируют омический контакт. в Р 1 в качестве анода.
Состояние включения и выключения тиристора определяется током анода и напряжением на затворе. Кривые вольт-амперной характеристики обычно используются для описания взаимосвязи между ними, как показано на рисунке 8.
0042 AK подает прямое напряжение, J 1 и J 3 смещают в прямом направлении, а J 2 смещают в обратном направлении. Приложенное напряжение почти падает на J 2 , а J 2 играет роль блокировки тока. С увеличением V AK , пока V AK 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 стробирующего сигнала, то есть устройство может быть выключено только при снижении тока ниже определенного порогового значения, называемого током удержания I Н .
При закрытом состоянии тиристора (В АК < В БО ), если электрод затвора выполнен положительным по отношению к катоду и на электрод затвора подается ток I Г , тиристор отключится 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
Тиристор имеет 3 PN-перехода, а характеристическую кривую можно разделить на (0 ~ 1) область блокировки, (1 ~ 2) область пробоя, (2 ~ 3) область отрицательного сопротивления и (3 ~ 4) проводящая область.
а. Вперед W Оборот A rea
— Прямое блокирование (0 ~ 1) область
При подаче прямого напряжения 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 лавинного пробоя (1 ~ 2 также называется зоной пробоя) Дж 2 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.
— Область нагрузки (2 ~ 3)
Когда приложенное напряжение превышает напряжение пробоя, большое количество электронно-дырочных пар, генерируемых лавинным удвоением области пространственного заряда Дж 2 , извлекается обратное электрическое поле. Электроны входят в область N 1 и отверстия 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. Поскольку приложенное напряжение на J 2 уменьшается, 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.
— Область открытого состояния с низким сопротивлением (3 ~ 4)
Как упоминалось выше, эффект умножения вызывает накопление электронов и дырок по обе стороны J 2 , что приводит к уменьшению 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 останавливается лавинное умножение и все напряжения на переходе компенсируются, дырки и электроны все еще накапливаются с обеих сторон J 2 и J 2 становятся смещенными вперед. 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. Реверс W orking A rea (0 ~ 5)
Когда устройство работает в обратном направлении, J 1 и J 3 имеют обратное смещение. 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 Characteristic E quation of T hyristor
A two-terminal device of a PNPN four-layer structure can be regarded as P 1 N 1 P 2 и N 1 P 2 N 2 транзисторы с коэффициентами усиления тока α 1 и α 2 соответственно, где J 2 — общий коллекторный переход. Когда на устройство подается прямое напряжение, смещенный в прямом направлении J 1 вводит отверстия и проходит через область N 1 для достижения 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 имеет обратное направление, ток через J 2 также включает собственный обратный ток насыщения I СО .
Ток через J 2 является суммой трех предыдущих, то есть
(1)
Предполагая эффективность излучения γ 1 = γ 2 ток = 1, в соответствии с принципом непрерывности I J2 = I A = I K , поэтому формула (1) принимает вид:
(2)
Формула показывает, что при прямом напряжении меньше напряжения лавинного пробоя V B Дж 2 , эффект умножения мал, и ток инжекции также мал. Итак, α 1 и α 2 также очень малы, поэтому
(3)
I CO в то время также 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 9.0043 . Поэтому формула (3) называется условием блокировки.
Когда увеличение V AK вызывает обратное смещение J 2 увеличивается и происходит лавинное умножение, при условии, что коэффициент умножения M n = M p = M, тогда I
(4)
В это время знаменатель станет меньше, и I A будет быстро увеличиваться с ростом V AK , поэтому при достижении
(5)
предела лавинного установившегося режима (V AK = V BO ) ток будет стремиться к бесконечности, поэтому уравнение (5) называется прямым состояние прорыва.
, ,
С помощью этой функции условия точки пробоя 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 является производной относительно (4). Результат:
(6)
Поскольку напряжение пробоя ниже напряжения пробоя, должно быть постоянным значением. Поскольку , числитель также должен быть равен нулю и получить
(7)
.0009
(9)
с использованием формулы (9), формула (7) может быть изменена на
(10)
, который, в точке разрыва, продукт коэффициента умножения и сумма малого сигнала является ровно 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 I E , когда I A увеличивается, оба α 1 и α 2 возрастают. 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. Условие для J 2 на обратное направление, заключается в том, 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 , больше, чем количество дырок, которые исчезают при рекомбинации с (1-α 2 ) I K , то есть
(12)
Поскольку I A =I K , α 1 +α 2 901 43 >. Пока условия верны, накопление дырок в области P 2 одинаково, а условие накопления электронов в области
(13)
Таким образом, условие α 1 +α 2 > 1 выполняется, потенциал области P 2 положителен, а потенциал области N 1 отрицательно. J 2 становится смещенным в прямом направлении, и устройство находится в проводящем состоянии, поэтому α 1 +α 2 >1 называется проводящим состоянием.
Figure 9. SCR (Silicon Controlled Rectifier) Symbol
Ⅲ The Main Parameters of Thyristor 3.

Чтобы правильно использовать однонаправленный тиристор, необходимо не только понимать принцип его работы, но и освоить его основные параметры.
(1) Прямое повторяющееся пиковое напряжение U FRM
разрешено 50 раз в секунду, а продолжительность не должна превышать 10 мс. Прямое пиковое напряжение, которое может многократно прикладываться к однонаправленному тиристору, называется прямым повторяющимся пиковым напряжением, которое выражается как U ФРМ . Как правило, вторичное напряжение определяется как 80 % прямого напряжения отключения.
(2) Обратное повторяющееся пиковое напряжение U RRM
При тех же условиях, что и при прямом повторяющемся пиковом напряжении, 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 напряжения отключения.
(3) Номинальное напряжение U N
Обычно в качестве номинального напряжения однонаправленного тиристора используется меньшее из значений 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 номинальный прямой средний ток 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. я 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 6 В, минимальное значение постоянного тока управляющий электрод, необходимый для перевода однонаправленного тиристора из запирающего состояния в проводящее, называется триггерным током I G . Напряжение постоянного тока U ГК между управляющим электродом и катодом, соответствующее току запуска I G называется триггерным напряжением. 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 отключен и компонент находится при номинальной температуре перехода, напряжение, соответствующее точке резкого перегиба прямого и обратного вольт-ампер характеристики 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 в открытом состоянии, допустимый при включенном симисторе, называется номинальным средним током в открытом 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 запуска затвора I GT (напряжение U GT )
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 во включенном состоянии U T(AV)
После включения симистор эквивалентен замкнутому выключателю. 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 отсоединяется при комнатной температуре, ток симистора снижается от большого тока в открытом состоянии до минимального тока основного электрода, который просто необходим для поддержания проводимости, который называется током удержания. 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. В этой статье в основном представлены основной принцип, характеристики и основные параметры тиристоров.
Часто задаваемые вопросы о тиристорах (тиристоры)
1. Каковы характеристики тиристоров?
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 используется 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 «перехода через ноль».
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.
Лучшие продажи диода
Фото | Деталь | Компания | Описание | Цена (долл.![]() |
Альтернативные модели
Часть | Сравнить | Производители | Категория | Описание |
Заказ и качество
Изображение | Произв.![]() | Компания | Описание | Пакет | ПДФ | Кол-во | Цена (долл. США) |
Доля
Тиристор (блок питания)
Тиристор (блок питания)Блоки системы питания |
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 анодный ток тиристора стал больше, чем ток фиксации Ил .
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 становится положительным в течение периода времени, меньшего, чем 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 тиристорной модели 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 на0
. - Индуктивность Lon
- Внутренняя индуктивность тиристора Lon, в генри (Гн). Параметр Inductance Lon не может быть установлен на
0
, если для параметра Resistance Ron установлено значение0
. - 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
- Емкость снаббера в фарадах (F). Установите для параметра Snubber capacitance Cs значение
0
, чтобы исключить снаббер, или значениеinf
, 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 : Ron=0,001 Ом, Lon=0 Гн, Vf=0,8 В, Rs=20 Ом, 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., Power Electronic, Converters, Applications and Design , John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1995.
См. также
Диод, универсальный мост
Трехфазный трансформатор (три обмотки) | Universal Bridge |
[PDF] A Novel Approach to Accurately Determine the $t_{q}$ Parameter of Thyristors
- DOI:10.1109/TIE.2016.2609381
- Corpus ID: 28933389
@article{Garrab2017ANA, title={Новый подход к точному определению параметра \$t\_\{q\}\$ тиристоров}, автор = {Хатем Гарраб и Атеф Джедиди и Херве Морель и Камель Бесбес}, Journal={Транзакции IEEE по промышленной электронике}, год = {2017}, объем = {64}, страницы = {206-216} }
- H.
Garrab, Atef Jedidi, K. Besbes
- Опубликовано в 2017 г.
- Engineering
- IEEE Transactions on Industrial Electronics
Продолжающееся использование высоковольтных тиристорных устройств в промышленности и их более широкое применение в высоковольтных системы передачи требуют большего внимания к свойствам этих устройств. Одним из важных параметров тиристоров является время их выключения tq, которое может быть ограничивающим фактором при применении тиристоров на повышенных частотах переключения. Следовательно, точное измерение tq и его изменения в зависимости от условий эксплуатации остается важнейшей задачей для тиристорных преобразователей, работающих при…
Посмотреть в IEEE
hal.archives-ouvertes.frЭкспериментальная процедура для извлечения параметра tq тиристоров
Разработана и реализована сложная и адекватная тестовая схема, позволяющая измерять этот параметр с высокой степенью точности. и обсуждаются эффекты изменения нескольких электрических ограничений, таких как: прямой ток, If, обратное приложенное напряжение, Vr, рабочая температура To и наклон прямого повторного напряжения, dVD/dt, на параметр tq тиристора.
Подробная процедура извлечения параметров конструкции тиристора
- Х. Гарраб, Атеф Джедиди, Х. Морель
Инженерное дело
- 2018
Прежде чем производить моделирование, разработчики силовых электронных систем используют больше моделирования и больше моделирования силовых электронных систем. Снижение стоимости вычислений и точность моделей силовых компонентов необходимы для точного…
Роль модели проводки в переключении переходных процессов ячейки: случай выключения диода PiN
- Atef Jedidi, H. Garrab, H. Morel, K. Besbes
Engineering
- 2017
простая индуктивность проводки, поскольку представление проводки цепи недостаточно.
Исследование влияния непостоянных параметров клапана на коммутацию и работу LCC-HVDC
- Yanyong Yang, Pinjia Zhang
Engineering
IEEE Access
- 2019
На основе предложенной модели можно более точно рассчитать и контролировать угол управления инверторным клапаном, оптимизировать потребность в реактивной мощности и смягчить отказ коммутации. .
Эффект геометрической структуры встроенного силового индуктора для преобразователя постоянного тока
- Яссин Дахри, С. Гедира, Р. Зрафи
Инженерное дело
2017 Международная конференция по управлению, автоматизации и диагностике (ICCAD)
- 2017
В данной статье представлен анализ выбора интегрированного индуктора для преобразования энергии с целью повышения эффективности преобразователя постоянного тока и их монолитной интеграции. Сравнительное исследование…
Об извлечении конструктивных параметров силовых BJT
- Мехрез Уэслати, Х.
Гарраб, Атеф Джедиди, Х. Морель, К. Бесбес
Машиностроение
2017 Международная конференция по контролю, автоматизации и диагностике (ICCAD)
- 2017
влияние проектных параметров…
ПОКАЗАНЫ 1-10 ИЗ 29 ССЫЛОК
СОРТИРОВАТЬ ПОРелевантность Наиболее влиятельные документыНедавность
Новый подход к извлечению параметров конструкции тиристора для проектирования силовых электронных систем
Различные результаты электротермического моделирования тестируемого тиристора с использованием извлеченных значений конструктивных параметров показывают хорошее согласие с экспериментом и подтверждают правильность представленной процедуры извлечения.
Быстрое время выключения, наблюдаемое в экспериментальных 4H SiC тиристорах Корпусные опытные силовые тиристоры npnp на основе SiC типа 4H на 400 В, 2 А. Отключение осуществляется…
Динамика процесса включения тиристора
Изучение процесса включения тиристора является областью текущих исследований как теоретических, так и экспериментальных. Важность процесса включения обусловлена необходимостью…
Коммутация тиристоров в прерывателях постоянного тока – сравнительное исследование
Типовой контроллер двигателя прерывателя постоянного тока состоит из двух тиристоров, двух или трех диодных выпрямителей, коммутирующего конденсатора и одна или несколько коммутирующих индуктивностей. Главное искусство схемотехники — это…
Исследование высокочастотных пределов и характеристик инверторов с коммутацией нагрузки для высокоскоростных синхронных электроприводов
Частотные пределы для безопасной работы приводов с одним и несколькими LCI получены в количественном выражении и экспериментально оценены на 2-МВт синхронный двигатель питается от пары LCI.
Электрические характеристики высоковольтного мощного быстродействующего тиристора с обратной проводимостью и его применение для прерывателя
- H. Oka, H. Gamo
Physics
- 1973
Описаны конструкции, особенности, электрические характеристики и результаты успешного применения двух типов высоковольтных мощных тиристоров обратной проводимости. Первый блокирует…
Топологии преобразователя тока и циклопреобразователя для промышленных приводов среднего напряжения
В этом документе представлен всесторонний обзор современного состояния преобразователей высокой мощности (более 1 МВт) для приводов переменного тока с регулируемой скоростью и предоставляет последние технологические достижения и будущие тенденции в больших приводах с питанием CSI и CCV.
Многоэлементный сильноточный выпрямитель
Представлена структура многоэлементного выпрямителя (MC) с резервированием N + 2. Топология основана на силовых элементах, реализованных со встроенными коммутируемыми тиристорами (IGCT), чтобы бросить вызов SCR…
Сравнительное исследование преобразователей переменного тока в постоянный для мощной дуговой печи постоянного тока
Представлена новая стратегия управления, которая подавляет эффект мерцания и увеличивает производительность печи, а моделирование выполняется с помощью программного обеспечения Matlab для оценки усиления мерцания и производительности печи.
Об извлечении проектных параметров диодов PiN для проверки конструкции интегрированного силового преобразователя
Проектирование интегрированных систем питания требует подходов без прототипов. Точное моделирование необходимо для целей анализа и проверки. Моделирование основано на моделях компонентов и связанных с ними…
Номинал SCR или тиристора
Номинал тиристора или SCR (выпрямитель с кремниевым управлением) Номинал очень необходим для работы в безопасной зоне. Надежная работа может быть обеспечена, если тиристор не выходит за пределы номинальных значений напряжения и тока в течение рабочего периода. Тиристор или SCR может иметь несколько номиналов, таких как напряжение, ток, мощность, время включения, время выключения и т. д. Обычно эти номиналы указываются в технических характеристиках, предоставляемых производителем.
Номинальное напряжение анода
Этот рейтинг дает нам краткое представление о выдерживаемой мощности тиристора при прямом блокировании в отсутствие тока затвора.
Пиковое рабочее напряжение в прямом блокировании или в прямом выключенном состоянии (V
DWM )Указывает максимальное прямое напряжение (положительное напряжение, приложенное к аноду и катоду), которое может выдерживать SCR во время работы.
Пиковое повторяющееся напряжение прямой блокировки (В
DRM )Указывает пиковое прямое переходное напряжение, которое SCR может блокировать многократно или периодически в режиме прямой блокировки. Этот рейтинг указан при максимально допустимой температуре перехода с разомкнутой цепью затвора. В процессе коммутации из-за высокой скорости снижения обратного анодного тока возникает всплеск напряжения, который является причиной генерации V DRM .
Пиковое неповторяющееся или прямое блокирующее напряжение (V
DSM ) Это пиковое значение прямого переходного напряжения, которое не появляется периодически. Этот вид перенапряжения возникает во время коммутации автоматического выключателя. Это напряжение составляет 130 % от В DRM ), хотя он находится под перенапряжением прямого отключения (V BD ).
Пиковое рабочее обратное напряжение (В
RWM )Это максимальное обратное напряжение (анод отрицателен по отношению к катоду), которое может выдерживать тиристор многократно или периодически. Это не что иное, как пиковое отрицательное значение синусоидального напряжения переменного тока.
Пиковое повторяющееся обратное напряжение (В
RRM )Это значение переходного напряжения, которое может выдержать SCR при обратном смещении при максимально допустимой температуре. Эта причина появления этого напряжения такая же, как V DRM .
Пиковое неповторяющееся обратное напряжение (В
RSM ) Подразумевает обратное переходное напряжение, которое не появляется повторно. Хотя это значение напряжения составляет 130 % от V RRM , оно находится под перенапряжением обратного пробоя, V BR .
Прямое падение напряжения в состоянии ON (V T )
Это падение напряжения на аноде и катоде, когда номинальный ток протекает через SCR при номинальной температуре перехода. Обычно это значение находится в пределах от 1 до 1,5 вольт.
Прямое значение dv/dt
Когда мы подаем прямое напряжение на тиристор, соединение J 1 и J 3 смещено в прямом направлении, тогда как соединение J 2 смещено в обратном направлении и, следовательно, действует как конденсатор. Так из-за утечки через устройство протекает ток. Это значение тока будет увеличиваться со значением . Одна вещь, которую мы должны иметь в виду, что значение напряжения не является причиной протекания тока утечки, причиной является скорость увеличения напряжения. Величина емкости перехода постоянна, поэтому при увеличении до подходящего значения тока утечки возникает лавинный пробой перехода J 2 . Это значение называется прямым номиналом, который может включить тринистор без помощи тока затвора. На практике применение высоких температур нецелесообразно из-за высокой температуры неисправности SCR.
Коэффициент запаса по напряжению тиристора (V
SF ) Описывается как отношение пикового повторяющегося обратного напряжения (V RRM ) к максимальному значению входного напряжения.
Пальцевое напряжение тиристора (V
FV )Минимальное значение напряжения, которое необходимо приложить между анодом и катодом для выключения устройства срабатыванием затвора. Как правило, это значение напряжения немного превышает нормальное падение напряжения в состоянии ВКЛ.
Номинальный ток тиристора
Все мы знаем, что тиристор, а значит и тиристор, сделан из полупроводника, который очень чувствителен к температуре. Даже из-за кратковременной перегрузки по току температура устройства может подняться до такого высокого значения, что превысит максимально допустимый предел. Следовательно, будет высока вероятность безвозвратного разрушения устройства. По этой причине номинальный ток SCR является очень важной частью защиты SCR.
Максимальный среднеквадратичный номинальный ток (I
RMS )Выделение тепла в устройстве, если в устройстве присутствуют резистивные элементы. Резистивные элементы, такие как металлические соединения, полностью зависят от среднеквадратичного значения тока, поскольку потери мощности составляют I RMS 2 R, которые преобразуются в тепло и, следовательно, являются причиной повышения температуры устройства. Следовательно, номинал тиристора I RMS должен быть таким, чтобы максимальная теплоемкость тиристора не превышала его.
Максимальный средний номинальный ток (I
AV ) Это допустимый средний ток, который можно безопасно применять так, чтобы максимальная температура перехода и среднеквадратичное значение тока не могли быть превышены. Как правило, производитель SCR предоставляет характеристическую диаграмму, которая показывает I AV в зависимости от температуры корпуса I C с углом проводимости тока φ в качестве параметра. Эта характеристика известна как «характеристика снижения номинальных значений прямого среднего тока».
Максимальный импульсный ток (I
SM ) Если тиристор работает с повторяющимися значениями напряжения и тока, его максимально допустимая температура никогда не превышается. Но SCR может перейти в ненормальное рабочее состояние из-за неисправности в цепи. Чтобы решить эту проблему, производитель также указывает максимально допустимый импульсный ток. Этот рейтинг определяет максимальный неповторяющийся импульсный ток, который может выдержать устройство. Этот рейтинг определяется в зависимости от количества циклов помпажа. Во время изготовления указываются как минимум три различных номинальных значения импульсного тока для разной продолжительности. Например,
I SM = 3000 А для 1/2 цикла
I SM = 2100 А для 3 циклов
I SM = 1800 А для 5 циклов Имея дело с различным импульсным током цикла.
I
2 R Номинал SCR Этот номинал приведен для того, чтобы получить представление о мощности защиты тиристора от перенапряжения. Номинал в терминах A 2 S является мерой энергии, которую может обрабатывать тиристор в течение короткого времени. Электрический предохранитель I 2 Номинал R должен быть меньше, чем у тиристора, который будет использоваться для его защиты.
di/dt Номинал SCR
В то время как SCR включается, проводимость остается в очень небольшой области ближе к затвору. Эта небольшая область проводимости распространяется на всю площадь переходов. Но если скорость растекания носителей заряда будет меньше, то ближе к затвору может возникнуть локальная горячая точка, которая может разрушить прибор. Для преодоления этой проблемы при изготовлении устройств также указывается максимальная скорость нарастания тока.
Ток фиксации тиристора
Это номинальный ток, ниже которого тиристор не может быть включен даже при подаче управляющего сигнала. Это означает, что этот ток анода должен возрасти, чтобы включить устройство. Импульс затвора должен быть непрерывным до тех пор, пока ток анода не станет больше или равен току запирания тиристора, иначе устройство не включится.
Ток удержания тиристора
Это номинальный ток, ниже которого должен падать анодный ток, чтобы устройство выключилось.
Ток затвора для запуска (I
GT )Это значение тока затвора, ниже которого устройство не может быть включено. Это значение тока, указанное при конкретном прямом напряжении пробоя.
Напряжение срабатывания затвора (V
GT )Это значение минимального напряжения затвора, которое должно быть получено схемой затвора. для правильного включения SCR. Это значение напряжения также указано для определенного напряжения прямого пробоя, аналогично I GT 9.0043 .
Напряжение затвора без срабатывания (V
NG )Это максимальное значение напряжения источника цепи затвора, ниже которого устройство должно находиться в выключенном состоянии. Все нежелательные шумовые сигналы должны лежать под этим напряжением, чтобы избежать нежелательного включения устройства.
Пиковое обратное напряжение затвора (V
GRM ) Это значение максимального обратного напряжения, которое может быть приложено к катоду и затвору.
Средняя рассеиваемая мощность затвора (P
GAR )Это значение средней рассеиваемой мощности, которое не может быть превышено схемой затвора при длительности импульса тока затвора более 100 микросекунд.
Пиковый прямой ток затвора (I
GRM )Это номинальный максимальный прямой ток затвора, который не должен превышаться для надежной и безопасной работы.
Тиристор | Спецификации и рейтинги SCR
Существует две категории SCR: SCR инверторного типа с быстрым выключением и SCR класса преобразователя с относительно медленным выключением. Некоторые из этих свойств взаимозависимы, и дизайнеры стремились объединить их наиболее подходящим образом. Таким образом, приложение решает, какую категорию следует выбрать.
После выбора категории в каждой категории выбор SCR доступен в зависимости от:
- номинального напряжения
- текущий рейтинг
- Тип упаковки.
Номинальное напряжение Выбор SCR
SCR рассчитаны на максимальные повторяющиеся номинальные значения прямого и обратного напряжения. SCR может эксплуатироваться до этих значений. Однако конструкторы выбирают коэффициент безопасности, и для переходных напряжений используется коэффициент безопасности от 2 до 2,5. Как правило, используется некоторая форма подавления перенапряжения, но полная защита экономически неэффективна.
Чрезмерное значение dv/dt вызывает пропуски зажигания SCR. Такие переходные процессы могут быть подавлены демпфирующими цепями CR через SCR. При выборе правильного номинала dv/dt необходимо учитывать стоимость и сложность снабберной схемы.
Номинальный ток Выбор тиристора
Выбор номинального тока определяет размер тиристора. Выбранный номинальный ток может быть нормальным уровнем рабочего тока или максимальным ожидаемым током перегрузки. В справочниках SCR классифицируются в соответствии с их текущими рейтингами. В отличие от номинального напряжения, номинальный ток для выбранного SCR используется редко.
Косвенно номинальный ток тиристора может быть выбран путем выбора тиристора по его переходу к тепловому импедансу радиатора. Тепловой импеданс тиристора определяется по формуле:
Тепловой импеданс тиристора, R th (j – h) = (T/P) o Кл/ватт
, где P = рассеиваемая мощность в ваттах.
T = Повышение температуры в o C.
Рассеивание мощности в SCR вызвано несколькими факторами, такими как ток проводимости и напряжение в открытом состоянии, ток утечки в условиях блокирующего напряжения, ток и напряжение затвора, а также коммутационные потери.
Тепловой импеданс SCR является важной характеристикой. Чем больше SCR, тем меньше его тепловое сопротивление. Эффективность системы охлаждения позволяет рассеивать больше энергии в данном SCR. В этом случае стоимость системы охлаждения может диктовать использование большего SCR для снижения стоимости системы охлаждения. Однако эффективная система охлаждения позволит уменьшить габариты оборудования.
Номинальный импульсный ток Выбор тиристора
Во многих приложениях тиристоры могут выдерживать условия короткого замыкания из-за короткого замыкания до тех пор, пока цепь не будет разорвана предохранителем или автоматическим выключателем. Номинальный ток импульса должен быть выбран в соответствии с приложением, так как SCR может подвергаться таким условиям несколько раз в течение своего срока службы.
dI/dt : Быстрый нарастающий высокий стробирующий импульс допускает более высокое dI/dt. SCR инверторного класса обычно имеют высокие значения dI/dt, однако в доступном классе SCR могут иметь различные величины dl/dt. Выбор тиристора с высоким значением dI/dt снижает стоимость необходимой индуктивности для ограничения значения dI/dt, которому подвергается тиристор во время его работы.
Выбор упаковки SCR
В настоящее время SCR доступны в пяти различных упаковках, таких как
- Отдельный пластик
- Пластиковый модуль
- Основание шпильки
- плоское основание и
- Пресс-пакеты.
Дискретный пластиковый корпус планарной конструкции является самым дешевым устройством для приложений до 25 А и 1000 В. Помимо дешевизны, он легко монтируется в схемы с большим количеством других компонентов.
Пластмассовые модули обладают теми же преимуществами, что и дискретные пластмассовые корпуса, за исключением того, что они содержат более одного устройства и доступны в диапазонах тока до 100 А. Эти модули привлекательны для пользователя, поскольку их можно легко установить в схему, прикрепив болтами к радиатору. , без утепления.
Комплект опорных стоек представляет собой хороший компромисс между низким термическим сопротивлением и простотой монтажа. Эта конструкция используется для диапазонов тока от 5 до 150 А и полного диапазона напряжения. Недостатком является то, что изолировать это устройство от радиатора непросто.
Устройства с плоским основанием обладают теми же преимуществами, что и устройства с основанием на шпильке, плюс преимущество изоляции от радиатора тонким слоем изоляции. Эти устройства доступны от 10 до 400 A.
Устройства Press Pack используются для очень высоких токов, превышающих 200 A, и напряжений, превышающих 1200 В. Электроды и SCR заключены в керамическую оболочку для обеспечения необходимой изоляции между анодом и катодом. Давление зажима определяется для безопасности сборки SCR и минимального теплового и электрического контактного сопротивления. Поскольку обе поверхности прижаты к радиаторам, достигается минимальное тепловое сопротивление
Существует большое количество номиналов, связанных с тиристорами. Эти характеристики выражены в виде напряжения, тока, мощности, температуры и производных напряжения и тока, а также времени включения и выключения. На практике, возможно, нет необходимости учитывать все номиналы при выборе тиристора.
Тиристор может быть выбран на основании рекомендаций производителя в зависимости от максимального напряжения и тока и марки (преобразователь или инвертор).
Сложность оценок связана с тепловыми характеристиками кремния и поведением переходов. Обычные символы используются для токов и напряжений, за которыми следуют нижние индексы, обозначающие направление или состояние:
D = выключенное состояние
R = обратное
P = прямое
T = открытое состояние
За исключением ворот, вторая буква определяет, является ли рейтинг является рабочим, повторяющимся или неповторяющимся значением, где:
W = рабочее значение,
R = повторяющееся и
S = неповторяющееся.
Третья буква M указывает пиковое значение, когда это необходимо.
Номинальное анодное напряжение тиристора | SCR
Сетевое напряжение переменного тока не является гладким напряжением, и некоторые переходные процессы возникают регулярно, а другие — только иногда. На рисунке показаны такие компоненты. На обычном C.R.O. сложно наблюдать все такие переходные составляющие. если для луча не используются высокие интенсивности.
В RWM – Максимальное рабочее обратное напряжение без учета переходных процессов. На практике это пиковое отрицательное значение синусоидального напряжения питания.
В TM : Максимальное напряжение во включенном состоянии или прямое напряжение . Обычно оно определяется в терминах номинального среднего среднеквадратичного прямого тока SCR, V TM — это пиковое или максимальное напряжение анод-катод в открытом состоянии. Некоторые производители ссылаются на эту спецификацию как V F или V FM . Для большинства SCRS напряжение V TM составляет порядка 1,6 В.
V DRM : максимальное напряжение прямой блокировки . Это пиковое повторяющееся напряжение анод-катод в закрытом состоянии. При превышении этого значения SCR выйдет из строя при прямой проводимости . Это называется напряжением пробоя при отсутствии входного тока затвора.
В RRM : Максимальное обратное блокирующее напряжение . Пиковое повторяющееся обратное напряжение анод-катод в выключенном состоянии. При превышении этого значения тиристор переходит в режим обратной проводимости .
В RSM – Неповторяющееся пиковое обратное напряжение. Это пиковое значение перенапряжения, которое длится до 10 мс, но не повторяется.
В DWM – Пиковое рабочее напряжение, приложенное в прямом направлении.
В DSM – неповторяющееся пиковое напряжение в выключенном состоянии, приложенное в прямом направлении.
Повторяющиеся и неповторяющиеся значения определяются пределом напряжения и мгновенной энергией, которая может рассеиваться внутри устройства. Превышение этих значений напряжения не может повредить устройство, но превышение V RSM может привести к повреждению устройства.
В 1 – Постоянное напряжение в выключенном состоянии. Это напряжение между анодом и катодом при заданном прямом токе и температуре перехода.
dv/dt – характеристика dv/dt тиристора представляет собой максимальную скорость нарастания анодного напряжения, при которой тиристор не срабатывает. Зависит от температуры перехода. Это называется критической скоростью нарастания напряжения в выключенном состоянии.
Reapplied dv/dt – скорость нарастания прямого напряжения после коммутации выключения.
Текущие характеристики тиристора | SCR
I TAV – Средний ток в состоянии. Предел номинального тока устанавливается температурой перехода. Однако ограничение среднего тока определяется температурой радиатора.
I RMS – среднеквадратичное значение тока в открытом состоянии. Это важно при малых углах проводимости.
I TRM – Повторяющийся пиковый ток во включенном состоянии, который может проходить через устройство, когда среднеквадратичное и среднее номинальные значения тока не превышены.
I TSM – неповторяющийся пиковый ток в открытом состоянии. Это значение выбирается для выбора предохранителей.
I 2 t – это мера максимальной прямой неповторяющейся перегрузки по току для очень коротких импульсов. Значение действительно для указанной длительности импульса. I — среднеквадратичное значение в амперах, а t — длительность импульса в секундах. (Это используется для координации плавких предохранителей).
di/dt – номиналы di/dt тиристора указывают максимальную скорость нарастания тока в открытом состоянии. Максимальный ток тиристора принимает установившееся состояние, когда вся площадь устройства находится под током. Однако, когда тиристор впервые срабатывает, состояние «включения» начинается в одном или нескольких местах рядом с затвором. Затем небольшой участок проводимости распространяется от этих точек на весь кристалл. Более высокое значение di/dt может вызвать «горячие точки» в соединении и последующий отказ. Должен быть ограничен дополнительной индуктивностью последовательно с тиристором .
I DRM : Пиковый ток прямой блокировки. Это максимальный прямой ток утечки в зависимости от заданного напряжения прямой блокировки (V DRM ) и рабочей температуры. В некоторых случаях указывается максимально допустимая температура корпуса или перехода. Типичное значение для I DRM колеблется от менее 1 мА для маломощных тиристоров до примерно 100 мА для мощных тиристоров.
I RRM : Пиковый обратный ток блокировки. Это максимальный обратный ток утечки в результате заданного обратного запирающего напряжения (V RRM ) и рабочая температура . В некоторых случаях указывается максимально допустимая температура корпуса или перехода. Типичное значение для I RRM колеблется от менее 1 мА для маломощных тиристоров до примерно 100 мА для мощных тиристоров.
I L – Ток фиксации. Это минимальный ток во включенном состоянии, необходимый для поддержания устройства во включенном состоянии после того, как импульс запуска был удален.
I H : Ток удержания. Это минимальный ток нагрузки, необходимый для поддержания тиристора во включенном состоянии . Обычно значения тока удержания находятся в диапазоне примерно от 6 мА для маломощных тиристоров до 80 мА для мощных (65 А) тиристоров.
Это ток, ниже которого тиристор перестает проводить ток при плавном уменьшении анодного тока. Ток удержания возникает, когда ток во включенном устройстве уменьшается до тех пор, пока оно не выключится. (Ток фиксации возникает, когда устройство находится в выключенном состоянии и включается).
Температурные характеристики тиристора | СКР
T i – температура перехода (обычно невозможно измерить).
T mb – Температура монтажа.
T окр. – Температура окружающей среды.
Z th – Переходное термическое сопротивление.
Номинальные характеристики тиристора | SCR
P GAV – Средняя рассеиваемая мощность затвора.
P GM – Пиковое рассеивание мощности затвора.
I GT : Минимальный прямой ток затвора для включения SCR . Поскольку I GT зависит от рабочей температуры, сопротивления нагрузки и напряжения прямой блокировки, многие производители SCR указывают I GT с точки зрения этих рабочих параметров. Тиристоры малой мощности требуют для включения I GT от 100 до 300 мкА; I GT для SCR средней и большой мощности обычно находится в диапазоне от 5 до 150 мА.
I RG – Обратный ток затвора.
I FGM – Прямой пиковый ток затвора.
В FGM — Прямое пиковое напряжение затвора к катоду.
В GD – Максимальное постоянное напряжение от затвора к катоду, при котором устройство не срабатывает.
В RGM – Напряжение затвор-катод для срабатывания устройства.
В GT : минимальное положительное напряжение затвора , необходимое для включения SCR . V GT зависит от рабочей температуры, сопротивления нагрузки, напряжения прямой блокировки и сопротивления затвор-катод. Для температур около 25 o C, напряжение срабатывания затвора SCR обычно составляет от 0,7 до 0,8 В. При более высоких температурах от 100 до 125 o C напряжение V GT падает примерно до 0,2 В. пиковое обратное напряжение катода.
t q – Время выключения. Интервал времени между моментом, когда основной ток уменьшился до нуля после внешнего переключения цепи основного напряжения, и моментом, когда тиристор способен поддерживать заданное напряжение между анодом и катодом без включения.
t on – Время включения. Интервал времени между заданной точкой в начале импульса затвора (скажем, 50% от максимума) и моментом, когда основное напряжение (ток) упало (поднялось) до заданного низкого (высокого) значения при переключении тиристора с из выключенного состояния во включенное с помощью стробирующего импульса.
t d – Время задержки. Интервал времени между заданной точкой начала импульса затвора и моментом падения (возрастания) основного напряжения (тока) до заданного значения вблизи его начального значения при переключении тиристора из закрытого состояния в открытое. -состояние импульсом затвора.
t r – Время нарастания. Интервал времени между моментами падения (возрастания) основного напряжения (тока) до заданного низкого (высокого) значения при переключении тиристора из закрытого состояния в открытое импульсом отпирания.
Быстродействующие тиристоры имеют очень низкие значения времени включения и выключения. Это достигается присутствием золота в кремнии или «убийством золота». Наличие золота в тиристорах снижает срок службы неосновных носителей, но увеличивает ток утечки. Для более быстродействующих устройств ток утечки больше и, следовательно, относительно ниже значения или напряжения V RWM и V DWM . Специальное разнообразие тиристоров (тиристоров импульсных модуляторов) было разработано путем оптимизации для быстрого включения. Это достигается минимизацией оснований n и p и снижением уровней легирования. Такие тиристоры работают с частотой несколько тысяч импульсов в секунду.