Тиристоры реферат. Тиристоры и другие ключевые полупроводниковые приборы: принципы работы и применение

Как устроены и работают тиристоры и другие ключевые полупроводниковые приборы. Какие у них характеристики и области применения. Чем тиристоры отличаются от других ключевых приборов. Какие преимущества дает использование тиристоров в электронных схемах.

Общие сведения о ключевых полупроводниковых приборах

Ключевые полупроводниковые приборы — это устройства с двумя устойчивыми состояниями: закрытым (высокое сопротивление) и открытым (низкое сопротивление). Они широко применяются в электронике, вычислительной технике и автоматике в качестве электронных ключей. Ключевые приборы имеют нелинейную вольт-амперную характеристику с участком отрицательного дифференциального сопротивления.

Основные типы ключевых полупроводниковых приборов:

• Тиристоры (четырехслойные P-N-P-N структуры)
• Двухбазовые диоды
• Лавинные транзисторы

Тиристоры пришли на смену газоразрядным тиратронам, применявшимся ранее в качестве ключевых элементов. По сравнению с тиратронами тиристоры обладают рядом преимуществ: меньшими габаритами, большим быстродействием, отсутствием катода накала.

Принцип работы тиристора

Тиристор представляет собой четырехслойную P-N-P-N структуру с тремя p-n переходами. В закрытом состоянии средний переход смещен в обратном направлении и препятствует протеканию тока. При подаче управляющего импульса на базу происходит лавинообразный процесс генерации носителей заряда, средний переход открывается и тиристор переходит в проводящее состояние.

Основные этапы переключения тиристора:

1. Подача управляющего импульса
2. Инжекция носителей в базовые области
3. Лавинное размножение носителей заряда
4. Открытие среднего p-n перехода
5. Переход в проводящее состояние

После переключения тиристор остается открытым даже при снятии управляющего сигнала. Для закрытия тиристора необходимо уменьшить протекающий через него ток ниже тока удержания.

Основные характеристики и параметры тиристоров

Ключевыми параметрами тиристоров являются:

• Напряжение включения — напряжение, при котором происходит самопроизвольное открытие тиристора без подачи управляющего сигнала
• Ток удержания — минимальный анодный ток, при котором тиристор остается открытым
• Время включения — время перехода из закрытого состояния в открытое
• Время выключения — время перехода из открытого состояния в закрытое
• Максимальный анодный ток
• Максимальное обратное напряжение

Типичные значения параметров современных тиристоров:

• Напряжение включения: 100-2000 В
• Максимальный ток: 10-1000 А
• Время включения: 1-10 мкс
• Время выключения: 10-100 мкс

Применение тиристоров в электронных схемах

Благодаря своим свойствам тиристоры нашли широкое применение в силовой электронике и автоматике:

• Регуляторы мощности переменного и постоянного тока
• Управляемые выпрямители
• Инверторы
• Коммутаторы мощных нагрузок
• Пусковые устройства электродвигателей
• Схемы защиты от перенапряжений
• Генераторы импульсов

Использование тиристоров позволяет создавать компактные и эффективные устройства для управления большими токами и напряжениями.

Другие типы ключевых полупроводниковых приборов

Двухбазовый диод (однопереходный транзистор)

Двухбазовый диод представляет собой полупроводниковый прибор с одним эмиттерным p-n переходом и двумя омическими контактами к базовой области. Он обладает S-образной вольт-амперной характеристикой и может использоваться как ключевой элемент или генератор релаксационных колебаний.

Основные параметры двухбазовых диодов:

• Напряжение включения: 10-30 В
• Максимальный ток эмиттера: 50-100 мА
• Время включения: 0,1-1 мкс

Лавинный транзистор

Лавинный транзистор — это биполярный транзистор, работающий в режиме лавинного пробоя коллекторного перехода. В этом режиме транзистор обладает S-образной вольт-амперной характеристикой и может использоваться как быстродействующий ключ.

Преимущества лавинных транзисторов:

• Высокое быстродействие (время переключения <1 нс)
• Большие коммутируемые токи (до 100 А)
• Высокая радиационная стойкость

Лавинные транзисторы применяются в генераторах наносекундных импульсов, быстродействующих коммутаторах, схемах защиты от перенапряжений.

Сравнение характеристик различных ключевых приборов

Основные отличия тиристоров от других ключевых полупроводниковых приборов:

• Более высокие коммутируемые токи и напряжения
• Наличие эффекта защелкивания (сохранение открытого состояния)
• Возможность управления как включением, так и выключением (в некоторых типах)
• Меньшее быстродействие по сравнению с лавинными транзисторами

Выбор типа ключевого прибора зависит от конкретного применения и требуемых параметров схемы. Тиристоры оптимальны для мощных низкочастотных применений, лавинные транзисторы — для сверхбыстрых маломощных ключей, двухбазовые диоды — для простых релаксационных генераторов.

Перспективы развития ключевых полупроводниковых приборов

Основные направления совершенствования тиристоров и других ключевых приборов:

• Увеличение рабочих токов и напряжений
• Повышение быстродействия
• Улучшение температурной стабильности
• Интеграция управляющих цепей
• Создание новых типов приборов на основе широкозонных полупроводников (SiC, GaN)

Развитие ключевых полупроводниковых приборов открывает новые возможности для создания эффективных преобразователей энергии, систем управления электроприводами, источников питания и другой силовой электроники.

Тиристоры. Регуляторы мощности и управляемые выпрямители на тиристорах — реферат

Введение
В данной работе рассмотрены нескольковариантов устройств, где используются элементы тиристоры в качестве регуляторовнапряжения и в качестве выпрямителей. Приведены теоретическое и практическоеописания принципа действия тиристоров и устройств, схемы этих устройств.
Управляемыйвыпрямитель на тиристорах — элементах, обладающих большим коэффициентомусиления по мощности, позволяет получать большие токи в нагрузке принезначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора.
В данной работерассмотрены два варианта таких выпрямителей, которые обеспечиваютмаксимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15В и от 0,5 до 15 В и устройство для регулировки напряжения на нагрузкеактивного и индуктивного характера, питаемой от сети переменного токанапряжением 127 и 220 В с пределами регулировки от 0 до номинального напряжениясети.

Глава 1. Понятие отиристоре. Виды тиристоров. Принцип действия1.1. Определение, виды тиристоров
Тиристоромназываютполупроводниковый прибор, основу которого составляет четырехслойная структура,способная переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристорыпредназначены для ключевого управления электрическими сигналами в режиме открыт-закрыт(управляемый диод).
Простейшимтиристором является динистор – неуправляемый переключающий диод, представляющийсобой четырехслойную структуру типа p-n-p-n(рис. 1.1.2). Здесь, как и у других типовтиристоров, крайние n-p-n-переходы называются эмиттерными, а среднийp-n-переход – коллекторным. Внутренние области структуры, лежащие междупереходами, называются базами. Электрод, обеспечивающийэлектрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешнейp-областью – анодом.
В отличие отнесимметричных тиристоров (динисторов, тринисторов) в симметричных тиристорахобратная ветвь ВАХ имеет вид прямой ветви. Это достигаетсявстречно-параллельным включением двух одинаковых четырехслойных структур илиприменением пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).

Рис. 1.1.1. Обозначения на схемах: а) симистора б)динистора в) тринистора.
 
Рис. 1.1.2. Структура динистора.

Рис. 1.1.3. Структура тринистора.1.2. Принципдействия
При включениидинистора по схеме, приведенной на рис. 1.2.1, коллекторный p-n-переход закрыт,а эмиттерные переходы открыты. Сопротивления открытых переходов малы, поэтомупочти все напряжение источника питания приложено к коллекторному переходу,имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает малыйток (участок 1 на рис. 1.2.3).

Рис. 1.2.1. Схема включения в цепь неуправляемоготиристора (динистора).
Рис. 1.2.2. Схема включения в цепь управляемоготиристора (тринистора).

Рис.1.2.3. Вольтамперная характеристика динистора.
Рис.1.2.4. Вольтамперная характеристика тиристора.

Если увеличиватьнапряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, покаэто напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равномунапряжению включения Uвкл. При напряженииUвклв динисторесоздаются условия для лавинного размножения носителей заряда в областиколлекторного перехода. Происходит обратимый электрический пробой коллекторногоперехода (участок 2 на рис. 1.2.3). В n-области коллекторного переходаобразуется избыточная концентрация электронов, а в p-области — избыточнаяконцентрация дырок. С увеличением этих концентраций снижаются потенциальныебарьеры всех переходов динистора. Возрастает инжекция носителей черезэмиттерные переходы. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождаетсяпереключением коллекторного перехода в открытое состояние. Рост тока происходитодновременно с уменьшением сопротивлений всех областей прибора. Поэтомуувеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодоми катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь прибор обладаетотрицательным дифференциальным сопротивлением. Напряжение на резисторевозрастает и происходит переключение динистора.
После переходаколлекторного перехода в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующийпрямой ветви диода (участок 4). После переключения напряжение на динистореснижается до 1 В. Если и дальше увеличивать напряжение источника питания илиуменьшать сопротивление резистора R, то будет наблюдаться рост выходного тока,как в обычной схеме с диодом при прямом включении.
При уменьшениинапряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивлениеколлекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода можетсоставлять десятки микросекунд.
Напряжение Uвкл при котором начинаетсялавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением не основныхносителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу.Дополнительные носители заряда вводятся в тиристоре вспомогательным электродом,питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Uупр). Тиристор совспомогательным управляющим электродом называется триодным, или тринисторным.На практике при использовании термина «тиристор» подразумевается именноэлемент. Схема включения такого тиристора показана на рис. 1.2.2. Возможностьснижения напряжения U при росте токауправления, показывает семейство ВАХ (рис. 1.2.4).
Если ктиристору приложить напряжение питания, противоположной полярности (рис. 1.2.4),то эмиттерные переходы окажутся закрытыми. В этом случае ВАХ тиристоранапоминает обратную ветвь характеристики обычного диода. При очень большихобратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.1.3. Параметрытиристоров
1. Напряжениевключения (Uвкл)– это такое напряжение, при которомтиристор переходит в открытое состояние.
2. Повторяющеесяимпульсное обратное напряжение (Uo6p.max) — это напряжение, при котором наступает электрический пробой. Длябольшинства тиристоров Uвкл= Uo6p.max.
3. Максимальнодопустимый прямой, средний за период ток.
4. Прямоепадение напряжения на открытом тиристоре (Unp = 0,5÷1В).
5. Обратныймаксимальный ток – это ток, обусловленный движением неосновныхносителей при приложении напряжения обратной полярности.
6. Токудержания – это анодный ток, при котором тиристор закрывается.
7. Времяотключения – это время, в течение которого закрывается тиристор.
8. Предельнаяскорость нарастания анодного тока Если анодный ток будет быстро нарастать, то p-nпереходы будут загружаться током неравномерно, вследствие чего будетпроисходить местный перегрев и тепловой пробой .
9.   Предельная скорость нарастания анодногонапряжения  Если предельная скорость нарастания анодного напряжениябудет больше паспортной, тиристор может самопроизвольно открыться отэлектромагнитной помехи.
10. Управляющий ток отпирания – это ток, который необходимо подать,чтобы тиристор открылся без «колена».
11. Управляющее напряжение отпирания – это напряжение, котороенеобходимо подать, чтобы тиристор открылся без «колена».Глава 2.Применение тиристоров в регуляторах мощности2.1. Общие сведения о различных регуляторах
Тиристоры имеютширокий диапазон применений (регуляторы мощности, управляемые выпрямители,генераторы импульсов и др.), выпускаются с рабочими токами от долей ампера дотысяч ампер и с напряжениями включения от единиц до тысяч вольт.
Регулировкавыходного напряжения выпрямителя может осуществляться разными способами.Регулируемый трансформатор или автотрансформатор, включенный в схемувыпрямителя, дает возможность изменять амплитуду переменного напряжения,подводимого к вентилям, и тем самым устанавливать желаемое выпрямленноенапряжение.
Однако такиетрансформаторы громоздки и имеют малую надежность из-за переключаемых илискользящих контактов.
Регулировкапостоянного напряжения на нагрузке, достигаемая делителем напряжения илиреостатом, включенным между выходом выпрямителя и нагрузкой, связана с большимипотерями мощности.2.2. Процессуправления напряжением при помощи тиристора
Свободным отнедостатков методов, перечисленных в 2.2, является метод, основанный науправлении вентилями выпрямителя. В качестве управляемых вентилей в настоящеевремя широко применяют тиристоры.
Моментомвключения тиристора можно управлять подавая управляющий импульс тока наn-р-переход, прилегающий к катоду.
При прохождениитока нагрузки через открытый тиристор все три его n-р-перехода смещены в прямомнаправлении, и управляющий электрод перестает влиять на процессы, происходящиев тиристоре. При спадании прямого тока тиристора до нуля после рассасываниязаряда неосновных носителей в базовых областях тиристор запирается, иуправляющие свойства восстанавливаются.

Рис. 2.1.1. Схема включения тиристора.

Рис. 2.1.2. Вольтамперная характеристика тиристора.
В схеме,содержащей источник питания Е, тиристор VS и резистор нагрузки R (рис. 2.1.1),возможны два устойчивых состояния, одно из которых соответствует открытому, авторое – закрытому тиристору. Наложение характеристики цепи резистор-источникна характеристики тиристора (рис. 2.1.2) позволяет получить прямые токиотключенного (точка А) и включенного (точка В) тиристора. Повышение напряженияисточника от 0 до E при Iу=0 вызывает перемещение рабочей точки по нижней ветвихарактеристики до точки А. Если подать управляющий импульс тока амплитудой идлительностью, достаточной для поддержания этого тока на время открывания тиристора,то рабочая точка перейдет в точку, соответствующую открытому состояниютиристора.

Рис.2.1.3.Наложение характеристики цепи резистор-источник на характеристики тиристора.
Спадоткрывающего импульса тока в цепи управления не влияет на процессы в открытомтиристоре, его рабочая точка остается в положении В. Восстановление управляющихсвойств тиристора произойдет лишь при его обесточивании на время, большеевремени его закрывания.
В открытомсостоянии тиристор пропускает очень большие токи (до нескольких сотен ампер) иоказывает им малое сопротивление. В этом его преимущество. Применяя тиристоры,следует иметь в виду, что скачкообразное изменение сопротивления в моментоткрывания может привести к очень большим броскам тока. Особенно велики этиброски в тех схемах, где нагрузка R шунтируется конденсатором.
Зарядкаконденсатора через открывшийся тиристор может вывести последний из строя.Поэтому для уменьшения бросков тока последовательно с тиристором включаютдроссель. 2.3. Управляемыйвыпрямитель на тиристоре
Ввыпрямительных схемах тиристоры лучше работают при активной нагрузке или принагрузке, начинающейся с индуктивного элемента.
В управляемыйвыпрямитель тиристор вводят как обычный вентиль, а к его управляющему электродуподводят от цепи управления (ЦУ) импульсы, включающие тиристоры с запаздываниемна угол aотносительновыпрямляемого напряжения (рис. 2.1.3).
Через тиристорVS1, включающийся в момент, соответствующий   wt =aна выход выпрямителя передаетсянапряжение первой фазы вторичной обмотки e21. При wt=pнапряжение e21 становитсяотрицательным, однако тиристор запереться не может, так как это привело бы кобрыву тока, проходящего через дроссель L. Индуктивность дросселя L выбираютбольшей критической, чем и поддерживают непрерывный ток. Поэтому в те моменты,когда e21 отрицательно, на дросселе L наводится ЭДС самоиндукции с полярностьюи значением, обеспечивающими напряжение на катоде, меньше e21.
При wt=p+aоткрывается тиристор VS2, черезкоторый на выход передается напряжение e22, являющееся на данном этапеположительным. Ток дросселя переходит на вторую фазу, а тиристор VS1 оказавшисьобесточенным и смещенным в обратном направлении, запирается и т. д. Такимобразом, напряжение на выходе выпрямителя e0 создается лишь теми частяминапряжений вторичных полуобмоток E21 и E22, которые соответствуют открытомусостоянию тиристоров.
 
Рис.2.1.4.Схема регулировки выпрямления напряжения.
Напряжениена нагрузке, получающееся почти равным постоянной составляющей напряжения e0,подводимого к фильтру LС, растет при уменьшении угла aи спадает при его увеличении.Регулировка выпрямленного напряжения, достигаемая изменением фазы управляющихимпульсов, не связана с гашением избытка мощности в самом регулируемомвыпрямителе, что является основным его преимуществом.
Схемывыпрямления с тиристорами такие же, как обычных выпрямителей. Основное вниманиедалее уделяется двухфазным схемам выпрямителей.
Дляпростоты полагаем падение напряжения на открытом тиристоре много меньшим (рис. 2.1.4.)выпрямленного напряжения, а токи утечки (прямой ток при закрытом тиристоре иобратный ток при отрицательном напряжении) – малыми по сравнению с токомнагрузки. Это позволит считать тиристор идеальным (прямое падение напряжения врежиме насыщения, прямой и обратный токи утечки, а также ток отключения в немравны нулю). Такие упрощения не приведут к большой погрешности, так как токчерез вентиль схемы определяется сопротивлением нагрузки, а не фазы. По этой жепричине можем считать идеальными дроссель L и трансформатор, т. е. пренебречьиндуктивностью рассеяния и активными сопротивлениями их обмоток.

(2.1.1)
(3.5) Сначала рассмотрим одну первую фазу регулируемого выпрямителя (рис. 2.1.4).Нагрузку выпрямителя полагаем состоящей из дросселя L и конденсатора С,образующих фильтр, и активной нагрузки R, а выходное напряжение — постоянным иравным  е0. Исходя из графика
(рис. 2.1.3)запишем

(2.1.1)

Здесь принято, что в силу идеальности трансформатора и вентилянапряжение e0 совпадает с ЭДС первой фазы трансформатора e21 в интервале
awtp+a:                (2.1.2)
e0=e21              (2.1.3.)
Падение напряжения на дросселе L равно разности напряжений e21 и E0, и,следовательно, его ток

(2.1.4)

(2.1.5)
Постояннуюинтегрирования определим из условия баланса постоянных токов. Среднее значениетока iL на интервале α¸p+aдолжно быть равно току нагрузки.Подставив найденное таким образом значение C, получим
Выпрямленное напряжение получается, если тиристор каждой из фаз открытдо тех пор, пока не вступит в работу следующая фаза. Однако это верно лишь втом случае, когда ток дросселя к моменту открывания вентиля следующей фазыположителен и напряжение, получаемое в момент включения с включающейся фазы,больше напряжения на конденсаторе. Последнее условие выполняется при α>32,5°, что обеспечивает рост тока дросселя сразу после включения тиристора.

(2.1.6)
Подставивв wt=p+a запишем это условие в виде

(2.1.7)
Так как е0определяется выражением, условие непрерывности тока в дросселе можно записать иначе:

(2.1.8)
Оно идолжно выполняться для углов a> 32,5°.Если индуктивность дросселя L- меньше Lкр, где

(2.1.9)
илисопротивление нагрузки выпрямителя больше Rmax где
то ток в дросселе станет равным нулю раньше, чем откроется тиристорвторой фазы. Как только ток станет равным нулю, тиристор обесточится ивыключится. Такой режим не очень выгоден, так как связан с большими переменнымисоставляющими токов тиристоров и обмоток трансформатора. Поэтому чаще всего индуктивностьдросселя L выбирают такой, чтобы при максимально возможном сопротивлениинагрузки удовлетворялось условие непрерывности тока.

(2.1.10) В режиме непрерывного тока дросселя ток фазы приближается по форме кпрямоугольной (рис. 2.1.5, а, б ). Его действующее значение без учета пульсаций
Действующее значение тока первичной обмотки, в которуютрансформируются, не перекрываясь во времени, токи двух фаз, получается  в  раз больше, чем токnlr, т. е.

(2.1.11)

Рис.2.1.5. Ток дросселя.
По форме токпервичной обмотки в каждый из полупериодов повторяет ток фазы, равный току iL(рис. 2.1.5, в). Первая гармоникаэтого тока при малых пульсациях сдвинута на угол α. относительно напряжения на первичнойобмотке.
Таким образом,при        тиристорный выпрямительпотребляет от сети не только активный, но и реактивный ток. Это являетсянедостатком такого выпрямителя.
Полный перепадпульсаций на выходном конденсаторе Снайдем так же, как и при исследовании неуправляемого выпрямителя. В результатеполучим выражение:

(2.1.12)

Здеськоэффициент D(a) являетсяфункцией угла a.
Подводя итог,отметим следующие особенности схемы тиристорного регулируемого выпрямителя:
1)снижениевыходного напряжения в тиристорном выпрямителе достигается благодаря уменьшениюотбора мощности от сети переменного тока; оно не связано с гашением значительнойее части в выпрямителе;
2)прирегулировке выпрямитель потребляет не только активную, но и реактивнуюмощностью сети переменного тока;
3)при измененииугла регулирования aот 0 до 0,5pвыходноенапряжение меняется от максимума до 0;
4)пульсация выпрямленногонапряжения заметно возрастает с ростом угла регулирования;

(2.1.13)
5)режим непрерывного тока вдросселе нарушается, если не соблюдается отношение. Глава 3.Практические разработки регуляторов мощности на тиристорах3.1. Регулятор напряжения на тиристореКУ201К
Устройство,схема которого приведена на рисунке, можно использовать для регулировкинапряжения на нагрузке активного и индуктивного характера, питаемой от сетипеременного тока напряжением 127 и 220 В. Напряжение на нагрузке можно менять отнуля до номинального напряжения сети.

Рис. 3.1.1. Принципиальная схема регуляторанапряжения.
Тиристор VS1, включенный в диагональ моста, составленного издиодов VD1—VD4 играет роль управляемого ключа, который открывается при разрядеконденсатора С1 через ограничительный резистор R2 и управляющий переходтиристора при включении переключающего диода VD 6. Напряжение, при которомтиристор включается, можно регулировать потенциометром R1. Вместопереключающего диода VD6 можноиспользовать стабилитрон, но в этом случае уменьшается диапазон регулировкинапряжения на нагрузке.3.2. Мощныйуправляемый выпрямитель на тиристорах
На первых двухрисунках изображены варианты выпрямителей на тиристорах, которые обеспечиваютмаксимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15в (рис. 3.2.1) и от 0,5 до 15 в (рис. 3.2.2).
В течение одногополупериода к аноду тиристора приложено положительное относительно катоданапряжение.

Рис. 3.2.1. Принципиальная схема выпрямителя №1.
Пока на управляющийэлектрод не подан положительный сигнал определенной амплитуды со схемы запуска,тиристор не пропускает ток в прямом направлении. Через некоторый произвольныйугол задержки α между напряжениями на управляющем электроде и катодеприкладывается положительный запускающий сигнал, вызывающий протекание токачерез тиристор и соответственно через нагрузку. При перемене полярностинапряжения на аноде тиристора последний закрывается независимо от величиныуправляющего напряжения, при этом аналогично рассмотренному ранее начинаетработать другое плечо схемы. Регулируя угол задержки включения а по отношению кприложенному напряжению, можно изменять соотношение фаз начала протекания токаи приложенного напряжения и регулировать величину среднего значения выпрямленноготока (напряжения) нагрузки от максимума (α = 0) до нуля (α = π).
Угол задержки включения тиристоров Д1 и Д4 изменяется потенциометром R1. ДиодыД3 защищают цени управления (запуска) от отрицательного напряжения в то время,когда напряжение на анодах тиристоров отрицательное. Для получения широкихпределов регулировки α (0 — π) применены RC — цепи.
В выпрямителе(рис.3.2.2) тиристор и схема запуска работают как в положительный, так и вотрицательный полупериоды, время разряда конденсаторов сокращается, чтоприводит к уменьшению диапазона изменения угла а и, соответственно, куменьшению пределов регулирования напряжения на нагрузке. Для устранения этогоявления включен диод Д3.

Рис. 3.2.2. Принципиальная схема выпрямителя№2.
Тиристоры длявыпрямителя (рис. 3.2.1) желательно выбирать с близким значением сопротивленияучастка управляющий электрод — катод. Если не удается подобрать одинаковыетиристоры, то схему можно симметрировать с помощью дополнительногосопротивления. Для этого включают эквивалент нагрузки и изменением величинысопротивления потенциометра R1 устанавливают максимальный ток. Поочередноотключая цепи управления тиристоров, измеряют ток каждого плеча выпрямителя.Переменное сопротивление величиной 10 кОм. подключается параллельно управляющемуэлектроду к катоду того тиристора, через который течет больший ток. Изменяявеличину этого сопротивления, добиваются одинаковых показаний тока.
Учитывая разброспараметров тиристоров, необходимо скорректировать сопротивления резисторов R1 иR2. Вначале R1 берется несколько больше рассчитанного, а R2 определяется какостаточное сопротивление потенциометра R1 при условии, что его изменение неприводит к увеличению тока нагрузки. Максимальная величина R1 ограничиваетсясопротивлением, при котором ток нагрузки равен нулю.
Конструктивно тиристоры необходимо размещать на радиаторах с площадью 50 кв.см(рис. 3.2.1), 250 кв.см — (рис. 3.2.2). Во всех вариантах использовантрансформатор, собранный на обычном сердечнике УШ35х55. Для намотки взят проводмарки ПЭВ. Первичная обмотка содержит 550 витков, диаметр провода 0,55 мм.Данные вторичных обмоток: для варианта на рис.3.2.1 — число витков 2х60проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.; для варианта на рис.3.2.2 — число витков 2х64проводом ПЭЛ диаметром 1,35 мм.Заключение
Применение тиристоров в таких устройствах, какрегуляторы мощности и управляемые выпрямители, позволяет получать большие токив нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управлениятиристора. А также делают эти устройства более надежными, компактными иэкономичными в использовании. Снижается и себестоимость регулятора мощности, врезультате отсутствия трансформатора с медной обмоткой.Литература
1.       Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И.,«Микроэлектроника», М., «Высшая школа», 1987 г.
2.       Алексеенко А. Г., Шагурин В. Я.,«Микросхемотехника», М., «Радио и связь», М., «Радио исвязь», 1982 г.
3.       Коледов Л. А., «Технология и конструкции микросхем,микропроцессоров и микросборок», М., «Радио и связь», 1989 г.
4.       Бакалов В.П. и д.р. Основы теории электрических цепей иэлектротехники: Учебник для вузов / В.П.Бакалов, А.Н.Игнатов, Б.И.Крук. –М.;Радио и связь, 1989. –528с.: ил.
5.       Сизых Г.Н. Электропитающие устройства связи: Учебник длятехникумов –М.: Радио и связь, 1982.- 288с., ил.
6.       А. Старцев – Регулятор на тиристоре. Ж. Радио 7/68г.
7.       И. Серяков, Ю. Ручкин – Мощный управляемый выпрямительна тиристорах. Ж. Радио, 2/71г.
8.       А. А. Каяцкас. Основы радиоэлектроники. – М.: Высшаяшкола, 1988. – 463с., ил.Оглавление
 TOC o «1-3» h z u Введение. PAGEREF _Toc137242762 h 1
Глава 1. Понятие о тиристоре. Видытиристоров. Принцип действия. PAGEREF _Toc137242763 h 2
1.1. Определение, виды тиристоров. PAGEREF _Toc137242764 h 2
1.2. Принцип действия. PAGEREF _Toc137242765 h 4
1.3. Параметры тиристоров. PAGEREF _Toc137242766 h 7
Глава 2. Применение тиристоров врегуляторах мощности. PAGEREF _Toc137242767 h 8
2.1. Общие сведения о различныхрегуляторах. PAGEREF _Toc137242768 h 8
2.2. Процесс управления напряжениемпри помощи тиристора. PAGEREF _Toc137242769 h 9
2.3. Управляемый выпрямитель натиристоре. PAGEREF _Toc137242770 h 12
Глава 3. Практические разработкирегуляторов мощности на тиристорах. PAGEREF _Toc137242771 h 18
3.1. Регулятор напряжения натиристоре КУ201К… PAGEREF_Toc137242772 h 18
3.2. Мощный управляемый выпрямительна тиристорах. PAGEREF _Toc137242773 h 19
Заключение. PAGEREF _Toc137242774 h 23
Литература. PAGEREF _Toc137242775 h 24
Оглавление. PAGEREF _Toc137242776 h 25

Реферат — Тиристоры и некоторые другие ключевые приборы

	Скачать реферат: Тиристоры и некоторые другие ключевые приборы

Четырехслойные Р-П-Р-П структуры

Наряду с приборами, дающими возможность осуществлять линейное усиление сигналов, в электронике, в вычислительной технике и, особенно в автоматике широкое применение находят приборы с падающим участком вольтамперной характеристики. Эти приборы чаще всего выполняют функции электронного ключа и имеют два состояния: запертое, характеризующееся высоким сопротивлением, и отпертое, характеризующееся минимальным сопротивлением.

10—15 лет назад в схемах электронной автоматики в качестве электронного ключа использовали газонаполненный прибор — тиратрон. При подаче управляющего (поджигающего) импульса в баллоне тиратрона начинался лавинный процесс ионизации газа. Промежуток между анодом и катодом становился проводящим и замыкал силовую цепь.

С появлением плоскостного биполярного транзистора появилась в самом начале 50-х годов и четырехслойная структура, получившая вначале название «хук-транзистор», или транзистор с ловушкой в коллекторе.

Несколько позже было замечено, что характеристики такой структуры во многом напоминали характеристики тиратронов, и приборы такого типа получили название тиристоров (по аналогии с терминами тиратрон и транзистор). 

В ходе развития полупроводниковой техники появились и другие приборы, обладающие аналогичными характеристиками, хотя их работа и основана на других принципах. К числу таких, приборов можно отнести двухбазовый диод и лавинный транзистор. Оба эти прибора не подходят под определение тиристора, однако мы включаем их в эту главу, исходя из области их применения.

Итак, начнём рассмотрение основных физических процессов, протекающих в четырехслойной триодной структуре типа р-п-р-п, в которой выводы сделаны от двух крайних областей и от средней n-области. В соответствии с терминологией МЭК прибор, имеющий такую структуру, называется триод-тиристором. Четырехслойная структура с двумя выводами от крайних областей называется диод-тиристором.

  Если транзистор типа р-п-р-п включить в схему так, как обычно включается транзистор типа р-п-р, т. е. считать правую n-область коллектором, и подать на нее отрицательное по отношению к базе (средняя n-область) смещение, а эмиттер (левая р-область)  временно  оставить разомкнутым, то подключенную к источнику питания 

 рис.1  Схематическое изображение биполярного транзистора типа р-п-р-п с двойным переходом (ловушкой) в коллекторе.

часть транзистора, состоящую из трех областей, можно рассматривать как самостоятельный транзистор типа п-р-п, подключенный эмиттером и коллектором к источнику питания. База этого условного транзистора к схеме не подключена, транзистор работает в режиме нулевого тока базы (рис.1).

Так как в данном случае мы имеем дело не с транзистором р-п-р, а с транзистором п-р-п, то очевидно, что коллектором этого условного транзистора должен быть электрод, к которому подводится положительное напряжение, а эмиттером — электрод, к которому подводится отрицательное напряжение. Другими словами, полярность приложенного к условному транзистору напряжения такова, что средний р-п переход имеет смещение в обратном направлении и на нем падает почти все напряжение источника питания,тогда как правый р-п переход имеет смещение в прямом направлении.  

Обозначая двумя штрихами величины, относящиеся к этому условному транзистору, запишем

I’’_к= I’’_э =(B’’₀+1)* I’’_к0

Отметим, что для структуры р-п-р-п в целом этот ток будет представлять собой коллекторный ток при отключенном эмиттере. Величины, относящиеся ко всей рассматриваемой нами структуре, будем записывать без индексов. Таким образом,

I_к0 = I’’_к=(B’’₀+1)* I’’_к0

т. е. обратный ток. коллектора структуры р-п-р-п в (B’’₀+1) раз превосходит обратный ток одиночного перехода. Это одна из особенностей структуры р-п-р-п.

Так как выходным электродом условного транзистора п-р-п является его эмиттер, а коллектор подключен к заземленной точке, то можно считать, что условный транзистор включен по схеме с общим коллектором. Входным электродом условного транзистора является его база, т. е. средняя р-область.

Для транзистора, включенного по схеме с общим коллектором, усиление по току как отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению входного тока будет равно

ê I’’_э  ê I’’_э   1  1

ê I’’_б  êI’’_э— êI’’_к  1-êI’’_к/êI’’_э  1  —  a’’₀

Следовательно, изменение тока базы условного транзистора должно привести к изменению тока в выходнойцепи, в 1/(1  —  a’’₀ ) раз большему.

Если подать смещение в прямом направлении на левый р-п переход, то он будет инжектировать дырки в среднюю n-область. Дырки будут распространяться диффузионно в направлении среднего р-п перехода, втягиваться его полем и выбрасываться в среднюю р-область. Три левых слоя работают при этом, как транзистор типа р-п-р, включенный с общей базой. Ток эмиттера этого левого условного транзистораI’_э будет, очевидно, равен току эмиттераI_эструктуры р-п-р-п.

Таким образом, получаем, что структура р-п-р-п представляет собой как бы два наложенных один на другой плоскостных транзистора, из которых первый является транзистором р-п-р, включенным по схеме с общей базой, а второй — транзистором

 п-р-п, включенным по схеме с общим коллектором. Рис а,б

Так как области n₁ и n₂ практически представляют собой одну и ту же n-область, связанную выводом базы с заземленной точкой, то мы имеем все основания заземлять отдельно каждую из этих областей, оставив области p₁и р₂ соединенными проводником. 

Усиление по току структуры в целом определяется соотношением

a₀ =a’ ₀/[1-a’’ ₀]

Таким образом, при условии, что коэффициент усиления по току каждого из условных транзисторов (a’₀, и a’’₀) меньше единицы, коэффициент передачи тока структуры

   а)  б)

Схематическое изображение двух стадий (а и б) разделения транзистора р-п-р-п на два условных триода р-п-р и п-р-п

р-п-р-п в целом может значительно превышать единицу. Поясним механизм работы этой структуры с помощью энергетических диаграмм рис. 2. Когда отсутствует внешнее напряжение, положение границ зон структуры р-п-р-п (рис. 2 а)будет иметь вид, представленный на рис. 2 б

Дополнительный потенциальный барьер в коллекторе принято обычно называть ловушкой, в связи с чем структуру типа р-п-р-п иногда называли транзистором с ловушкой в коллекторе.

Когда приложены внешние напряжения указанной выше полярности, высота потенциального барьера среднего перехода резко возрастает, а высота левого и правого потенциальных барьеров несколько понижается. Если рассматривать только теоретическую модель, т. е. пренебречь падением напряжения на распределенном сопротивлении, то высота левого барьера понизится на величину приближенного к эмиттеру напряжения, а высота правого барьера на величину, определяемую током I’_к, протекающим через этот переход рис.в

Изменение  напряжения между эмиттером и базой приводит к инжекции дырок в среднюю n-область. Диффундируя через среднюю n-область и попадая через запертый переход в среднюю р-область, дырки повышают концентрацию основных носителей в этой области.

Повышение концентрации основных носителей в средней р-области приводит к понижению высоты правого р-п перехода и инжекции электронов из правой n-области в среднюю р-область. Электроны проходят среднюю р-область и уходят через потенциальный барьер в среднюю n-область. Часть из них рекомбинирует в р-области.

Условие равновесия и электрической нейтральности требует чтобы число дырок, вошедших в р-область, было равно числу электронов рекомбинировавших при движении через p-область.

Отсюда ясно, что поскольку рекомбинирует в объеме 1  —  a’’₀ от всех вошедших в этот объем электронов то появление в средней р-области некоторого количества дырок

вызывает инжекцию в эту область в  1/(1  —  a’’₀ )  раз большего количества электронов. Так как число дырок, достигших средней р-области, a’₀ враз меньше числа дырок, инжектированных эмиттером (левой p-областью), а число электронов, вызванных этими дырками из правой n-области, в 1/(1  —  a’’₀ ) раз больше, чем число дырок, достигших р-области, то результирующий коэффициент передачи тока оказывается равным:

a₀  =  a’₀ /(1  —  a’’₀)

Рис. 2. Диаграммы положения границ зон и прохождения носителей заряда в структуре р-п-р-п:

а—схематическое  изображение структуры р-п-р-п, б — положение границ зон при отсутствии внешних напряжений, в—положение границ зон при подаче, на коллектор отрицательного, а на эмиттер положительного смещенияотносительно базы

   положение границ зон до подачи смещения, 

   изменение положения границ зон правого перехода при попадании инжектированных эмиттером дырок в среднюю р-область.

Коэффициент усиления по току, превышающий единицу, при соответствующем направлении входного и выходного тока обеспечивает работу прибора в ключевом режиме.

  Биполярный транзистор при включении его по схеме с общей базой имеет необходимые направления токов, но его коэффициент усиления по току a₀< 1. При включении по схеме с общим эмиттером коэффициент усиления по току превышает единицу (B₀ > 1), но не соблюдаются необходимые направления токов. В четырехслойной тиристорной структуре выполняются оба эти условия.

Динистор. Рассмотрим работу диодасостоящего из четырех чередующихся слоев p₁-n₁-p₂-n₂ (рис. 5-8, а). Если подать на него не очень большое напряжение U плюсом на слой р₁ и минусом на слой n₁, то потечет ток, как показано стрелкой. В результате переходы П₁ и П₂ будут работать в прямом направлении, а переход П₂  — в обратном. Таким образом, получится как бы сочетание двух транзисторов в одном приборе  (рис.5-8, б) (Комбинация транзисторов р-п-р и п-р-п, показанная на рис. 5-8, б, действительно обладает свойствами динистора и может быть использована на практике.): одним транзистором является комбинация слоев p₁-n₁-p₂, другим — комбинация слоев п₁-р₂—n₂. Слои p₁и n₂ являются эмиттерами, n₁ и p₂, — базами для одного транзистора и коллекторами для второго. Во избежание путаницы их называют базами. Переход П₂ называют коллекторным.

Рис 3. Структура динистора (а) и его двухтранзисторный эквивалент (б).

  Рассмотрим четырехслойную структуру, изображенную на рисунке 3. В этом случае напряжение окажется приложенным с основном к переходу П₂, который будет работать в режиме коллектора. Переходы П₁ и П₂ окажутся смещенными в прямом направлении. Переход П будет представлять собой эммитер, инжектирующий неосновные носители в область n₁, выполняющую роль базы для первого эммитера. Дырки, прошедшие первую базу и коллекторный переход П₂, появляются во второй базе. Их нескомпенсированный объемный заряд будет понижать высоту потенциального барьера перехода П₃ и вызывать встречную инжекцию электронов.

  Аналогичным образом можно рассматривать инжекцию электронов из области n2 в область p2 их появление в область n1 и встречную вторичную инжекцию дырок из области p1 в область n1. Таким образом, обе крайние области выполняют роль эммитеров, причем каждый эммитер отвечает вторичной встречной инжекцией на инжекцию другого эммитера. Этим создаются все необходимые предпосылки для развития лавинного процесса. Тем не менее лавинный процесс роста тока через систему начинается не при любом напряжение на структуре, а только при некотором достаточно большом напряжении.

  Если изменить полярность напряжения, приложенного к рассматриваемой структуре, на обратную, то переходы П₁ и П₃ окажутся смещенными в обратном направлении. Если оба эти перехода достаточно высоковольтные, то вольт-амперная характеристика будет иметь вид обратной ветви обычной диодной характеристики.

  Пока коллекторный переход работает в обратном направлении, практически все приложенное напряжение U падает на нем. Поэтому при больших значениях U следует учитывать ударную ионизацию в этом переходе. Примем  для дырок и электронов один и тот же коэффициент умножения М (чтобы не усложнять выкладки) и обозначим через a₁   и  a₃  интегральные коэффициенты передачи тока от переходов П₁ и П₃к переходу П2. Тогда ток последнего можно записать в следующем виде:

I_п2=M(Ia₁+Ia₃+I_k0)   (1)

где I_k0—сумма теплового тока, тока термогенерации и тока утечки в переходе П2.

Поскольку токи через все три перехода одинаковы и равны внешнему токуI, легко находим:

  I=MI_k0/(1-Ma)  (2)

  Здесь a=a₁—a₃суммарный коэффициент передачи тока от обоих эмиттеров к коллекторному переходу. Выражение (2) в неявном виде является вольт-амперной характеристикой динистора, так как параметр M в правой части зависит от напряжения (Ток I_k0  при том его определении, которое было дано в формуле (1), тоже зависит от напряжения. Однако учет этой зависимости наряду с зависимостью М. (U) сильно усложняет задачу. В некоторых случаях (например, если переход П2, зашунтирован небольшим заранее известным сопротивлением) можно пренебречь функцией М (U) и считать зависимость от напряжения сосредоточенной в функции I_k0 (U). В других случаях можно учесть зависимость a (U) и пренебречь функциями М (U) и I_k0 (U). Наконец, можно использовать различные ‘комбинации этих функций. Общая методика анализа при этом не меняется.). Структура выражения (2) такая же, как в случае лавинного транзистора при I_б == 0. Такое сходство вполне естественно, поскольку оба «составляющих транзистора» в динисторе (рис. 3, б) включены по схеме ОЭ с оборванной базой.

  Вольт-амперная кривая динистора вместе с его условным обозначением показана на рис. 4. Как видим, она подобна характеристике лавинного транзистора в схеме ОЭ (см. рис. 4)..Однако существенным преимуществом динисторов является то, что рабочее напряжение в области больших токов у них значительно меньше и почти не зависит от тока. Кроме того, динисторы работают без всякого предварительного смещения в цепи базы в отличие от лавинных транзисторов, у которых такое смещение необходимо (рис. 4, а). Критические точки характеристики на рис. 4, в которых r == dU/dI == 0, называют соответственно точкой прямого переключения (ПП) и точкой обратного переключения (ОП).

Рис. 4. Вольт-амперная характеристика динистора. а-начальный участок; б-полная кривая.

Происхождение отрицательного участка на характеристике динистора обусловлено той же причиной, что и в лавинном транзисторе. А именно, у обоих приборов на этом участке задан постоянный ток базы (у динистора он равен нулю). Поэтому должно выполняться соотношение dI_k = dI_э, т. е. дифференциальный коэффициент а должен быть все время равен единице. С ростом тока величина a стремится возрасти, но это возрастание предотвращается уменьшением напряжения на коллекторном переходе, т. е. ослаблением ударной ионизации. Такой же вывод следует из формулы  (2), в которых знаменатель не может быть отрицательным, и, следовательно, начиная с некоторой рабочей точки,  увеличение  интегрального коэффициента a должно сопровождаться уменьшением коэффициента M,т. е. уменьшением коллекторного напряжения.

Однако, несмотря на определенное сходство с лавинным транзистором, имеет принципиальную особенность. Эту особенность легко показать, если представить вольт-амперную характеристику в форме U(I). Подставив выражение для характеристики в области ионизации  в (2) и решив последнее относительно напряжения, получим:

U=U_M[1-(a*I+I_k0)/I]^1/n  (3)

У лавинного транзистора, у которого a< 1 при любом токе, напряжение U_k всегда имеет конечную величину. У динистора, у которого суммарный коэффициент a ==a₁+a₃ может превышать единицу, напряжение U (точнее, напряжение на коллекторном переходе) делается равным нулю при некотором конечном токе /. При еще большем токе формулы (2) и (3) становятся недействительными, так как

коллекторный переход оказывается смещенным в прямом направлении и механизм работы динистора качественно изменяется. Рассмотрим отдельные участки характеристики, показанной на рис. 4.

Начальный участок 1 характерен очень малыми токами, при которых можно считатьa@ 0. Сопротивление на этом участке весьма велико, поэтому заданной величиной всегда бывает напряжение, а ток можно найти по формуле (2).

На переходном участке 2 рост напряжения замедляется, а сопротивление резко падает. Эти изменения являются следствием увеличения коэффициента а и могут быть легко оценены с помощью выражения (3).

В конце второго участка, в точке ПП, сопротивление обращается в нуль, а затем (при заданном токе) становится отрицательным. Координаты точки прямого переключения определяются условием dU/dI=0.

Напряжение U_п.п обычно близко к величине U_m и для разных типов динисторов лежит в широких пределах от 25—50 до 1 000—2 000 в (Эти цифры характерны для серийных динисторов. Можно изготовить аналогичные приборы с рабочими напряжениями всего в несколько вольт). Ток I_п.п лежит в пределах от долей микроампера до нескольких миллиампер в зависимости от материала и площади переходов.

 На отрицательном участке 3 характеристика по-прежнему описывается формулой (3), которую, однако, можно упростить, полагая aI >I_k0. Тогда

U@U_M(1-a)^1/n   (4)

где a увеличивается с ростом тока. Дифференцируя (4) по току, получаем сопротивление на этом участке: 

  r=  —  U_M (da/dI) /  n(1-a)^[n-1]/n  (5)

Отсюда видно, что величина сопротивления должна существенно меняться с изменением тока. Характер этого изменения определяется функцией a(I) и в общем случае может быть немонотонным. Однако чаще всего сопротивление r возрастает (по модулю) с ростом тока. Средняя величина ôrô между точками ПП и ОП лежит обычно в пределах от 5—10 до 50—100 ком.

Коллекторное напряжение, уменьшаясь на участке 3, делается равным нулю в точке Н (Точка Н обозначает границу режима насыщения—режима, в котором и эмит-терные, и коллекторный переходы работают в прямом направлении.). Из формулы (3) при U = 0 получаем соотношение 

  I=I_k0/[1-a]   (6)

из которого определяется ток I_н. Поскольку этот ток несравненно больше, чем I_к0, его можно определять из условия

 a =a₁+ a₃ @ 1 (7)

 пользуясь графиками a (I).

Напряжение U_н является суммой напряжений на эмиттерных переходах, так как  U_п2= 0. Используя формулу U_Э=j_T ln(I_э/I`_э0+1+a_n(e^uk/yt-1)) при U_k=0,I_э = I_н и считая оба эмиттерных перехода одинаковыми, получаем:

U_н=2 j_T ln (I_э/I`_э0)  (8)

Это напряжение составляет несколько десятых долей вольта у германиевых динисторов и 0,5—1 в — у кремниевых.

При токеI > I_н переход П₂, будучи смещен в прямом направлении, инжектирует носители навстречу тем потокам, которые поступают от эмиттеров. Инжектируемый компонент тока I_п2 равен разности между собираемым компонентом (a₁ I_п1+a₃ I_п3)и  полным током I_п2. Поэтому если для простоты положить a₁= 0 (т. е. считать, что носители, инжектируемые переходом П₂. не доходят до эмиттеров) и принять условие U >>j_T  для всех трех переходов, то напряжение на открытом динисторе можно выразить с помощью формулы U_Э=j_T ln(I_э/I`_э0+1+a_n(e^uk/yt-1)) в виде суммы напряжений на переходах:

U=j_T[ln(I_п1/ I_э01)-ln[(a₁I_п1+a₃I_п3)- I_п2]/ I_э02+ln (I_п3/I_э03)]  (9 a)

 (токи I`_э0заменены на I_э0, так как принято a₁= 0).

Учитывая, что I_п1 = I_п2 = I_п3 = I и полагая токи I_э0 одинаковыми у всех переходов, получаем простое приближенное выражение:

U=j_T ln([I/I_э0]/[a-1])  (9 б)

Вблизи точки Н, гдеa@1, увеличение тока, а вместе с ним коэффициента а приводит к сильному увеличению разностиa — 1 и напряжение несколько уменьшается (участок 4). В точке ОП напряжение достигает минимума и в дальнейшем растет с ростом тока (участок 5) за счет падения напряжения в толстой базе (Наличие толстой базы в структуре динистора характерно для большинства реальных приборов по конструктивно-технологическим причинам. Коэффициент переноса c в такой базе существенно меньше единицы, поскольку обычно w >> L. Это обстоятельство не препятствует работе динистора, если выполняется условиеa₁+ a₃> 1. Более того, малый коэффициент переноса в толстой базе желателен, потому что при этом суммарный коэффициент a в области малых токов нарастает медленнее, а это обеспечивает большие напряжения переключения.).

Обычно параметры точек Н и ОП близки друг к другу, поэтому можно вычислять координаты точки ОП по формулам (8) и (9).

При отрицательном напряжении U переход П₂ оказывается смещенным в прямом направлении и дырки инжектируются в слой n₁, а электроны — в слой p₂. ПереходыП₁ и П₃ смещены в обратном направлении и являются в данном случае коллекторными. Таким образом, динистор в этом режиме эквивалентен двум последовательно включенным транзисторам (р-п-р и п-р-п) с оборванными базами. Напряжение пробоя в такой комбинации зависит от типа переходов П₁ и П₃ (плавные или ступенчатые), а также от материала баз.

Важной проблемой при разработке динисторов и других аналогичных приборов является обеспечение плавного изменения коэффициента а в области малых токов. Действительно, как уже отмечалось, 2-й (переходный) участок вольт-амперной кривой (рис. 4)  характерен заметной и растущей ролью слагаемого aI по сравнению с током I_k0 в формуле (3). Значит, чем медленнее увеличивается a c ростом тока, тем позднее (при больших токах) начнется 2-й участок и тем больше будет напряжение переключения, что обычно желательно в таких приборах. С этой точки зрения предпочтительным материалом для динисторов является кремний, так как у кремниевых переходов благодаря большей роли процессов генерации — рекомбинации коэффициент инжекции при малых токах близок к нулю и с ростом тока увеличивается весьма медленно. Еще одним преимуществом кремния является малая величина тока в запертом состоянии прибора. Однако, с другой стороны, кремниевые переходы характерны большей величиной прямого напряжения и большим сопротивлением слоев. Это ухудшает параметры динистора в открытом состоянии.

Рис. 5. Структура тринистора.

Чтобы ослабить зависимость a (I) при малых токах (особенно у германиевых структур), часто шунтируют эмиттерный переход небольшим сопротивлением R. Тогда значительная часть общего тока ответвляется в это сопротивление, минуя эмиттер. Тем самым эмиттерный ток, а вместе с ним и коэффициент а при прочих равных условиях уменьшаются.

В последнее время одну из баз динисторов обычно легируют золотом. Цель такого легирования — уменьшить время жизни и тем самым время переключения. При этом одновременно возрастает отношение w/L (поскольку L =(dt) ^1/2),а значит, и коэффициент a, что опять-таки способствует повышению напряжения переключения.

Тринистор. Снабдим одну из баз динистора, например п₁, внешним выводом и используем этот третий электрод для задания дополнительного тока через переход p₁-n₁ (рис. 5) (Реальные четырехслойные структуры характерны различной толщиной баз. В качестве управляющей используется тонкая база, у которой коэффициент передачиa₁ близок к единице.). Тогда получится прибор, обладающий свойствами тиратрона. Для такого прибора (тринистора) принята та же терминология, что и для обычного транзистора: выходной ток называется коллекторным, а управляющий — базовым. Эмиттером считается слой, примыкающий к базе, хотя с физической точки зрения эмиттером является и второй внешний слой (в нашем случае п₂). Условное обозначение тринистора вместе с семейством характеристик показано на рис. 6. Как видим, увеличение управляющего тока I_б приводит прежде всего к уменьшению напряжения прямого переключения. Кроме того, несколько возрастает ток прямого переключения, а ток обратного переключения уменьшается.В результате отдельные кривые с ростом тока I_б как бы «вписываются» друг в друга вплоть до полного исчезновения отрицательного участка (такую кривую называют спрямленной характеристикой).

Элементарный анализ тринистора можко провести, исходя из формулы (1), в которой нужно положить I_п3 = I_п2 = I_k  и I_п1 = I_k + I_б. Тогда вместо формулы (2) получим для тока I_k более общее выражение 

I_k = (MI_k0+(Ma₁)I_б)/(1-Ma)  (10)

Здесь по-прежнему  a =a₁+ a₃ — суммарный коэффициент передачи, в котором составляющая a₃ является функцией тока I_k, а составляющаяa₁ — функцией суммы токов I_k + I_б. Задавая положительный ток I_б, мы тем самым задаем начальное значение коэффициента a₁ (при I_k ==0). Поэтому любому току I_k будет соответствовать большее значение a, а значит, и большее значение а, чем при I_б = 0. 

Рис. 6. Вольт-амперные характеристики тринистора при положительном токе базы.

Решая (10) относительно M и  используя выражение для характеристики в области ионизации, не-. трудно представить вольт-амперные характеристики тринистора в форме U_к (I_к):

U_к =U_m[(1- a I_к + I_к0 +a₁I_б)/ I_к]^1/n  (11)

В частном случае, при I_б = 0, получается характеристика динистора (3). Выражение (11) ясно показывает, что данному току I_к соответствует тем меньшее напряжение U_k, чем больше ток I_б (рис.6). Рассмотрим отдельные участки этого семейства.

На начальном участке мы имеем по существу семейство характеристик обычного транзистора в схеме ОЭ.

Координаты точек прямого переключения определяются, как и в динисторе, условием dU_k/dI_k, == 0. Анализ показывает, что ток I_п.п возрастает с увеличением тока базы.

На рис. 7 показана пусковая характеристика тринистора, т. е. зависимость U_п.п(I_б).

Координаты точки Н, в которой напряжение на коллекторном переходе П₂ падает до нуля, определяются условием U_k = 0 в формуле (11).

Так же как в динисторе, можно в этой точке считать a@ 1 и определять ток I_н из условия

a=a₁(I_н + I_б)+ a₃(I_н)==1.  (12)

Отсюда видно, что увеличение тока I_б, а значит, и коэффициента a₁сопровождается уменьшением коэффициента a₃, а значит, и тока I_н.Соответственно несколько меньше будет и ток I_o.п в точке обратного переключения.

Параметры тринистора в открытом состоянии практически не отличаются от параметров динистора, поскольку токI_k в этой области значительно больше тока I_б, и поэтому токи обоих крайних переходов почти одинаковы.

Рис. 7. Пусковая характеристика тринистора

До сих пор мы рассматривали кривые с параметром I_б>0. При этом подразумевалось, что источник базового тока представляет собой э. д. с. E_б<О, включенную последовательно с сопротивлением R_б (см. рис. 6). В частном случае, при I_б=0, можно было считать E_б = 0; r_б = ¥  . Теперь рассмотрим работу тринистора в условиях обратного смещения (E_б> 0) (рис. 8). Пусть э. д. с. E_б  достаточно велика и эмиттерный переход заперт. Тогда тринистор превращается в транзистор п₁-р₂-п₂ (с оборванной базой p₂), который включен последовательно с сопротивлением R_б и питается напряжением E_б+ U_k. Коллекторный ток при таком включении будет током транзистора в схеме ОЭ с оборванной базой:

  I_k=MI_k0/(1-Ma₃)

где a₃ — коэффициент передачи тока от перехода П₃ к переходу П₂. Реальное запирающее смещение на эмиттерном переходе будет меньше, чем э. д. с. E_б, на величину I_k R_б.С ростом токаI_k смещение будет уменьшаться, и при некотором токе I₀, когда E_б -I₀R_б = 0, эмиттерный переход отопрется. После этого базовый ток будет иметь неизменную отрицательную величину:

Рис. 8. Вольт-амперные характеристики тринистора при отрицательном токе базы.

I_б= -I₀= -E_б/R_б   (13) 

которую можно считать параметром соответствующей характеристики. Если в формуле (11) положить  a₁=0 и a=a₃ и подставить I_k = I₀, можно получить напряжение отпирания эмиттерного перехода:

U₀=U_M  [1-(a₃ I₀+ I_k0)/ I₀]^1/n  (14)

Из формулы (13) видно, что ток I₀, равный параметру кривой (току I_б), возрастает вместе с модулем параметра. Что касается напряжения U₀, то оно несколько увеличивается.

Ток обратного переключения можно найти из уравнения (12), если считать I_н@I_о,п В случае малых отрицательных токов базы ток I_о,п  заметно больше тока I₀@ôI_бô. При больших токахôI_бôэта разница уменьшается. Отношение I_о,п/ôI_бô можно назвать коэффициентом усиления при выключении; он определяется .величиной а₁/(а-1) и в обычных тринисторах не превышает (1). Очевидно, что с точки зрения управляемости при запирании суммарный коэффициент передачи а не следует делать намного большим единицы.

На рис. 9, а показана типичная схема включения тринистора, а на рис. 9, б — ее рабочий цикл. Пусть E_k<U_п,по. Тогда в запертом состоянии и при токе I_б = 0 рабочей точкой будет точка а. Увеличивая ток I_б до значения I_б1, мы вызовем скачкообразный переход рабочей точки из положения a₁ в положение b. В этом открытом состоянии тринистора падение напряжения на нем составляет всего лишь около 1 в, как и в динисторе. Поэтому ток нагрузки практически равен E_k/R_k. Для того чтобы запереть тринистор, т. е. вернуться в точку а,  нужно либо уменьшить рабочий ток до величины I_k <I_o.п

Рис 9. Типовая схема включения тринистора (а) и ее рабочий цикл (б)

(путем понижения питающего напряжения), либо задать в базу отрицательный импульс тока. Оба случая иллюстрируются пунктирными линиями на рис. 9, б.

В первом случае рабочая точка скачком переходит из положения b₁ в положение   a₂, а затем (после восстановления Э. Д. С. E_k) — в исходную точку а. Во втором случае из точки b происходит скачок в точку a₃, а затем (по окончании запирающего импульса) возвращение в точку а. Первый путь известен из тиратронной техники, второй специфичен для тринистора, так как тиратрон нельзя погасить со стороны сетки. Правда, базовый ток «гашения» в тринисторе оказывается сравнительно большим из-за малого коэффициента усиления при выключении.

Основная тенденция при разработке современных тринисторов состоит в повышении рабочих токов и, напряжений с тем, чтобы заменить соответствующие газоразрядные приборы (газотроны и тиратроны). В настоящее время рабочие токи тринисторов лежат в пределах 1 000— 2 000 а, а рабочие напряжения — в пределах 2—3 кв. При прочих равных условиях динисторы и тринисторы значительно превосходят газоразрядные приборы по коэффициенту полезного действия, а также по габаритам, весам и сроку службы.

Мощные тринисторы используются в качестве контакторов, коммутаторов тока, а также в преобразователях постоянного напряжения, инверторах и выпрямительных схемах с регулируемым выходным напряжением.

Времена переключения у тринисторов значительно меньше, чем у тиратронов. Даже у мощных приборов (с токами в десятки ампер и больше) время прямого переключения составляет около 1 мксек,а время обратного переключения не превышает 10—20-мксек. Следует заметить, что наряду с конечной длительностью фронтов напряжения и тока имеют место задержки фронтов по отношению к моменту подачи управляющего импульса.

  Наряду с мощными тринисторами разрабатываются и маломощные высокочастотные варианты. В таких приборах время прямого переключения может составлять десятки, а время обратного переключения — сотни наносекунд. Столь высокое быстродействие обеспечивается малой толщиной слоев и наличием электрического поля в толстой базе. Маломощные быстродействующие тринисторы используются в различных спусковых и релаксационных схемах.

© Реферат плюс

Тиристор-полупроводниковый транзистор, Реферат заказан в СТУДЕНТ ЦЕНТР



Тири?стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с четырёхслойной структурой р-n-p-n-типа, обладающий в прямом направлении двумя устойчивыми состояниями — состоянием низкой проводимости (тиристор заперт) и состоянием высокой проводимости (тиристор открыт). В обратном направлении тиристор обладает только запирающими свойствами. Т.е тиристор — это управляемый динистор, или своего рода ключ, который управляет мощной силовой частью при подаче слабых управляющих импульсов. Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществляется внешним воздействием на прибор: либо воздействие напряжением (током), либо светом (фототиристор). Тиристор имеет нелинейную разрывную вольтамперную характеристику (ВАХ)

Устройство тиристора

Рис. 1. Схемы тиристора: a) Основная четырёхслойная p-n-p-n структура b) Диодный тиристор с) Триодный тиристор.

Основная схема тиристорной структуры представлена на рис. 1. Она представляет собой четырёхполюсный p-n-p-n прибор, содержащий три последовательно соединённых p-n перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою — катодом. В общем случае p-n-p-n прибор может иметь два управляющих электрода (базы), присоединённых к внутренним слоям. Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором (или динистором). Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором (или просто тиристором).

ВАХ тиристора (с управляющими электродами или без них) приведена на рис 2. Она имеет несколько участков:

Между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание.

В точке 1 происходит включение тиристора.

Между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости).

В точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток Ih.

Участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора.

Участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.

По типу нелинейности ВАХ тиристор относят к S-приборам.

Два основных фактора ограничивают режим обратного пробоя и прямого пробоя:

-Лавинный пробой.

-Прокол обеднённой области.

Режим обратного запирания

В режиме обратного запирания к аноду прибора приложено напряжение, отрицательное по отношению к катоду; переходы J1 и J3 смещены в обратном направлении, а переход J2 смещён в прямом (см. рис. 3). В этом случае большая часть приложенного напряжения падает на одном из переходов J1 или J3 (в зависимости от степени легирования различных областей). Пусть это будет переход J1. В зависимости от толщины Wn1 слоя n1 пробой вызывается лавинным умножением (толщина обеднённой области при пробое меньше Wn1) либо проколом (обеднённый слой распространяется на всю область n1, и происходит смыкание переходов J1 и J2).

Режим прямого запирания

При прямом запирании напряжение на аноде положительно по отношению к катоду и обратно смещён только переход J2. Переходы J1 и J3 смещены в прямом направлении. Большая часть приложенного напряжения падает на переходе J2. Через переходы J1 и J3 в области, примыкающие к переходу J2, инжектируются неосновные носители, которые уменьшают сопротивление перехода J2, увеличивают ток через него и уменьшают падение напряжения на нём. При повышении прямого напряжения ток через тиристор сначала растёт медленно, что соответствует участку 0-1 на ВАХ. В этом режиме тиристор можно считать запертым, так как сопротивление перехода J2 всё ещё очень велико. По мере увеличения напряжения на тиристоре снижается доля напряжения, падающего на J2, и быстрее возрастают напряжения на J1 и J3, что вызывает дальнейшее увеличение тока через тиристор и усиление инжекции неосновных носителей в область J2. При некотором значении напряжения (порядка десятков или сотен вольт), называется напряжением переключения VBF (точка 1 на ВАХ), процесс приобретает лавинообразный характер, тиристор переходит в состояние с высокой проводимостью (включается), и в нём устанавливается ток, определяемый напряжением источника и сопротивлением внешней цепи.

2.Полевой транзистор — полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом.

Протекание в полевом транзисторе рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), поэтому такие приборы часто включают в более широкий класс униполярных электронных приборов (в отличие от биполярных).

Схемы включения полевых транзисторов

Полевой транзистор можно включать по одной из трех основных схем: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).

На практике чаще всего применяется схема с ОИ, аналогичная схеме на биполярном транзисторе с ОЭ. Каскад с общим истоком даёт очень большое усиление тока и мощности. Схема с ОЗ аналогична схеме с ОБ. Она не даёт усиления тока, и поэтому усиление мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме ОИ. Каскад ОЗ обладает низким входным сопротивлением, в связи с чем он имеет ограниченное практическое применение.

Классификация полевых транзисторов

По физической структуре и механизму работы полевые транзисторы условно делят на 2 группы. Первую образуют транзисторы с управляющим р-n переходом или переходом металл — полупроводник (барьер Шоттки), вторую — транзисторы с управлением посредством изолированного электрода (затвора), т. н. транзисторы МДП (металл — диэлектрик — полупроводник).

Транзисторы с управляющим p-n переходом

Рис. 1. Устройство полевого транзистора с управляющим p-n переходом

Полевой транзистор с управляющим p-n переходом — это полевой транзистор, затвор которого изолирован (то есть отделён в электрическом отношении) от канала p-n переходом, смещённым в обратном направлении.

Такой транзистор имеет два невыпрямляющих контакта к области, по которой проходит управляемый ток основных носителей заряда, и один или два управляющих электронно-дырочных перехода, смещённых в обратном направлении (см. рис. 1). При изменении обратного напряжения на p-n переходе изменяется его толщина и, следовательно, толщина области, по которой проходит управляемый ток основных носителей заряда. Область, толщина и поперечное сечение которой управляется внешним напряжением на управляющем p-n переходе и по которой проходит управляемый ток основных носителей, называют каналом. Электрод, из которого в канал входят основные носители заряда, называют истоком. Электрод, через который из канала уходят основные носители заряда, называют стоком. Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором.

Электропроводность канала может быть как n-, так и p-типа. Поэтому по электропроводности канала различают полевые транзисторы с n-каналом и р-каналом. Все полярности напряжений смещения, подаваемых на электроды транзисторов с n- и с p-каналом, противоположны.

Управление током стока, то есть током от внешнего относительно мощного источника питания в цепи нагрузки, происходит при изменении обратного напряжения на p-n переходе затвора (или на двух p-n переходах одновременно). В связи с малостью обратных токов мощность, необходимая для управления током стока и потребляемая от источника сигнала в цепи затвора, оказывается ничтожно малой. Поэтому полевой транзистор может обеспечить усиление электромагнитных колебании как по мощности, так и по току и напряжению.

Таким образом, полевой транзистор по принципу действия аналогичен вакуумному триоду. Исток в полевом транзисторе подобен катоду вакуумного триода, затвор — сетке, сток — аноду. Но при этом полевой транзистор существенно отличается от вакуумного триода. Во-первых, для работы полевого транзистора не требуется подогрева катода. Во-вторых, любую из функций истока и стока может выполнять каждый из этих электродов. В-третьих, полевые транзисторы могут быть сделаны как с n-каналом, так и с p-каналом, что позволяет удачно сочетать эти два типа полевых транзисторов в схемах.

От биполярного транзистора полевой транзистор отличается, во-первых, принципом действия: в биполярном транзисторе управление выходным сигналом производится входным током, а в полевом транзисторе — входным напряжением или электрическим полем. Во-вторых, полевые транзисторы имеют значительно большие входные сопротивления, что связано с обратным смещением p-n-перехода затвора в рассматриваемом типе полевых транзисторов. В-третьих, полевые транзисторы могут обладать низким уровнем шума (особенно на низких частотах), так как в полевых транзисторах не используется явление инжекции неосновных носителей заряда и канал полевого транзистора может быть отделён от поверхности полупроводникового кристалла. Процессы рекомбинации носителей в p-n переходе и в базе биполярного транзистора, а также генерационно-рекомбинационные процессы на поверхности кристалла полупроводника сопровождаются возникновением низкочастотных шумов.

Области применения полевых транзисторов

Значительная часть производимых в настоящий момент полевых транзисторов входит в состав КМОП-структур, которые строятся из полевых транзисторов с каналами разного (p- и n-) типа проводимости и широко используются в цифровых и аналоговых интегральных схемах.

За счёт того, что полевые транзисторы управляются полем (величиной напряжения приложенного к затвору), а не током, протекающим через базу (как в биполярных транзисторах), полевые транзисторы потребляют значительно меньше энергии, что особенно актуально в схемах ждущих и следящих устройств, а также в схемах малого потребления и энергосбережения (реализация спящих режимов).

Выдающиеся примеры устройств, построенных на полевых транзисторах, — наручные кварцевые часы и пульт дистанционного управления для телевизора. За счёт применения КМОП-структур эти устройства могут работать до нескольких лет, потому что практически не потребляют энергии.

Грандиозными темпами развиваются области применения мощных полевых транзисторов. Их применение в радиопередающих устройствах позволяет получить повышенную чистоту спектра излучаемых радиосигналов, уменьшить уровень помех и повысить надёжность радиопередатчиков. В силовой электронике ключевые мощные полевые транзисторы успешно заменяют и вытесняют мощные биполярные транзисторы. В силовых преобразователях они позволяют на 1-2 порядка повысить частоту преобразования и резко уменьшить габариты и массу энергетических преобразователей. В устройствах большой мощности используются биполярные транзисторы с полевым управлением (IGBT) успешно вытесняющие тиристоры. В усилителях мощности звуковых частот высшего класса HiFi и HiEnd мощные полевые транзисторы успешно заменяют мощные электронные лампы, обладающие малыми нелинейными и динамическими искажениями.

«Тиристоры. Разработка тиристорного преобразователя», Математика, химия, физика

Для расчета среднего тока тиристоров определим номинальный ток двигателя.

.

Теперь определим средний ток тиристора.

.

где — схемный коэффициент ([3], табл. 1−20).

Максимальная величина обратного напряжения ([2], стр. 71).

.

где: отношение максимального обратного напряжения на вентиле к выпрямленной ЭДС ([2], табл. 2.1;

— коэффициент запаса ([2], стр. 67) (29, «https://ukrmova.com.ua»).

Поскольку кратковременный допустимый ток через тиристор не должен превышать 15-кратного значения номинального тока ([2], стр. 71), рассчитаем ток при коротком замыкании на стороне постоянного тока.

.

Таким образом, номинальный ток тиристора должен удовлетворять условию.

.

По табл. 2 [7] по прямому току открытого состояния и обратному напряжению выбираем тиристор 2Т123₂₀₀_4 с параметрами, приведенными в таблице 2.2.

Таблица 2.2. Параметры тиристора.

Параметр	Значение.
Максимальный ток открытого состояния, А.
Температура корпуса, єC.
Наибольшее мгновенное значение обратного напряжения и напряжения в закрытом состоянии, В.
Наибольший импульсный ток в открытом состоянии, А.
Наибольшее значение скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии ,.	200…1000.
Наибольшее значение скорости нарастания тока в открытом состоянии ,.
Прямое падение напряжения, В.	1,9.
Максимальная температура перехода, єC.
Ток включения, мА.	;
Ток удержания, мА.
Отпирающий постоянный ток управления, мА.
Отпирающее постоянное напряжение управления, В.	3,5.
Время включения, мкс.	;
Время выключения, мкс.	100…500.

Исследование вольтамперных характеристик динистора и тиристора

Цель работы: Исследование вольтамперных характеристик динистора и тиристора, определение их параметров.

1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Тиристорами называются полупроводниковые приборы, имеющие три и более р-n-перехода, вольт-амперная характеристика которых имеют участок отрицательного диф­ференциального сопротивления, которые могут переключаться  из закрытого состояния в открытое и наоборот, т.е. имеющие  два устойчивых состояния.

Тиристор, имеющий два вывода, через которые протекает ток, называется диодным тиристором или динистором. Тиристор, имеющий два основных и один управляющий вывод, называется триодным тиристором – тринистором. Их вольтамперные характеристики имеют S-образную форму. В одном состоянии тиристор имеет высокое сопротивление и малый ток (закрытое или выключенное состояние), в другом – низкое сопротивление и большой ток (открыто или включенное состояние). Тиристоры с успехом можно использовать в ключевом режиме.

 

В настоящее время промышленностью выпускается большое число типов тиристоров с различными характеристиками управления, способных коммутировать токи от единиц миллиампер  до 10000 А при напряжениях, превышающих 10000 В.

Основная схема тиристорной структуры показана на рис 1.а, и его условное обозначение на рис 1.б. Тиристор представляет собой четырехслойный полупроводниковый  p-n-p-n прибор, содержащий три последовательно соединенных p-n перехода П1, П2, П3. Контакт к внешнему р-слою называется анодом, контакт к внешнему n-слою – катодом, крайние области называются эмиттерами, области n1, р2 – базами. Переход П2 называется коллекторным. Прибор может быть без управляющего электрода (динистор) или иметь один или два таких электрода, подсоединяемых к внутренним р-, n-областям (как на рис.1.).

Если к аноду р1 подключить отрицательный полюс внешнего источника питания а к аноду n2 – положительный (обратное включение), то переходы П1 и П3 будут смещены в обратном направлении и ток через структуру будет равен току обратно смещенных p-n-переходов, т.е. очень мал.

Рис.1. Структура  тиристора (а) и его условное обозначение (б).

Если к аноду р1 подключить положительный полюс внешнего источника питания, а к катоду n2 – отрицательный (прямое включение), то переходы П1 и П3 будут смещены в прямом направлении, а переход П2 – в обратном. При этом можно считать, что почти все внешнее приложенное напряжение падает на закрытом коллекторном переходе П2. При увеличении внешнего на­пряжения происходит увеличение напряжения и на эмиттерных переходах П1 и П2, что вызывает увеличение инжекции неосновных носителей в р- и n-базу. При этом дырки, инжектированные из р-эмиттера в n-базу, диффундируют к коллекторному переходу и перебрасываются им в р-базу. Дальнейшему прохождению дырок по тиристорной структуре препятствует электрическое поле второго эмиттерного перехода. Поэтому в р-базе происходит накопление положительного избыточного заряда. Аналогично накапливается избыточный отрицательный заряд в n-базе за счет попадания в нее электронов, инжектированных n-эмиттером. Процесс накопления зарядов в базах n- и р-типа приводит к снижению потенциального барьера коллекторного перехода П2 и сопровождается некоторым увеличением тока, проходящего через динистор (или тиристор при токе управляющего электрода равном нулю). Практически все приложенное напряжение будет падать  на коллекторном переходе П2.

При напряжении на динисторе uвкл переход П2 оказывается в режиме когда потенциальный барьер коллекторного перехода почти полностью исчезает, сопротивление тиристора резко уменьшается, а ток резко увеличивается. На ВАХ этому процессу соответствует участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением (см. рис.2, кривая Iу=0). После этого  ВАХ  тиристора аналогична характеристике диода, смещенного в прямом направлении, т.е. ток резко возрастает с увеличением напряжения.

При этом падение напряжения на динисторе резко уменьшается и становится равным сумме напряжений на трех электронно-дырочных переходах, смещенных в прямом направлении, и составляет единицы вольт. Поэтому, чтобы не произошло разрушения структуры динистора, при его включении последовательно с ним обязательно должна включаться нагрузка Rн, на сопротивление ко­торой будет падать почти все напряжение питания Е. Величина тока, проходящего через динистор во включенном состоянии, определяется сопротивлением нагрузки  Rн и напряжением питания Е:

I = E/Rн

Динистор в открытом находится до тех пор, пока проходящий через него ток поддерживает в базах избыточные заряды, обеспечивающие режим насыщения коллекторного перехода. Если ток, проходящий через динистор, уменьшить до некоторой величины Iвыкл,

то процесс рекомбинации зарядов в базах начнет преобладать над процессом накопления, коллекторный р-n-переход выйдет из режима насыщения и окажется включенным в обратном направлении, сопротивление его возрастет, ток уменьшится, произойдет перераспределение напряжений, инжекция из эмиттеров уменьшится и динистор перейдет в закрытое состояние.

Для определения тока, протекающего через диодный тиристор, часто используют двухтранзисторную модель рис.3. Так как коллекторный p-n-переход смещен в обратном направлении, то такую структуру легко можно представить в виде комбинации двух транзисторов разной электропроводности с общим коллекторным переходом П2 соединенных между собой так, как показано на рис.3. Ток в цепи определяется током коллекторного  перехода П2. Он однозначно зависит от потока дырок из эмиттера транзистора р-п-р-типа и потока электронов из эмиттера транзистора п-р-п- типа, а также от обратного тока р-п-перехода.

Рис.3.Двухтранзисторнная модель тиристора.

Тринистор отличается от динистора наличием третьего вывода от базовой области. Это позволяет путем подачи на него напряжения управлять величиной напряжения включения. Поэтому тринисторы в отличие от динисторов иногда называют управляемыми переключателями.

Управляющий электрод (УЭ) может быть подведен к любой из баз тринистора. Внешне это выразится лишь в выборе нужной полярности источника напряжения управляющего электрода. С ростом управляющего тока напряжение включения Uвкл уменьшается, так как появляется дополнительная инжекция носителей заряда. Полярность подачи управляющего напряжения: » + » к р-области или » – » к n-области. Если через управляющий электрод тиристора не протекает ток управления, то его вольтамперная характеристика идентична вольтамперной характеристике динистора. Когда ток управления достигает определенной величины, тиристор будет открыт при любом положительном напряжении. Это значение управляющего тока называется током спрямления Iспр.

Таким образом, перевести тиристор в открытое (проводящее) состояние можно, либо подав на него напряжение включения, либо ток управления равный току спрямления. После открытия тиристора управляющий электрод перестает оказывать на него воздействие. Поэтому для включения тиристора достаточно кратковременного прохождения тока в цепи управляющего электрода (τиу ≈10 мкс). Запуск тиристора может быть также осуществлен импульсом света, поданного в плоскость перехода П2. При этом  возрастает обратный ток перехода за счет фотовозбужденных электронно-дырочных пар. Такой способ запуска используется в фототиристорах, когда импульс света включает силовую цепь, осуществляя гальваническую развязку управляющей и силовой цепи.

В связи с тем, что после открытия тиристора его сопротивление резко уменьшается, то ток через тиристор многократно возрастает, что может привести к выходу тиристора из строя. Для ограничения тока последовательно с тиристорам включают нагрузочный резистор, который ограничивает ток в цепи (его часто называют ограничивающим).

Ток и напряжение цепи управления имеют небольшую величину, а ток в анодной цепи может достигать сотен ампер при анодных напряжениях от нескольких десятков до нескольких тысяч вольт. Поэтому коэффициент усиления по мощности у тринисторов достигает величины порядка 104-105.

Так как тиристоры имеют два устойчивых состояния и низкую мощность рассеяния в этих состояниях, то, в первую очередь, они используются как бесконтактные переключатели, причем ток в цепи управления на несколько порядков меньше коммутируемого. Тиристоры широко используются в регулируемых выпрямителях, преобразователях, схемах защиты. Отрицательное дифференциальное сопротивление тиристоров и динисторов используется для создания релаксационных генераторов импульсов напряжения прямоугольной и треугольной формы.

1.2. Основные параметры тиристоров

1.Напряжение включения (переключения) Uвкл. (десятки – сотни В).

2.Напряжение в открытом состоянии – падение напряжения на тиристоре в открытом состоянии Uос (1-3 В).

3.Обратное напряжение Uобр. – напряжение, при котором тиристор может работать длительное время без нарушения его работоспособности (единицы – тысячи В).

4.Запирающее напряжение на управляющем электроде Uуз – напряжение, обеспечивающее требуемое значение запирающего тока управляющего электрода (единицы – десятки В).

5.Ток в открытом состоянии Iос максимальное значение тока открытого тиристора (сотни мА – сотни А).

6.Ток удержания Iуд. (десятки – сотни мА).

7.Обратный ток Iобр. (доли мА).

8.Отпирающий ток управления Iу от – наименьший ток управляющего электрода, необходимый для включения тиристора (десятки мА).

9.Время включения tвкл- время с момента подачи отпирающего импульса до момента, когда напряжение на тиристоре уменьшится до 0.1 своего начального значения (мкс-десятки мкс).

10.Время выключения tвык- минимальное время, в течение которого к тиристору должно прикладываться запирающее напряжение (десятки – сотни мкс).

11.Рассеиваемая мощность Р (единицы – десятки Вт).

Обозначения тиристоров состоят из шести элементов. Первый элемент – буква, указывающая исходный материал полупроводника; второй – буква Н для динисторов, У – для тиристоров; третий – цифра, определяющая назначение прибора; четвертый и пятый – порядковый номер разработки; шестой – буква, определяющая технологию изготовления.

2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА

Функциональная схема макета приведена на рис.4. Она состоит из двух независимых друг от друга частей:

Часть 1 – схема для снятия вольтамперных характеристик тиристора и динистора с использованием тиристора КУ 202.

Часть 2 – схема применения динистора (генератор импульсов пилообразного напряжения, собранный на динисторе КН – 102).

Рис.4. Функциональная схема лабораторного макета.

Лабораторный макет состоит из унифицированного корпуса, в который вмонтирован сменный блок с лабораторной работой. На передней панели корпуса расположены: кнопки пяти переключателей, служащие для коммутации: ручки четырех переменных резисторов, используемых для измерения токов и напряжения; головка миллиамперметра, предназначенного для измерения Iа тиристора (динистора) и Iупр тиристора.

На панели сменного блока приведена блок – схема лабораторной работы и вмонтированы гнезда для подключения измерительных приборов.

Переключатель S1 служит для подключения к управляющему электроду исследуемого тиристора генератора Iупр или диода.

Переключатель S2 не задействован.

Переключатель S3 подключает генератор анодного тока тиристора (динистора) к генератору пилообразного напряжения G2 , при работе в ”автоматическом режиме” (просмотр вольтамперных характеристик тиристора и динистора на экране осциллографа) или генератора постоянного напряжения G1 , при работе ”в ручном режиме” (снятие вольтамперных характеристик тиристора и динистора по точкам).

Переключатели S4 и S5 служат для коммутации.

С помощью переключателей S4 и S5 миллиамперметр макета используется для измерения Iупр ,когда переключатель S1 нажат, а все другие отжаты, или для измерения Ia, когда переключатели S4 и S5.

R1 служит для изменения величины напряжения генератора G1.

R2 ” грубо ” и R3 ”точно ” изменяют величину Iупр.

R4 служит для изменения величины анодного напряжения динистора в схеме применения.

10 шт./лот, Тиристоры Z0107 mn Z7M SOT 223 Z0107 Z0107 M 27M Triac, новые оригинальные|Интегральные схемы|

информация о продукте

Характеристики товара

• Название бренда: BXV
• Происхождение: Китай
• Состояние: Новый
• Тип: Other
• Номер модели: Z0107MN
• Применение: Other
• Рабочая температура: international standard
• Напряжение электропитания: international standard
• Мощность рассеивания: international standard
• Упаковка: Other
• Индивидуальное изготовление: Да

| Вольтамперная характеристика тиристора | Fiziku5

Рисунок 3.4.3. Вольтамперная характеристика тиристора.

Если в любой схеме выпрямителя заменить диоды тиристорами и в нужные моменты времени подавать на их управляющие электроды сигналы, то получим управляемый выпрямитель. Рассмотрим работу наиболее простого однофазного однополупериодного управляемого выпрямителя. Его схема представлена на рис.3.4.4 при разомкнутом переключателе SA1.

Рисунок 3.4.4

Выпрямитель питается от трансформатора TV напряжением U2b к которому подключены последовательно соединенные тиристор VS2 и нагрузка RH. Блок СИФУ позволяет сдвигать управляющий импульс Uу2 по отношению к анодному напряжению на угол α=0…180 эл. град и таким образом регулировать величину анодного тока тиристора от максимального значения до нуля, а, следовательно, и постоянную составляющею напряжения на нагрузке Udα от максимального значения Ud до нуля. Принцип работы выпрямителя поясняют временн҆ые диаграммы напряжений в зависимости от заданных углов управления (0, 90, и 180) при которых отпираются тиристоры. Диаграммы представлены на рис. 3.4.5.

Рисунок 3.4.5

Включением переключателя SA1 получаем схему однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя с нулевой точкой. В ней СИФУ кроме импульсов Uу2 подает импульсы Uу1, сдвинутые относительно Uу2 на 180 эл. град, на тиристор VS1. В этом случае напряжение на нагрузке будет в два раза больше по сравнению с напряжением однополупериодного выпрямителя.

При плавном изменении угла α будет изменяться время работы (открытия) тиристоров и соответственно величина выпрямленного напряжения, среднее значение которого определяется выражением:

Udα =Ud* ,

где Ud — напряжение холостого хода выпрямителя при α = 0.

Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения в цепи нагрузки от угла управления Udα=f(α) называется регулировочной характеристикой. На рис. 15.3 приведена регулировочная характеристика рассматриваемой схемы для случая чисто активной нагрузки:

Рисунок 3.4.6

При увеличении тока нагрузки Idα среднее значение выпрямленного напряжения Udα будет уменьшаться из-за увеличения падения напряжения на активном сопротивлении обмоток трансформатора и открытом тиристоре. Зависимость Udα=f(Idα) называется внешней характеристикой управляемого выпрямителя. Вследствие того, что потери напряжения в выпрямителе не зависят от угла управления, внешние характеристики управляемого выпрямителя при различных углах α имеют постоянный наклон (рис. 3.4.7).

Рисунок 3.4.7

4. Порядок выполнения работы

При исследовании управляемого выпрямителя используется двухлучевой осциллограф, мультиметры в режиме измерения тока и напряжения и вольтметр магнитоэлектрической системы. Подготовить приборы к работе установив нужные пределы измерения и режимов работы осцилографа, подключить их к схеме модуля.

Установить на СИФУ регулятор угла управления α в крайнее левое положение, а нагрузку RH – в среднее положение. Включить тумблер «Питание», при этом загорается светодиод.

4.1. Исследование работы схемы однополупериодного управляемого
выпрямителя при активной нагрузке.

Отключить переключатель SA1. Для значений угла управления α = 0, а затем α=90 и α=180 измерить вольтметром магнитоэлектрической системы среднее значение выпрямленного напряжения U da и записать их на временные диаграммы.

4.1.1.  Подключить первый канал осциллографа к среднему и правому выводам вторичной обмотки трансформатора причем общий провод соединить со средней точкой обмотки. Получить устойчивое изображение сигнала напряжения питания силовой части схемы u2b.

4.1.2.  Вместо амперметра установить перемычку. Подключить к ней общий провод второго канала осциллографа, а его сигнальный провод соединить с нижним (по схеме) выводом нагрузки RH. Получить устойчивое изображение напряжения на нагрузке udα. Зарисовать (сфотографировать) осциллограммы напряжений питания u2b и напряжения на нагрузке udα.

4.1.3.  Подключить общие провода первого и второго каналов осциллографа к катоду тиристора VS2. Сигнальный провод первого канала соединить с верхним (по схеме) выводом нагрузки RH. Сигнальный провод второго канала подключить к управляющему электроду тиристора VS2. Зарисовать (сфотографировать) осциллограммы напряжения на нагрузке udα и на управляющем электроде тиристора Uy2.

Пункты 4.1.1, 4.1.2 и 4.1.3 выполнить для углов управления 0, 90 и 180 эл. град. При снятии осциллограмм должна быть нажата клавиша осциллографа «~ « и клавиша «От сети» синхронизации развертки. Все осциллограммы необходимо рисовать в одном масштабе, совместив их все по оси времени, с указанием масштаба.

4.2. Снять и построить регулировочную характеристику Udα=f(α) двухполупериодного управляемого выпрямителя при минимальной нагрузке (наибольшем значении сопротивлении RH). Для этого установить переключатель SA2 в положение 1, переключатель SA1 включить, подключить осциллограф параллельно нагрузке и получить на экране устойчивое изображение. Определить масштаб длительности в угловых единицах по формуле:

тα = 180°/nr,

где пr — число делений по горизонтали на экране осциллографа, соответствующее половине периода, то есть углу 180°.

Вращая регулятор α, поочередно установить углы управления тиристором равными 0, 45, 90, 135 и 180 эл. град, которые соответствуют количеству клеточек горизонтальной оси х экрана осциллографа: n0=0/mα. n45=45/ mα. n90=90/ mα. n135=135/ mα и n180=180/ mα (их рассчитать). Для каждого угла измерять вольтметром магнитоэлектрической системы напряжение на нагрузке Uda. Количество клеточек и соответствующее напряжение на нагрузке Udа занести в табл. 3.4.2.

Таблица 3.4.2

Количество клеточек, шт
Угол управления, эл. град	0	45	90	135	180
Напряжение Udа, В

Пример установки заданого угла управления

Рисунок 3.4.8

4.3.  Снять и построить внешние характеристики Uda=f(Idα) однополупериодного и двухполупериодного управляемого выпрямителя при значениях угла управления α = 0 и α=90. Для этого установить регулятором СИФУ по осциллографу соответствующее значение α и, изменяя переключателем SA2 значение сопротивления нагрузки RH от максимального значения до минимального, измерить и занести 3 точки характеристики для однополупериодного выпрямителя (переключатель SA1 отключен) в табл.3.4.3 и для двухполупериодного выпрямителя (переключатель SA1 включен) в табл.3.4.4. По данным таблиц построить графики.

Таблица 3.4.3 — однополупериодный выпрямитель

Таблица 3.4.4 — двухполупериодный выпрямитель

5.  Содержание отчета

а) наименование, цель работы и краткая теория, экспериментально проверяемая в работе

б) привести электрическую схему управляемого выпрямителя и все заполненные таблицы;

в) привести для однополупериодной схемы для углов управления 0, 90 и 180 эл. град. осциллограммы напряжений: 1) питания u2b и на нагрузке udα, 2) на нагрузке udα и на управляющем электроде тиристора Uy2. Изобразить на осциллограммах напряжение Udα и сравнить их с рис. 3.4.5;

г) привести экспериментально снятую для двухполупериодного выпрямителя регулировочную характеристику =f();

тиристор% 20 табличка с техническими данными и примечания к применению

2002 — Симистор к 220 Аннотация: Тиристорный симистор 400 В 16 А TRIAC 25 А 600 В симистор 600 В 25 А симистор 400 В 25 А Симистор 3 А 600 В симистор 10 А Тиристор 400 В 3 А 600 В Тиристор to 220 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	ET013 ET015 ET020 SLA0201 STA203A STA221A TF321M TF321M-A TF321S TF341M Симистор to220 Тиристор симистор 400в 16а TRIAC 25a 600v симистор 600в 25а симистор 400в 25а Симистор 3а 600в симистор 10а 400в тиристор 3а 600в Тиристор к220
2008 — тиристор анодный затвор Реферат: 3-фазная схема запуска тиристора схемы управления затвором быстрого тиристора 200A 3-фазный тиристорный привод постоянного тока pgh25016am 600A тиристорный scr демпфер ДЛЯ 3-фазного МОСТОВОГО выпрямителя схема запуска тиристора 200A схема управления тиристорным затвором 6 схема драйвера тиристора Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	108мм ПГх408 тиристор с анодным затвором Трехфазная схема включения тиристора быстрые тиристорные схемы управления затвором 200А 3-х фазный тиристорный привод постоянного тока pgh25016am 600А тиристорный scr демпфер ДЛЯ 3-ФАЗНОГО МОСТОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ схема включения тиристора Схема управления тиристорным затвором на 200 А 6 тиристорная схема драйвера
2011 — тиристор анодный затвор Аннотация: абстрактный текст недоступен Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	5×1014 1×107 DEAR0000112) тиристор с анодным затвором
1999 — Тиристор 470 А Реферат: тиристорный эквивалент 1 кОм 4-контактный резисторный массив Тиристор Т 25 тиристорный направляющий тиристорный конденсатор 23 мкФ MITSUBISHI GATE ARRAY PULSE тиристор SA04 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	ASA100) Тиристор 470 А тиристорный эквивалент 1 кОм 4-контактный резистор Тиристор Т 25 направляющая тиристора тиристор конденсатор 23 мкф MITSUBISHI GATE ARRAY ИМПУЛЬСНЫЙ тиристор SA04
Тиристор ГТО Реферат: Тиристор GTO 40A, тиристорный драйвер GTO, схема тиристорного инвертора THYRISTOR GTO, тиристор GTO Примечания по применению Схема привода затвора gto vvvf регулирование скорости 3-фазного асинхронного двигателя Блок привода затвора GTO Теория, конструкция и применение демпфирующих цепей Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF
1998 — тиристор лтт Реферат: SIEMENS THYRISTOR Тиристоры Siemens EUPEC Тиристор LTT постоянного тока в переменный, преобразователь тиристором BREAK OVER DIODE плата управления тиристорная защита тиристора абстрактный срок службы тиристора преобразователь переменного тока в постоянный тиристором Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	D-91362 тиристор лтт SIEMENS THYRISTOR Тиристоры Сименс EUPEC Тиристор LTT преобразователь постоянного тока в переменный с помощью тиристора ПЕРЕРЫВ НАД ДИОДОМ плата управления тиристором Аннотация тиристорной защиты срок службы тиристора преобразователь переменного тока в постоянный с помощью тиристора
fgt313 Реферат: транзистор fgt313 SLA4052 RG-2A Diode SLA5222 fgt412 RBV-3006 FMN-1106S SLA5096, диод ry2a Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	2SA1186 2SC4024 2SA1215 2SC4131 2SA1216 2SC4138 100 В переменного тока 2SA1294 2SC4140 fgt313 транзистор fgt313 SLA4052 Диод РГ-2А SLA5222 fgt412 РБВ-3006 FMN-1106S SLA5096 диод ry2a
2015 — Тиристор с МОП-управлением Реферат: срок службы тиристора Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF
2001 — ТР250-180У Реферат: TS600-170 «Power over LAN» TR250-145 REBD TS250-130-RA TSL250-080 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF
2002 — микросхема драйвера scr выпрямителя 3 фазы Реферат: OPTOCOUPLER микросхема драйвера тиристорного затвора SCR TRIGGER PULSE Схема OPTOCOUPLER для тиристорного затвора однофазный полумост, управляемый выпрямитель scr Оптопара с тиристором SCR Phase Control IC SCR TRIGGER PULSE scr драйвер для выпрямителя 3 фазы 6 выхода Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF
тиристор тт 500 н 16 Реферат: тиристорный выпрямитель с фазовым регулированием тиристор t 500 n 1800 однофазный тиристорный выпрямитель тиристор tt 121 трехфазный мост полностью управляемый выпрямитель тиристор t 500 n 18 диод ECONOPACK w3 диод b6 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF
2004 — драйвер затвора scr ic Аннотация: микросхема драйвера scr для выпрямителя микросхема трехфазного драйвера для тиристора OPTOCOUPLER для тиристорного затвора микросхема управления трехфазным мостом SCR SCR TRIGGER PULSE схема OPTOCOUPLER триггер тиристор scr OPTOCOUPLER тиристор схема управления тиристором схема контактов тиристора Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF
1998 — Трехфазный мостовой полностью управляемый выпрямитель Реферат: tt 60 n 16 kof press-pack igbt однофазный полностью управляемый выпрямитель с тиристорным управлением с датчиком тока от постоянного к постоянному току с помощью тиристора. Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF
2003 — EUPEC tt 162 n 16 Реферат: тиристорный тиристорный модуль tt 162 n bsm 25 gp 120 igbt модуль bsm 100 gb 60 дл ДИСК ТИРИСТОРНЫЙ диод EUPEC tt 105 N 16 тиристорный модуль высокой мощности scr IGBT FZ Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	кука-2003-инхальт EUPEC tt 162 n 16 тиристор тт 162 н тиристор большой мощности модуль bsm 25 gp 120 igbt модуль bsm 100 гб 60 дл ДИСК ТИРИСТОР диод EUPEC tt 105 N 16 тиристор большой мощности scr Модуль IGBT FZ
2001 — ТИРИСТОР Реферат: применение тиристора Тиристор 10А Указания по применению тиристора Указания по применению тиристор ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ Тиристор с фазовым управлением тиристор высокой мощности Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	119мм 05ITSM ТИРИСТОР применение тиристора тиристор 10А указания по применению тиристоров заметки по применению ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ тиристоров фазовый контроль тиристор большой мощности тиристор с фазовым регулированием eupec
тиристор тт 162 н Реферат: быстрый тиристор 1000 В тиристор tt 162 n 16 IGBT модуль FZ 400 тиристор td 162 n тиристор TT 162 тиристор КОНФИГУРАЦИЯ ВЫВОДОВ тиристор tt 500 n 16 THYRISTOR H 1500 тиристор 162 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF
метод испытания тиристоров eupec Реферат: SIEMENS hvdc THYRISTOR SIEMENS THYRISTOR для HVDC для 500 кВ ИМПУЛЬСНЫЙ тиристор автомобильный тиристор hvdc тиристор LTT тиристорный преобразователь проектирование схемы зажигания Схемы применения тиристоров Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	D-81541 D-59581 D- метод испытания тиристоров eupec SIEMENS hvdc THYRISTOR SIEMENS THYRISTOR тиристор для HVDC на 500 кВ ИМПУЛЬСНЫЙ тиристор автомобильный тиристор hvdc тиристор лтт схема зажигания тиристорного преобразователя Схемы применения тиристоров
2001 — ТР250-180У Реферат: Тиристор SiBar TSL250-080 TSV250-130 «Power over LAN» TR600-150-RA TR600-150 TR250-145 TR250-120 GR-974 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF
Тиристор с обратной проводимостью Реферат: CRD5CM Тиристор to220 тиристорный регулятор CRD5C обратнопроводящий тиристор Gate Turn-off Thyristor to220 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	2010 — Ренесас О-220 Тиристор с обратной проводимостью CRD5CM Тиристор к220 тиристорный регулятор CRD5C обратнопроводящий тиристор Тиристор выключения затвора to220
2002 — тиристор EUPEC Реферат: EUPEC Тиристор LTT тиристор ltt все типы тиристоров и схема Infineon процесс распределения энергии Тиристор LTT Срок службы тиристора с использованием системы питания 6-дюймовый тиристор для HVDC ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТИРИСТОР Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	D-59581 D-81541 EUPEC Тиристор EUPEC Тиристор LTT тиристор лтт все типы тиристоров и схемы Процесс распространения энергии Infineon LTT тиристор срок службы тиристора тиристорное использование энергосистемы 6 «тиристор для HVDC ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТИРИСТОР
тиристор тт 162 н 12 Реферат: тиристор tt 162 n тиристор TT 46 N тиристор TT 162 асимметричный тиристор тиристор tt 25 тиристор TD 25 N dd 55 n 14 тиристор powerblock tt 105 n 16 powerblock tt 162 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	кука-2006-де-инхальт тиристор тт 162 н 12 тиристор тт 162 н тиристор ТТ 46 Н тиристор ТТ 162 асимметричный тиристор тиристор тт 25 тиристор ТД 25 Н dd 55 n 14 powerblock тиристор тт 105 н 16 powerblock tt 162
Тиристор Westcode Реферат: WESTCODE TB 1KHZ тиристор R216Ch22FJO тиристор T 95 F 700 SM12CXC190 тиристор 910 тиристор h 250 tb 16 диодов westcode S антипараллельный тиристор Текст: нет текста в файле	OCR сканирование	PDF	151JL Тиристор Westcode WESTCODE TB Тиристор 1 кГц R216Ch22FJO тиристор Т 95 Ф 700 SM12CXC190 тиристор 910 тиристор h 250 тб 16 диоды westcode S Антипараллельный тиристор
OPTOCOUPLER тиристор Реферат: тиристорный контактор, тиристор, использующий схему перехода через нуль, автомобильный тиристор, все типы тиристоров и приложения Оптопара с тиристором, модуль тиристоров, переключающий нуль, код тиристора BR6000T br6000 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	IEC60439-1 / 2/3: D-81617 105 / V3 OPTOCOUPLER тиристор тиристорный контактор тиристор с использованием схемы перехода через нуль автомобильный тиристор все типы тиристоров и приложений Оптопара с тиристором Модуль тиристоров переключения с нулевым переходом код тиристора BR6000T br6000
однофазный мостовой полностью управляемый выпрямитель Реферат: EUPEC DD 105 N 16 L однофазный полностью управляемый выпрямитель 3-фазный тиристорный выпрямительный контур EUPEC DD 151 N 14 k EUPEC tt 105 N 16 тиристор TT 18 N eupec FZ 800 R 16 EUPEC Тиристор B / B0615 DIODE Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF
1999 — тиристор Т10 Аннотация: абстрактный текст недоступен Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	120 мА 180 мА тиристор Т10

Изготовление переключающего устройства рекуперативного типа (например,g., Scr, Igbt, Thyristor и т. д.) Патенты и заявки на патенты (Класс 438/133)

Номер публикации: 20150048415

Реферат: Предлагается полупроводниковый прибор и способ его изготовления. Полупроводниковое устройство включает в себя подложку, первую область легирования, первую лунку, резисторный элемент, а также первую, вторую и третью сильно легирующие области.Первая лунка и третья область с сильным легированием расположены в первой области легирования, которая расположена на подложке. Первая область сильного легирования и вторая область сильного легирования, которые отделены друг от друга, расположены в первой яме. Вторая и третья сильнолегированные области электрически соединены через резисторный элемент. Каждая из подложки, первой лунки и второй сильно легированной области имеет легирование первого типа. Каждая из первой области легирования, первой области сильного легирования и третьей области сильного легирования имеет легирование второго типа, дополняющее легирование первого типа.

Тип: заявка

Зарегистрирован: 19 августа 2013 г.

Дата публикации: 19 февраля 2015 г.

Заявитель: МАКРОНИКС ИНТЕРНЭШНЛ КО., ООО

Изобретателей: Чи-Лин Хунг, Синь-Лян Чен, Вин-Чор Чан

Докладчики: Джеральд Томас, Стив Юнгст, 25 апреля, аннотация: Тиристорные устройства — обычное дело, но в значительной степени неправильно понимаемые полупроводниковые устройства.В этом.

Презентация на тему: «Докладчики: Джеральд Томас, Стив Юнгст, 25 апреля 2014 г. 1 Аннотация: Тиристорные устройства — это распространенные полупроводниковые устройства, которые в значительной степени неправильно понимаются. В этом.» — стенограмма презентации:

ins [data-ad-slot = «4502451947»] {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14> ins: not ([data-ad-slot = «4502451947»]) {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14 {width: 250px;}} @media (max-width: 500 пикселей) {# place_14 {width: 120px;}} ]]>

1 Докладчики: Джеральд Томас, Стив Юнгст, 25 апреля 2014 г. 1 Резюме: Тиристорные устройства — это распространенные полупроводниковые устройства, которые в значительной степени неправильно понимаются.В этой презентации мы рассмотрим предысторию, литографию и структуру, основные операции и, наконец, общие применения тиристора. В конце мы изложим наши заключительные мысли, а также пять ключевых понятий, связанных с тиристором, которые, по нашему мнению, должны понимать все студенты, изучающие EE.

2 Происхождение, предыстория и семейство тиристоров Структура полупроводника Основные операции Применение Вопросы 2

3 Тиристор — «тиратрон» + «транзистор» 3 Авторство: Эрик Барбур Авторство: Бенедикт Зайдл

4 Предложен Уильямом Шокли в 1950 году.Физически создан General Electric в 1956 году. Популяризован в 1960-х годах. 4 Источник: Stanford News Service.

5 5

6 6 Источник: Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles.

7 7 Атрибуция: Михаил Рязанов Источник: электроданные.blogspot.com

8 1. Режим обратной блокировки 2. Режим прямой блокировки 3. Режим прямой проводимости 8 Источник: Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles

9 Сильноточные и высокие напряжения. Регулирование переменного тока. Демпферные цепи. Регуляторы скорости двигателя. Диммеры. Системы контроля давления / регуляторы уровня жидкости. 9 Источник: www.helvar.nl Источник: www.belimo.pl

10 10 Атрибуция: Стив Юнгст

11 Тиристор — это уникальное устройство с уникальной литографией, которое может найти множество применений. В приложениях, связанных с переменным током с более низкими частотами, тиристор действительно стоит выше других. 11

12 12 Источник: Google Patent Search.

13 SCR будет продолжать проводить ток через переход анод-катод, когда потенциал затвора будет удален, пока вышеупомянутый ток превышает ток фиксации тиристора.По сравнению с транзистором, тиристор имеет более низкую скорость переключения. Основная область применения тиристоров — переменный ток. Тиристор имеет три основных режима работы: прямая блокировка, обратная блокировка и прямая проводимость. Тиристор является преемником тиратрона, газонаполненного трубчатого устройства, которое может переключать большие токи с использованием небольшого управляющего напряжения. 13

14 Neamen, Дональд А.»15.6 | ТИРИСТОР.» Физика полупроводников и приборы: основные принципы. 4-е изд. Vol. 1. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 2012. 691-701. Распечатать. Пул, Ян. «Что такое тиристорный или кремниевый выпрямитель, SCR». Что такое тиристор. Radio-Electronics.com, n.d. Интернет. 19 апреля 2014 г. «Основы тиристоров». PowerGuru. N.p., 12 сентября 2012 г. Web. «Тиристор». Тех-FAQ. Tech-FAQ, 27 сентября 2012 г. Web. 20 апреля 2014 г. «Что такое тиристор, SCR?» :: Электроника и радио сегодня. N.p., n.d. Интернет. 22 апреля 2014. 14

Inderscience Publishers — соединение академических кругов, бизнеса и промышленности посредством исследований

В середине 1950-х годов возникла ядерная промышленность с первым центром радиологических исследований в Бразилии, и сегодня в стране работают четыре исследовательских реактора и два ядерных энергетических реактора. как одиннадцать объектов топливного цикла.Исследователи, пишущие в журнале International Journal of Nuclear Energy Science and Technology , объясняют, что ядерная энергия составляет около 3 процентов производства, но это никоим образом не отражает весь потенциал ядерной энергетики в стране. Это особенно остро, учитывая, что Бразилия занимает седьмое место по объему запасов исходного ядерного материала — урана.

Одно из препятствий, которое команда Витора Фернандеса де Алмейда, Лучиана Сампайо Рибейро, Эдилэйн Феррейра да Силва, Анна Флавия де Фрейтас Валианте Пелусо, Наталия Силва де Медейруш и Амир Закариас Мескита из Комиссии по ядерной энергии Бразилии (CNEN) Минас-Жерайс, в изменении этой ситуации вы увидите, что население в целом плохо понимает атомную промышленность, что, конечно же, имеет место во многих других частях мира.Такое одобрение, когда его запрашивают, часто встречает недопонимание и заблуждения.

Учитывая, что атомная промышленность могла бы сыграть важную роль в решении проблемы изменения климата, а также их текущую роль в важных с медицинской точки зрения радиофармпрепаратах и ​​средствах диагностики, существует острая необходимость понять уровень понимания среди населения, позволяющий ядерной промышленности в Бразилии, чтобы развиваться дальше. Лучшее понимание таких вопросов обычно приводит к большему одобрению, и данные команды говорят о том, что это так в ситуации.Однако воспринимаемый негатив часто привлекает больше внимания в средствах массовой информации и в социальных сетях, чем преимущества ядерной промышленности, часто приравниваемые к оружию и вреду для окружающей среды.

Команда предполагает, что для принятия этой парадигмы необходима четкая и доступная информация о преимуществах и ограничениях ядерной промышленности. Открытие центров посетителей для взрослых, улучшение образовательного вклада, а также стремление распространять положительное сообщение в социальных сетях — все это может принести пользу атомной отрасли и уменьшить необоснованные предрассудки без ущерба для честности и принятия ограничений.

«Общественное признание ядерной энергетики и радиационных применений важно для правительства, основного заинтересованного лица отрасли, потому что для стимулирования действий требуется консенсус», — пишет команда.

де Алмейда, В.Ф., Рибейро, Л.С., да Силва, Э.Ф., де Фрейтас Валианте Пелузо, А.Ф., де Медейруш, Н.С. и Мескита, А.З. (2020) «Современное общественное признание в Бразилии ядерной науки и технологий в мирных целях», Int. J. Наука и технологии в области ядерной энергии, Vol.14, No. 4, pp.328–338.
DOI: 10.1504 / IJNEST.2020.117702

Построение метода многокоординатного управления статическими тиристорными компенсаторами с принудительной коммутацией Сергея Литковца :: ССРН

Восточно-Европейский журнал корпоративных технологий, 2 (8 (104)), 6-16, 2020, DOI: 10.15587 / 1729-4061.2020.201119

11 стр. Добавлено: 9 дек 2020 г.

Дата написания: 30 апреля 2020 г.

Аннотация

Рассмотрены конфигурация и принцип действия статического тиристорного компенсатора реактивной мощности с принудительной коммутацией и сложением напряжения для сетей с компенсированной нейтралью.Определены интегральные показатели энергетического процесса компенсатора для случая, когда он питается напряжением прямоугольной формы при независимом управлении коммутирующими тиристорами. При определенных значениях углов управления тиристором удельные потери активной мощности становятся меньше аналогичных удельных потерь при питании компенсатора синусоидальным напряжением. Это обеспечивает его конкурентоспособность по сравнению с другими статическими компенсаторами.

Предложен способ многокоординатного управления статическими тиристорными компенсаторами с принудительной коммутацией.Он подразумевает независимое управление всеми коммутирующими тиристорами в компенсаторе в соответствии с целевой функцией системы, которая определяется при условии, что удельные потери активной мощности не превышают их экономически обоснованного уровня.

Предложена схема управления статическим тиристорным компенсатором с принудительной коммутацией и сложением напряжения. Применение схемы позволяет снизить потери активной мощности в компенсаторе при управлении реактивной мощностью и осуществлять независимое управление фазными реакторами.Микропроцессорное управление в режиме реального времени всеми элементами системы позволяет задействовать требуемый алгоритм переключения коммутационных тиристоров и реализовать многокоординатное управление энергетическими процессами компенсатора. Построен алгоритм работы микропроцессорной системы статического компенсатора при управлении реактивной мощностью. Алгоритм за счет увеличения коэффициента сложения напряжения при действии отрицательной полуволны питающего напряжения позволяет снизить удельные потери активной мощности в электрической сети и компенсаторе.

Ключевые слова: статические тиристорные компенсаторы; принудительная коммутация; Реактивная сила; многокоординатное управление; сложение напряжения

Рекомендуемое цитирование: Предлагаемая ссылка

Литковец Сергей, Построение метода многокоординатного управления статическими тиристорными компенсаторами с принудительной коммутацией (30 апреля 2020 г.).Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (8 (104)), 6-16, 2020, doi: 10.15587 / 1729-4061.2020.201119, Доступно на SSRN: https://ssrn.com/abstract=3711663

SCR-кремниевый выпрямитель

Введение в выпрямитель с кремниевым управлением SCR

Схема-символ SCR

Как следует из терминологии, SCR — это управляемый выпрямитель, изготовленный из кремниевого полупроводникового материала с третьим выводом для управления.Кремний был выбран из-за его высоких температурных и энергетических возможностей. Основная работа SCR отличается от работы обычного двухслойного полупроводникового диода тем, что третий вывод, называемый затвором, определяет, когда выпрямитель переключается из состояния холостого хода в состояние короткого замыкания. Недостаточно просто подать прямое смещение анодно-катодной области устройства. В состоянии проводимости динамическое сопротивление SCR обычно составляет от 0,01 до 0,1 Ом, а обратное сопротивление обычно составляет 100 кОм или более.Он широко используется в качестве переключающего устройства в приложениях управления мощностью. Он может управлять нагрузками, включая и выключая до многих тысяч раз в секунду. Он может включаться на переменный промежуток времени, тем самым обеспечивая нагрузку желаемым количеством энергии. Таким образом, он обладает преимуществом реостата, а также переключателем без их недостатков. Схематическая диаграмма и символическое представление SCR показаны на рисунках a и b соответственно. Как показано на фиг. A, SCR представляет собой трехконтактное четырехслойное полупроводниковое устройство, слои которого поочередно относятся к P-типу и N-типу.Переходы обозначены Jj, J ₂ и J _{3 (переходы Jj и J 3 работают в прямом направлении, а средний переход J 2 работает в обратном направлении), тогда как три контакта являются анодом (A), катодом. (C) и затвор (G), который соединен с внутренним слоем P-типа. Функция затвора — управлять срабатыванием SCR. В нормальных условиях эксплуатации анод положительный по отношению к катоду.}

_{Строительство SCR}

SCR — типы конструкции

Из рисунка a видно, что SCR — это, по сути, обычный выпрямитель (PN) и переходной транзистор (N-P-N), объединенные в одном блоке, чтобы сформировать устройство PNPN.Взяты три клеммы: одна из внешнего материала P-типа, известного как анод, вторая из внешнего материала N-типа, известного как катод, и третья из базы секции транзистора, известной как затвор.

Основным материалом для изготовления тринистора является кремний N-типа. Он имеет удельное сопротивление около 6 Ом-мм. Кремний — естественный выбор в качестве основного материала из-за следующих преимуществ

(i) способность выдерживать высокую температуру перехода порядка 150 ° C

(ii) высокая теплопроводность;

(iii) меньшее изменение характеристик в зависимости от температуры; и

(iv) меньший ток утечки в P-N переходе.

Он состоит, по существу, из четырехслойной таблетки кремниевых полупроводниковых материалов P- и N-типа. Переходы бывают диффузные или легированные. Материалом, который может использоваться для диффузии P, является алюминий, а для диффузии N — фосфор. Контакт с анодом может осуществляться с помощью алюминиевой фольги, а через катод и затвор — с помощью металлического листа. Распространение должно осуществляться при надлежащей температуре и в течение необходимой продолжительности, чтобы обеспечить правильную концентрацию, поскольку от этого зависят свойства устройства.В тиристорах малой мощности используется планарная конструкция, показанная на рис. Плоская конструкция полезна для изготовления ряда элементов из кремниевой пластины. Здесь все стыки размыты. Другой метод — конструкция мезы, показанная на рис. B. Этот метод используется для тиристоров высокой мощности. В этом методе внутренний переход J ₂ получается путем диффузии, а затем к нему сплавляются два внешних слоя. Таблетка PNPN должным образом скреплена пластинами из вольфрама или молибдена для обеспечения большей механической прочности и способности выдерживать большие токи.Одна из этих пластин жестко припаяна к медной или алюминиевой шпильке с резьбой для крепления к радиатору. Это обеспечивает эффективный тепловой путь для передачи внутренних потерь в окружающую среду. Использование твердого припоя между таблеткой и опорными пластинами сводит к минимуму термическую усталость, когда SCR подвергаются температурным напряжениям. Для тиристоров средней и малой мощности таблетка устанавливается непосредственно на медный стержень или корпус с помощью мягкого припоя, который поглощает тепловые напряжения, возникающие при дифференциальном расширении, и обеспечивает хороший тепловой путь для передачи тепла.Для более крупной системы охлаждения, которая требуется для высокомощных тиристоров, используется конструкция пресс-пака или хоккейной шайбы, которая обеспечивает двухсторонний воздух для охлаждения.

Существенными характеристиками, которые необходимо учитывать при разработке SCR, являются диаметр и толщина пластины, состав основного материала, тип и количество материала, который будет рассеиваться в пластине, форма, положение и площадь контакта затвора. форма и размер SCR, тип радиатора и т. д.

Технология изготовления определяет различные свойства устройства.Номинальное напряжение устройства можно увеличить, слегка легируя два внутренних слоя и увеличивая их толщину. Но из-за этого повышенного сопротивления увеличивается прямое падение напряжения и требуются большие токи срабатывания, вызывая большее рассеивание мощности, сопровождаемое меньшими номинальными токами. Теплоотдача кремния снижается с 1,5 Вт / см ² при 25 ° C до 1,25 Вт / см ² при 125 ° C. Высоковольтное силовое устройство редко может использоваться выше 125 ° C.

Допустимую нагрузку по току и номинальное напряжение устройства можно увеличить, облучая кремний нейтронами.Номинальный ток устройства также может быть увеличен за счет уменьшения плотности тока на переходе, но это приводит к громоздкому устройству с большим временем включения.

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

Рабочий лист тиристоров — Дискретные полупроводниковые приборы и схемы

Позвольте электронам сами дать вам ответы на ваши собственные «практические проблемы»!

Примечания:

По моему опыту, студентам требуется много практики с анализом цепей, чтобы стать профессионалом.С этой целью инструкторы обычно предоставляют своим ученикам множество практических задач, над которыми нужно работать, и дают ученикам ответы, с которыми они могут проверить свою работу. Хотя такой подход позволяет студентам овладеть теорией схем, он не дает им полноценного образования.

Студентам нужна не только математическая практика. Им также нужны настоящие практические схемы построения схем и использование испытательного оборудования. Итак, я предлагаю следующий альтернативный подход: ученики должны построить своих собственных «практических задач» с реальными компонентами и попытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока.Таким образом, математическая теория «оживает», и учащиеся получают практические навыки, которых они не приобрели бы, просто решая уравнения.

Еще одна причина для следования этому методу практики — научить студентов научному методу : процессу проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента. Студенты также разовьют реальные навыки поиска и устранения неисправностей, поскольку они время от времени допускают ошибки при построении схем.

Выделите несколько минут времени со своим классом, чтобы ознакомиться с некоторыми «правилами» построения схем, прежде чем они начнутся.Обсудите эти проблемы со своими учениками в той же сократической манере, в которой вы обычно обсуждаете вопросы рабочего листа, вместо того, чтобы просто говорить им, что они должны и не должны делать. Я никогда не перестаю удивляться тому, насколько плохо студенты понимают инструкции, представленные в типичном формате лекции (монолог инструктора)!

Примечание для тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потраченное впустую» время, необходимое ученикам для построения реальных схем вместо того, чтобы просто математически анализировать теоретические схемы:

Какова цель студентов, посещающих ваш курс?

Если ваши ученики будут работать с реальными схемами, им следует по возможности учиться на реальных схемах.Если ваша цель — обучить физиков-теоретиков, то во что бы то ни стало придерживайтесь абстрактного анализа! Но большинство из нас планируют, чтобы наши ученики что-то делали в реальном мире с образованием, которое мы им даем. «Потраченное впустую» время, потраченное на создание реальных схем, принесет огромные дивиденды, когда им придет время применить свои знания для решения практических задач.

Кроме того, когда студенты создают свои собственные практические задачи, они учатся выполнять первичных исследования , тем самым давая им возможность продолжить свое образование в области электротехники / электроники в автономном режиме.

В большинстве наук реалистичные эксперименты намного сложнее и дороже, чем электрические схемы. Профессора ядерной физики, биологии, геологии и химии хотели бы, чтобы их студенты применяли передовую математику в реальных экспериментах, не представляющих опасности для безопасности и стоивших меньше, чем учебник. Они не могут, но вы можете.