Запираемые тиристоры: 1.4.5. Запираемые тиристоры

1.4.5. Запираемые тиристоры

Запираемые тиристоры являются одними из последних разработок в процессе конструирования и производства силовых электронных ключей.

Запираемый тиристор (gate turn off thyristor— GТО) — тиристор, который может быть переключен из открытого состояния в закрытое и, наоборот, открыт путем подачи на управляющий электрод сигналов соответствующей полярности. Для выключения запираемых тиристоров (ЗТ) достаточно подать на его управляющий электрод импульс тока отрицательной полярности. Четырехслойные структуры типа р-п-р-п запираемого и обычного тиристоров подобны. Это четырехслойные полупроводниковые приборы с тремя силовыми выводами. Требования к их конструктивному исполнению различны. Более того, реализация процесса эффектив­ного запирания ЗТ потребовала более сложной технологии их производства. Поэ­тому долгое время они не применялись, так как коммутируемая ими мощность была существенно меньше по сравнению с мощностью, коммутируемой традици­онными тиристорами.

В настоящее время запираемые тиристоры являются одними из наиболее мощных электронных, полностью управляемых ключей. Наиболее существенным изменением в конструкции современных ЗТ по срав­нению с тиристорами стало изменение катодных эмиттеров, в основу которой было положено максимальное увеличение поверхности протекания электронно-дырочной плазмы от управляющего электрода к катоду при одновременном сокра­щении путей ее протекания. Это достигнуто созданием сильноразветвленного катода, выполненного из большого числа сегментов, расположенных в виде кон­центрических окружностей, имеющих общий контакт с управляющим электро­дом. Сегмент катода обычно имеет длину 2—3 мм, а ширину 100—300 мкм. При выключении ЗТ быстрое увеличение запирающего тока управляющего электрода приводит к быстрому уменьшению тока катода и выключению ЗТ.

В настоящее время существуют три группы модификаций GТО, блокирующие обратное напряжение: симметричные ЗТ, способные блокировать равные прямое и обратное напряжение; асимметричные ЗТ, не выдерживающие обратное напряжение; обратно проводящие ЗТ, проводящие ток в обратном направлении, так как в них входят быстродействующие диоды.

Для повышения отключающей способности и минимизации емкостей у цепей формирования траектории переключения вплоть до их полного исключения был создан прибор с использованием драйвера малой индуктивности, называемый тиристор, коммутируемый по управлению (gate commutated thyristor — GСТ). Полный ключ, объединяющий GСТ и элементы драйвера очень низкой индуктив­ности, называется коммутируемым тиристором с интегрированным управлением (integrated date commutated thyristor — IGCT). Главное различие между GТО (ЗТ) и тиристорами GСТ и IGCT заключается в переводе полного анодного тока с катода на управляющий электрод за очень короткое время. Пре­имуществом такого принципа выключения GTO и IGCT является существенное повышение их быстродействия. Кроме того, становится возможным осуществить коммутацию без ЦФТП (в современной технической литературе используется термин «коммутация без снаббера» или «безснабберная коммутация»).

Максимальное значение отрицательного тока выключения рассчитыва­ется из наиболее тяжелых условий коммутации. Оно соизмеримо с выключаемым током и составляет примерно 30 % максимально допустимого значения запирае­мого тока. Например, для GТО SSGA30I 4502 фирмы АВВ при максимальном токе 3000 А ток составляет примерно 600—800 А в зависимости от параметров снаббера. Однако энергия выключения за один импульс Eвыкл незначительна и составляет 18—24 Дж за один импульс [6].

Оптотиристоры (LTT), запираемые тиристоры (GTO) и ком­мутируемые по затвору запираемые тиристоры (GCT, IGCT) являются производными тиристорных техноло­гий и находят применение в мегаваттном диапазоне мощностей. В настоя­щее время для LTT достигнуты пре­дельные параметры 8 кВ/4 кА, для GCT — 4,5 кВ. К 2014 году планирует­ся производство GCT на 11кВ. Будет развиваться и совершенствоваться технология IGCT — объединение на одной пла­стине GCT с обратным диодом в таб­леточных корпусах с плавающими прижимными контактами, конструк­тивно объединённых с платой управ­ления (драйвером). В будущем класс тиристоров все же будет частично за­менён и, возможно, полностью вытес­нен высоковольтными IGBT.

Тиристо­ры в комбинации с MOSFET-структурами, такие как MCT, MTO и EST, всё же не нашли широкого применения. В настоящее время они нашли частичное применение в схемах с мяг­кой коммутацией.

В приборах типов GСТ и IGCT отрицательный ток выключения очень быстро достигает значений анодного тока. Поэтому они относятся к приборам с коэффи­циентом усиления по выключению, равным единице, а также к категории запирае­мых тиристоров с «жестким» выключением.

В настоящее время созданы запираемые тиристоры с максимальными значени­ями напряжения до 6 кВ и тока до 6 кА. Различные модификации запираемых тиристоров GСТ могут успешно исполь­зоваться для последовательного соединения или без снабберной работы.

Тиристоры, в которых МОП- транзисторы участвуют в выключении, называются МОП- управляемыми тиристорами (МСТ). Эти тиристоры являются интегральными приборами, которые состоят из десятков тысяч ячеек, имеющих электрические связи. Соотношение числа тиристорных ячеек и подключенных к ним МОП- транзисторов зависит от модификации исполнения МСТ.

На рис. 1.31 представлена эквивалентная схема одной из модификаций МСТ.

Схема Р-МСТ состоит из биполярных транзисторов VT1 и VТ2, соединенных

по схеме, эквивалентной одно операционному тиристору, и двух полевых транзисто­ров (ПТ). Полевой транзистор p-канального типа работает на включение, ну а n-канального типа — на выключение. Согласно эквивалентной схеме полевые транзисторы обеспечивают регенеративные процессы переключения тирис­тора за счет обратных связей с биполярными структурами. Включение Р-МСТ осу­ществляется подачей отрицательного относительно анода импульса напряжения на управляющий электрод G при наличии прямого напряжения иАСF, приложен­ного к Р-МСТ. При этом происходит включение МОП- транзистора ПТвкл., который отпирает транзистор VT1, что вызывает включение транзистора

VТ2 в режиме регенерации, как в одно операционном тиристоре. В результате Р-МСТ переходит в проводящее состояние, которое сохраняется после снятия импульса управления.

а б

Рис. 1.31. МОП- управляемый тиристор (Р-МСТ):

а — эквивалентная схема; б — обозначение

Выключение Р-МСТ осуществляется подачей положительного импульса на управляющий электрод относительно анода, что приводит к включению транзис­тора ПТвкл. и разрыву его обратной связи с транзистором VT1 (коллектор VT2 — база VТ1). В результате происходит выключение схемы Р-МСТ.

Вопросы для самоконтроля

  1. Объясните принцип работы тиристора с помощью двухтранзисторной модели. В чем заключается положительная обратная связь?

  2. Почему отсутствие тока управляющего электрода не приводит к выключению тиристора?

  3. Какое прямое напряжение может выдержать тиристор при отсутствии импульса управления?

  4. Какими кривыми входной ВАХ ограничен импульс управления тиристором?

5. Какие условия необходимо создать для отпирания тиристора?

Запираемые тиристоры — Студопедия

Поделись  

Тиристор, способный не только открываться, но и закрываться под воздействием сигнала на управляющем электроде, называется запираемый тиристор. Условное графическое обозначение и схема замещения запираемого тиристора представлены на рис. 16.1.

а) б)

Рис. 16.1. Запираемый тиристор:

а – условное графическое обозначение; б – схема замещения

Рассмотрим принцип работы запираемого тиристора, воспользовавшись схемой замещения. Согласно выражению (14.3) ток во внешней цепи зависит от коэффициентов передачи тока эмиттера транзисторов VT1 и VT2. Ток управления IУ, поступая на базу транзистора VT2, увеличивает для него ток базы и коэффициент передачи тока a2. Тиристор открывается, когда 1 – (a1+a2) = 0. Более конкретно это описывается выражением

. (16.1)

Если теперь ток управления уменьшить до нуля (IУ = 0), тиристор останется открытым, при условии, что ток анода будет больше тока удержания.

Для закрывания тиристора на управляющий электрод необходимо подать напряжение отрицательной полярности. Тогда ток коллектора VT1 будет протекать по цепи управляющего электрода, а ток базы транзистора VT2 уменьшится, что приведёт к снижению коэффициентов передачи тока a

1 и a2 и прекращению регенеративного процесса. Транзистор VT2 можно вывести из насыщения при условии

, (16.2)

где IЗ – ток запирания тиристора по управляющему электроду.

Способность тиристора к запиранию по управляющему электроду характеризуется коэффициентом запирания

. (16.3)

Из выражения (16.3) следует, что коэффициент запирания зависит от коэффициентов передачи тока a1 и a2 и будет тем больше, чем больше a2. Это означает, что чем меньше степень насыщения перехода П2 тиристора, тем легче его закрыть по сигналу управляющего электрода. Степень насыщения перехода П2 зависит от тока через тиристор в открытом состоянии, поэтому коэффициент запирания также будет зависеть от тока анода тиристора (рис. 16.2)

Рис. 16.2. Зависимость коэффициента запирания от тока анода

Схема управления запираемым тиристором должна формировать импульсы положительной (для открывания) и отрицательной (для закрывания) полярности относительно катода. Наиболее просто это можно сделать, если в цепь управляющего электрода включить конденсатор (рис. 16.3).

Рис. 16.3. Простейшая схема управления запираемым тиристором

При разомкнутом ключе К конденсатор С заряжается через резистор R1, и на управляющий электрод тиристора поступает импульс положительной полярности. Когда процесс заряда конденсатора закончится, ток управляющего электрода станет равным нулю. Если теперь замкнуть ключ К, начнётся разряд конденсатора С через резистор R2, и на управляющий электрод тиристора поступит импульс отрицательной полярности. Чтобы произошло закрывание тиристора, необходимо выполнить условие

; , (16. 4)

где UЗ – напряжение на управляющем электроде, необходимое для запирания тиристора;

IЗ – ток управляющего электрода, необходимый для запирания тиристора;

tЗ – длительность запирающего импульса.

Существуют более сложные схемы управления, в которых для запирания тиристора применяется отдельный источник питания, а также специальные драйверы управления, как, например, в мощных запираемых тиристорах, сведения о которых можно прочитать в литературе [6, 11, 17].

16.2. Симметричные тиристоры – симисторы

Симиcтop (симметричный триодный тиристор) или триак (от англ. TRIAC – triode for alternating current) – полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристоров и используемый в цепях переменного тока. Увеличив число полупроводниковых слоев тиристора с четырех до пяти получили прибор, способный пропускать электрический ток как в прямом, так и в обратном направлениях. Условное графическое обозначение и структура симистора представлены на рис. 16.4.

а) б) в)

Рис. 16.4. Симметричный тиристор – симистор

а – условное графическое обозначение; б – структура; в – вольтамперная характеристика

В отличие от тиристора, имеющего катод и анод, основные (силовые) выводы симистора называть катодом или анодом некорректно, так как в силу структуры симистора они являются тем и другим одновременно. Однако по способу включения относительно управляющего электрода основные выводы симистора различаются, причём имеет место их аналогия с катодом и анодом тиристора. На приведённом рисунке верхний по схеме вывод симистора называется выводом 1 (В1) или условным катодом, нижний — выводом 2 (В2) или условным анодом, вывод слева вверху – управляющим электродом УЭ. В открытом состоянии симистора, когда на В2 плюс, а на В1 минус, ток проходит по слоям p2-n3-p4-n5, при противоположной полярности – по слоям p4-n3-p2-n1. Поскольку управляющее напряжение подают на слой n, полярность импульсов должна быть отрицательной относительно вывода В1.

Вольтамперная характеристика симистора представлена на рис. 16.4, в.

Характеристика очень похожа на характеристику тиристора, но симметрична относительно начала координат. Для симисторов, как и для тиристоров, специально выбирают режим внешней цепи ЕА < Uвкл, чтобы симистор был надёжно закрыт, когда на него не поданы импульсы управления. Для перевода симистора в открытое состояние подают управляющий импульс, длительность которого выбирается больше длительности переходного процесса, а величина тока больше или равна току спрямления. После открывания симистора управляющий электрод теряет свои управляющие свойства, поэтому закрыть симистор сигналом управляющего электрода нельзя. Закрывается симистор лишь тогда, когда мгновенное значение переменного напряжения во внешней цепи становится равным нулю (переход синусоиды через ноль).



Тиристоры, тиристоры и симисторы – полупроводники (стр. 4)

Меню

Счет

Посмотреть как Список Сетка

Пункты 73-96 из 609

Показывать

24 48 72

на страницу

Сортировать по наименование товара Цена Индекс ранга Установить нисходящее направление

Посмотреть как Список Сетка

Позиции 73-96 из 609

Показывать

24 48 72

на страницу

Сортировать по наименование товара Цена Индекс ранга Установить нисходящее направление

Магазин по

Варианты покупок

VAC

  1. 115 1 вещь

Применение

  1. Кремний контролируемый 61 Предметы
  2. Фазовый контроль 3 Предметы
  3. Инвертор 1 вещь
  4. Полуконтролируемый 2 Предметы
  5. Диод 1 вещь
  6. Управление переменным током 1 вещь
  7. Кремний двунаправленный 2 Предметы
  8. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПРИВОД 1 вещь

Показать больше

Идентификатор

  1. СКР 83 Предметы
  2. СИМИСТОР 8 Предметы

Производитель

  1. Без опознавательных знаков 19 Предметы
  2. АББ 1 вещь
  3. Корпорация НЭК 2 Предметы
  4. СТ Микроэлектроника 29 Предметы
  5. 3CC/Польша 1 вещь
  6. АЕГ 14 Предметы
  7. АСИ 2 Предметы
  8. Бивар Инк 1 вещь
  9. Т’ССАБ 1 вещь
  10. Браун Бовери 1 вещь
  11. КООР 1 вещь
  12. Кридом 7 Предметы
  13. ЕЕТ 1 вещь
  14. ЕСК КОРП. 1 вещь
  15. ДИТ 1 вещь
  16. ДАЙНЕКС 2 Предметы
  17. ФЕЙРЧАЙЛД 1 вещь
  18. ЭУПЭК 7 Предметы
  19. Дженерал Электрик 109 Предметы
  20. ГТК ИНК 1 вещь
  21. привет 1 вещь
  22. ХАТСОН 1 вещь
  23. ИК 40 Предметы
  24. ИК/CCBS 1 вещь
  25. ИКСИ 3 Предметы
  26. ЛЕДЭКС 1 вещь
  27. ОСНОВНЫЕ 3 Предметы
  28. МИКРОСЕМИ 1 вещь
  29. Мицубиси 2 Предметы
  30. Моторола 104 Предметы
  31. ВОЕННЫЕ 2 Предметы
  32. Техасские инструменты 7 Предметы
  33. NAE 2 Предметы
  34. НАЦИОНАЛЬНАЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ КОРПОРАЦИЯ 1 вещь
  35. НЭК 1 вещь
  36. NJS 1 вещь
  37. Безлимитный 1 вещь
  38. NTE Electronics Inc. 28 Предметы
  39. Филипс 24 Предметы
  40. НТЭ Электроникс Инк 4 Предметы
  41. ОПКОН 1 вещь
  42. НА ПОЛУ5 Предметы
  43. Сильвания 1 вещь
  44. ФИЛИПС ПОЛУПРОВОДНИКИ 1 вещь
  45. Powerex. 24 Предметы
  46. ЭНЕРГЕТЕК 1 вещь
  47. 1 фунт/кв. дюйм вещь
  48. РКА 40 Предметы
  49. С 1 вещь
  50. Опора Электрик 1 вещь
  51. СЭС 1 вещь
  52. Саньо 1 вещь
  53. SGS-ТОМПСОН 2 Предметы
  54. САНРЕКС 9 Предметы
  55. СЕМИКРОН 12 Предметы
  56. ПОЛУТРОНИКА 1 вещь
  57. Сименс 3 Предметы
  58. Силиконикс 1 вещь
  59. СИМТЕК 1 вещь
  60. Сони 1 вещь
  61. Солитрон 1 вещь
  62. Твердотельные устройства Inc 2 Предметы
  63. ССПИ 1 вещь
  64. ПО 1 вещь
  65. СИНЕРТЕК 3 Предметы
  66. Т 1 вещь
  67. Теккор 20 Предметы
  68. ТЕГ 1 вещь
  69. Тошиба 1 вещь
  70. ТОМСОН КСФ 2 Предметы
  71. ТЕРМАЛЛОЙ 1 вещь
  72. Унитроде 10 Предметы
  73. ТРВ 1 вещь
  74. Весткод 4 Предметы
  75. Вестингауз 18 Предметы
  76. Ксерокс 1 вещь

Показать больше

Сила тока

Единица измерения

  1. Каждый 139Предметы
  2. Набор 7 Предметы

История

1963

Начало строительства завода «Перетворювач»

1967

Изготовлены первые полупроводниковые приборы ВК-2-200, ВКДУ-150 токи 200А осваивается

1969

Начат серийный выпуск малогабаритных симисторов с двуполярным управлением и повышенными динамическими характеристиками

1971

Совершенствование конструкции и технологии производства диодов, тиристоров и симисторов слаботочных серий — на токи от 10 до 80 А.

1973

Разработана серия тиристоров Т10 и Т11 на токи 10-80 А и напряжение до 2,2 кВ. Внедрены в производство симисторы на токи 10-80А и напряжение коммутации 1500В

1975

Тиристоры оптронные серии на токи от 10 до 320 А. освоены токи 10-80 А с напряжением коммутации до 1200 и 2000В;

1977

Серия диодов ВЛ10 и В10 с лавинными и нелавинными характеристиками на токи от 10 до 80 А. 2000В

1982

Освоено производство серии штыревых оптотиристоров на токи 25-80А и напряжение 200-1200В

1983

Освоено производство серии штыревых симметричных тиристоров на токи 10-80А и напряжение -1200В

1984

Освоено производство серии тиристоров симметричных в герметичном пластиковом корпусе на токи 10-16А и напряжение 100-1000В

1986

Производство серии тиристоров в герметичном пластмассовом корпусе корпус на токи 10-12,5А и напряжение 100-1000В

1988

Освоено производство серии диодных и тиристорных модулей в корпусе 2-х модификаций на токи 25-80А и напряжение 400-1200В

1988

Освоено производство тиристоров замыкаемых и токопроводящих в обратном направлении на токи 40-320А и напряжения 400-1400В

1989

Освоено производство серии штыревых оптронных симметричных тиристоров на токи 25-125А и напряжения 400-125А 200-1200В

1989

Освоено производство фототиристоров на токи 25А и напряжения 600-1000В

1991

Производство серии диодных и тиристорных модулей в корпусе 4-х модификаций на токи 25-100А 25-1000А и напряжение 200-1600В освоено

1991

асимметричный высокоскоростный тиристор для токов 16A и напряжения 600-1400 В

1992

Освоение производства серии PIN-частотных диодов для Currents 25-100A и напряжения 200-2400V

1994

3333333. 9. 9. 9000 3 9.9. 999. освоено производство частотных диодов в герметичном пластмассовом корпусе на токи 10-16А и напряжение 200-1200В

1997

Освоено производство серии тиристоров в таблетированных корпусах на токи 200-2500А и напряжение 200-1800В

1997

Освоено производство серии штыревых оптотиристоров на токи 10-100А и напряжение 100-1800В

1997

Производство серии оптопарных симметричных тиристоров в пластмассовом корпусе на токи 10-80А и напряжение напряжения 100-1200В

1998

Освоено производство серии тиристоров оптопар в пластмассовом корпусе на токи 10-80А и напряжение 100-1200В

1998

Освоено производство диодов для прессовки токи 20-32А и напряжение 100-400В

1998

Цех полупроводниковых приборов выделен в Еру предприятие «Элемент-Перетворювач»

2000

Разработан блок шунтирующих диодов для устранения самоиндукции в электрических системах зерноуборочных комбайнов

2001

3 освоено производство серии модулей с мостовой схемой на токи 10-32А и напряжение 100-1200В

2001

Производство серии диодов в корпусах планшетов на токи 1600-5000А и напряжение 1200-4400В освоено

2001

Разработан индикатор засорения воздушного фильтра двигателя внутреннего сгорания на токи

2001

Разработан пульт управления реверсом наклонной камеры зерноуборочных комбайнов на токи.

2002

Освоено производство серии частотных диодов в пластмассовом корпусе на токи 5-80А и напряжение 200-1200В

2002

Освоено производство серии диодных и тиристорных модулей в корпусах 6, 6.1, 8 модификаций на токи 100-250А и напряжение 200-1800В

2002

Освоено производство серии диодов в пластиковом корпусе на токи 10-100А и напряжение 400-1600В

2002

Производство серии тиристоров в пластиковом корпусе на токи 6,3-125А и напряжением 200-1200В

2002

Освоено производство серии тиристоров в таблетках на токи 200-4000А и напряжение 200-4400В

2002

Производство освоена серия тиристоров в таблеточных корпусах на токи 6,3-100А и напряжение 200-1600В

2003

Освоено производство потенциальных и беспотенциальных симисторных модулей в корпусе 4 модификаций на токи 50-160А и напряжение 200-1200В

2003

Производство модулей с встречно-параллельной схемой на токи 80-125А и напряжением 400-1200В

2003

Освоено производство симисторных модулей в корпусах 4, 7, 8 модификаций на токи 10-160А и напряжение 200-1200В

2003

Освоено производство гибридных симисторных модулей в корпусах 4, 7, 8, 11, 15 модификации на токи 10-250А и напряжение 400-1200В

2004

Разработана серия охладителей полупроводниковых приборов различной конфигурации

2004

Освоено производство серии диодов и лавинных диодов в корпусах планшетов на токи 320-4000А и напряжение 400-4400В

2004

Освоено производство серии штыревых быстровосстанавливающихся диодов на токи 5-100А и напряжение 200-2400В

2005

Освоено производство серии симметричных штыревых тиристоров на токи 100-1000А и напряжение 200-1800В

2006

Освоено производство серии диодных и тиристорных модулей в корпусе модификации 5 токи 25-80А и напряжение 200-1600В

2006

Освоено производство серии диодных и тиристорных модулей в корпусах 9, 10 на токи 200-320А и напряжение 400-2800В

2006

Освоено производство серии pin-диодов на токи 80-500А и напряжение 400-2800В

2006

Освоено производство серии pin-тиристоров на токи 125-320А и напряжение 600-2000В

20

Освоено производство серии диодных и тиристорных модулей в корпусах 12, 13, 14 модификации на токи 500-1250А и напряжение 400-3200В

2007

Освоено производство серии диодных и тиристорных модулей в 7-м корпус модификации на токи 10-25А и напряжение 200-1200В

2007

Освоено производство серии оптронных симметричных тиристоров в пластмассовом корпусе на токи 5-80А и напряжение 100-1200В

2007

Производство серии быстродействующих тиристоров в таблетках корпусов на токи 125-1000А и напряжение 400-1600В.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *