Схема динистора. Динистор: принцип работы, характеристики и применение

Что такое динистор и как он работает. Какие бывают виды динисторов. Каковы основные характеристики динисторов. Где применяются динисторы в электронике. Как проверить работоспособность динистора.

Что такое динистор и его устройство

Динистор — это полупроводниковый прибор с тремя p-n переходами, относящийся к классу тиристоров. Его основные особенности:

• Имеет два вывода — анод и катод
• Обладает двумя устойчивыми состояниями — открытым и закрытым
• Переключается из закрытого состояния в открытое при достижении напряжения включения
• Является неуправляемым прибором — не имеет управляющего электрода

Структура динистора состоит из четырех чередующихся слоев полупроводника p- и n-типа. Между ними образуются три p-n перехода:

• Эмиттерные переходы p-n1 и p-n3 прямого направления
• Коллекторный переход p-n2 обратного направления с высоким сопротивлением

Принцип работы динистора

Принцип работы динистора основан на эффекте внутренней положительной обратной связи между p-n переходами. Рассмотрим основные этапы:

1. В закрытом состоянии через динистор протекает очень малый ток утечки
2. При увеличении напряжения происходит лавинообразный пробой коллекторного перехода p-n2
3. Это приводит к резкому увеличению тока и переключению динистора в открытое состояние
4. В открытом состоянии динистор имеет очень малое сопротивление и пропускает большой ток

Для выключения динистора необходимо уменьшить ток до величины тока удержания или изменить полярность напряжения на аноде.

Основные характеристики динисторов

При выборе и применении динисторов учитывают следующие важные параметры:

• Напряжение включения — напряжение, при котором происходит переключение в открытое состояние
• Ток включения — минимальный ток в открытом состоянии
• Остаточное напряжение — падение напряжения на открытом динисторе
• Ток удержания — минимальный ток, при котором динистор остается открытым
• Максимально допустимый ток в открытом состоянии
• Время переключения из закрытого состояния в открытое

Типовые значения напряжения включения динисторов лежат в диапазоне 20-40 В. Время переключения составляет единицы микросекунд.

Виды динисторов

Существует несколько разновидностей динисторов:

По полярности работы:

• Однополярные — работают только при прямом включении
• Симметричные (диаки) — могут работать при любой полярности

По мощности:

• Маломощные — для токов до 2 А
• Мощные — для импульсных токов до 10 А и более

По конструкции:

• Обычные динисторы
• Реверсивно-включаемые динисторы (РВД) — для коммутации больших импульсных токов

Области применения динисторов

Благодаря своим ключевым свойствам динисторы нашли применение во многих областях электроники:

• В схемах запуска тиристорных регуляторов мощности
• В импульсных генераторах и формирователях импульсов
• В преобразователях напряжения для люминесцентных и энергосберегающих ламп
• В системах плавного пуска электродвигателей
• В схемах защиты от перенапряжений
• В импульсных источниках питания

Реверсивно-включаемые мощные динисторы применяются для коммутации больших импульсных токов в силовой электронике.

Как проверить работоспособность динистора

Для проверки динистора можно использовать следующую простую схему:

1. Подключите к динистору последовательно резистор 10 кОм и светодиод
2. Подайте на схему регулируемое напряжение 0-40 В
3. Плавно повышайте напряжение до момента загорания светодиода
4. Измерьте напряжение включения и сравните с паспортным значением

Исправный динистор должен четко переключаться при достижении напряжения включения. Проверку симметричных динисторов нужно проводить для обеих полярностей.

Преимущества и недостатки динисторов

Основные достоинства динисторов:

• Простота конструкции и низкая стоимость
• Высокая скорость переключения
• Большие коммутируемые токи в открытом состоянии
• Высокая надежность и долговечность

К недостаткам можно отнести:

• Отсутствие возможности управления моментом включения
• Фиксированное напряжение включения
• Необходимость снижения тока для выключения

Заключение

Динисторы являются простыми, но очень полезными полупроводниковыми приборами. Их уникальные свойства позволяют эффективно применять их для коммутации цепей, формирования импульсов, защиты от перенапряжений. Несмотря на появление более современных управляемых тиристоров, динисторы по-прежнему широко используются в силовой электронике и схемотехнике.

Динистор. Принцип работы и свойства.

Принцип работы и свойства динистора

Среди огромного количества всевозможных полупроводниковых приборов существует динистор.

В радиоэлектронной аппаратуре динистор встречается довольно редко, ходя его можно встретить на печатных платах широко распространённых энергосберегающих ламп, предназначенных для установки в цоколь обычной лампы. В них он используется в цепи запуска. В маломощных лампах его может и не быть.

Также динистор можно обнаружить в электронных пускорегулирующих аппаратах, предназначенных для ламп дневного света.

Динистор относится к довольно большому классу тиристоров.

Динисторы

Условное графическое обозначение динистора на схемах.

Для начала узнаем, как обозначается динистор на принципиальных схемах. Условное графическое обозначение динистора похоже на изображение диода за одним исключением. У динистора есть ещё одна перпендикулярная черта, которая, судя по всему, символизирует базовую область, которая и придаёт динистору его свойства.

Условное графическое обозначение динистора на схемах

Также стоит отметить тот факт, что изображение динистора на схеме может быть и другим. Так, например, изображение симметричного динистора на схеме может быть таким, как показано на рисунке.

Возможное обозначение симметричного динистора на схеме

Как видим, пока ещё нет какого-либо чёткого стандарта в обозначении динистора на схеме. Скорее всего, связано это с тем, что существует огромный класс приборов под названием тиристоры. К тиристорам относится динистор, тринистор (triac), симистор, симметричный динистор. На схемах все они изображаются похожим образом в виде комбинации двух диодов и дополнительных линий, обозначающих либо третий вывод (тринистор) либо базовую область (динистор).

В зарубежных технических описаниях и на схемах, динистор может иметь названия trigger diode, diac (симметричный динистор). Обозначается на принципиальных схемах буквами VD, VS, V и D.

Чем отличается динистор от полупроводникового диода?

Во-первых, стоит отметить, что у динистора три (!) p-n перехода. Напомним, что у полупроводникового диода p-n переход всего один. Наличие у динистора трёх p-n переходов придаёт динистору ряд особенных свойств.

Принцип работы динистора.

Суть работы динистора заключается в том, что при прямом включении он не пропускает ток до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет определённого значения. Значение этого напряжения имеет определённую величину и не может быть изменено. Это связано с тем, что динистор является неуправляемым тиристором – у него нет третьего, управляющего, вывода.

Известно, что и обычный полупроводниковый диод также имеет напряжение открытия, но оно составляет несколько сотен милливольт (500 милливольт у кремниевых и 150 у германиевых). При прямом включении полупроводникового диода он открывается при приложении к его выводам даже небольшого напряжения.

Чтобы подробно и наглядно разобраться в принципе работы динистора обратимся к его вольт-амперной характеристике (ВАХ). Вольт-амперная характеристика хороша тем, что позволяет наглядно увидеть то, как работает полупроводниковый прибор.

На рисунке ниже вольт-амперная характеристика (англ. Current-voltage characteristics) импортного динистора DB3. Отметим, что данный динистор является симметричным и его можно впаивать в схему без соблюдения цоколёвки. Работать он будет в любом случае, вот только напряжение включения (пробоя) может чуть отличаться (до 3 вольт).

Вольт-амперная характеристика симметричного динистора

На ВАХ динистора DB3 наглядно видно, что он симметричный. Обе ветви характеристики, верхняя и нижняя, одинаковы. Это свидетельствует о том, что работа динистора DB3 не зависит от полярности приложенного напряжения.

График имеет три области, каждая из которых показывает режим работы динистора при определённых условиях.

• Красный участок на графике показывает закрытое состояние динистора. Ток через него не течёт. При этом напряжение, приложенное к электродам динистора, меньше напряжения включения V

  BO – Breakover voltage.

• Синий участок показывает момент открытия динистора после того, как напряжение на его выводах достигло напряжения включения (V_BO или U_вкл.). При этом динистор начинает открываться и через него начинает протекать ток. Далее процесс стабилизируется и динистор переходит в следующее состояние.

• Зелёный участок показывает открытое состояние динистора. При этом ток, который протекает через динистор ограничен только максимальным током I_max, который указывается в описании на конкретный тип динистора. Падение напряжения на открытом динисторе невелико и колеблется в районе 1 – 2 вольт.

Получается, что динистор в своей работе похож на обычный полупроводниковый диод за одним исключением. Если пробивное напряжение или по-другому напряжение открытия для обычного диода составляет значение менее вольта (150 – 500 мВ), то для того, чтобы открыть динистор необходимо подать на его выводы напряжение включения, которое исчисляется десятками вольт. Так для импортного динистора DB3 типовое напряжение включения (V

BO) составляет 32 вольта.

Чтобы полностью закрыть динистор, необходимо уменьшить ток через него до значения меньше тока удержания. При этом динистор выключиться – перейдёт в закрытое состояние.

Если динистор несимметричный, то при обратном включении («+» к катоду, а «-» к аноду) он ведёт себя как диод и не пропускает ток до тех пор, пока обратное напряжение не достигнет критического для данного типа динистора и он сгорит. Для симметричных, как уже говорилось, полярность включения в схему не имеет значения. Он в любом случае будет работать.

В радиолюбительских конструкциях динистор может применяться в стробоскопах, переключателях мощной нагрузки, регуляторах мощности и многих других полезных приборах.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Динисторы – принцип работы, как проверить, технические характеристики

Динистор – неуправляемая разновидность тиристоров, иначе он называется триггер-диодом. Изготавливается из полупроводникового монокристалла, имеющего несколько p-n переходов. Обладает двумя устойчивыми состояниями: открытым и закрытым. Подходят для применения в цепях непрерывного действия, в которых наибольшее значение тока составляет 2 А, а также в импульсных режимах, при условии, что максимальный ток – 10А, а напряжения находятся в диапазоне 10-200 В. Этот элемент обычно выполняет функции электронного ключа. Его открытое положение соответствует высокой проводимости, закрытое – низкой. Переход из открытого в закрытое состояние происходит практически мгновенно. Содержание статьи Как графически обозначается динистор на схеме Четкого стандарта, регламентирующего изображение этого элемента на схеме, не существует. Самый распространенный вариант – изображение диода + дополнительная перпендикулярная черта. На зарубежных описаниях этот элемент может обозначаться словами trigger diode, буквами VD, VS, V, D. Условное графическое изображение симметричных динисторов имеет несколько вариантов. Маркировка, наносимая на корпус динистора, состоит из букв и цифр. Наиболее популярны устройства российского производства КН102 (А…И). Первая буква в обозначении характеризует материал, из которого изготовлено устройство. К – кремний. Число из трех цифр обозначает номер разработки. Буквы, стоящие в конце маркировки, являются буквенными кодами напряжения включения. Таблица наиболее популярных марок динисторов Особенности устройства полупроводникового неуправляемого тиристора Структура динистора четырехслойная с тремя p-n-переходами. Эмиттерные переходы прямого направления – p-n1 и p-n3, переход p-n2 – коллекторный, обратной направленности, обладает высоким сопротивлением. Выводы: анод – выводится из p-области; катод – выводится из n-области. Отличие динистора от диода – количество p-n-переходов (у диода один p-n-переход), от обычного тиристора – отсутствие третьего, управляющего, входа. Основные плюсы trigger diode: обеспечение несущественной потери мощности; возможность эксплуатации в широком температурном интервале – -40…+125°C; возможность получения высокого выходного напряжения. Минус – отсутствие возможности управлять работой этого устройства. Виды динисторов В зависимости от конструктивных особенностей различают следующие виды этих устройств: Однополярные. Функционируют только при положительном смещении. Если уровень максимально допустимого обратного напряжения будет превышен, элемент сгорит. Симметричные. Имеют равнозначные выводы, могут работать при прямом и обратном смещениях. В современной электронике широко применяются реверсивно-включаемые мощные динисторы (РВД). Эти элементы с реверсивно-импульсивными свойствами способны осуществить коммутацию токов до 500 кА в микросекундном или субмиллисекундном диапазонах. Они используются для коммутации импульсных токов в твердотельных ключах в схемах электропитания силовых агрегатов. Основные характеристики динисторов При выборе подходящего динистора учитывают следующие параметры: Разность потенциалов в открытом состоянии, измеряется в вольтах. Указывается применительно к величине тока открытия. Наименьшая величина тока в открытом состоянии, единица измерения – миллиамперы. Эта характеристика зависит от температуры устройства. С ее повышением значение минимального тока уменьшается. Время переключения – временной промежуток, составляющий микросекунды, в течение которого триггер-диод переходит из одного устойчивого состояния в другое. Ток запертого состояния. Зависит от значения обратного напряжения. В общем случае его величина не превышает 500 мкА. Емкость. Измеряется в пикофарадах, характеризует общую паразитную емкость устройства. Если этот показатель высокий, то элемент в высокочастотных цепях не используется. Схема работы динистора Основной принцип работы динистора: пропускание тока начинается при достижении определенного значения напряжения, которое является постоянным и не может быть изменено, поскольку триггер-диоды является неуправляемым. Наглядное представление о том, как работает динистор, дает вольтамперная характеристика (ВАХ). На ВАХ симметричного элемента видно, что он будет функционировать при любом направлении прикладываемого напряжении. Верхняя и нижняя ветви центрально симметричны. Такую деталь можно включать в схему без учета полярности. На графике изображены 3 возможных рабочих режима: Красный участок – закрытое состояние, при котором значение текущего напряжения ниже напряжения включения. Ток через триггер-диод не проходит. Синий – характеризует момент включения, когда напряжение на выводах достигает напряжения включения и элемент включается. Зеленый – открытое состояние, при котором характеристики элемента стабилизированы. В характеристиках на триггер-диод указывается наибольшее значение тока, который может через него протекать. Несимметричные dinistor можно включать в схему только с соблюдением полярности. При обратном подсоединении элемент будет закрыт при напряжениях, не превышающих допустимое значение, при их превышении деталь сгорит. По схеме функционирования триггер-диод похож на классический диод, но есть существенное отличие. Если напряжение открытия для диода очень мало и составляет десятки и сотни милливольт, то для динистора напряжение включения составляет несколько десятков вольт. Для закрытия устройства ток, проходящий через него, необходимо понизить до значения, которое меньше величины тока удержания, или разомкнуть цепь электропитания. Области применения динисторов Рабочие характеристики этого элемента позволяют его использовать в следующих в следующих схемах: Тиристорный регулятор мощности и импульсного генератора. Динистор в схеме нужен для генерации импульса, открывающего тиристор. Высокочастотный преобразователь, применяемый для питания люминесцентных ламп. Для этой цели используются симметричные устройства. Монтаж может быть обычным или поверхностным. Схемы управления плавного пуска двигателей. Как проверить работоспособность динистора Этот элемент выходит строя очень редко. С использованием мультиметра динистор из-за его технических особенностей проверить невозможно, поэтому для проведения детальной проверки собирают несложную тестовую схему. В проверочную схему входят: Для сборки этой схемы понадобятся: резистор сопротивлением 10 кОм, светодиод для светоиндикации, проверяемый элемент, лабораторный источник питания с возможностью регулировать постоянное напряжение в интервале 30-40 В. Если имеются только маломощные ИП c регулировкой, то их включают в цепь последовательным соединением. Этапы проверки: Задают исходное напряжение 30 В, которое медленно повышают до загорания светодиода, означающего открытие элемента. Отмечают напряжение, при котором загорелся светодиодный индикатор, и вычитают разность потенциалов, расходуемую на светодиод. По справочнику проверяют нормативный интервал напряжений включений для проверяемого динистора. Если полученное в результате тестирования значение входит в этот диапазон, значит, устройство полностью исправно. При включении однонаправленного динистора в тестовую схему необходимо соблюдать полярность. Была ли статья полезна? Да Нет Оцените статью Что вам не понравилось? Анатолий Мельник Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Принцип работы динистора. Что такое динистор.

Данная статья раскрывает ответ на вопрос: «Что такое динистор?», а также описывает принцип его работы и демонстрирует график зависимости тока от напряжения.

Что такое динистор? История его создания

Динистор это – одна из разновидностей тиристоров, представленная неуправляемым триггерным диодом с двумя направляющими. Характеризуется низкой величиной напряжения электрического пробоя (не выше 30 в) и наличием трех p-h переходов в его четырехслойной структуре.

Хотя задокументированных сведений на сегодняшний день не обнаружено, считается, что идея создания первого динистора принадлежит Уильяму Шокли. На основе этой идеи в 1955 году Фрэнком Гутцвиллером в лаборатории Дженерал Электрик был впервые создан этот прибор, который в дальнейшем получил широкое распространение и смог заменить тиратроны и другие актуальные на тот момент аналоги.

Виды динисторов:

• Однополярный. Способен работать исключительно при положительном смещении. Превышение обратного напряжения максимального уровня приведёт к тому, что данный полупроводник перегорит;
• Симметричный. Представляет собой устройство с равнозначными выводами, что позволяет ему работать как при положительном, так и при обратном смещении.

Рис.№1. Динистор Dh4.

Схематическое изображение динисторов может быть представлено по-разному, ниже приведен один из вариантов

Рис№2. Схематическое изображение структуры динистора. Анод – положительная область (p). Катод – отрицательная область (n).

Динистор характеризуется возможностью перехода из закрытого состояния в открытое. Закрытое состояние определяет низкую проводимость тока, т.е. в таком состоянии динистор ток практически не проводит, за исключением утечки тока. Открытое состояние обеспечивает высокую проводимость тока. Данный переход удается осуществить путем воздействия на динистор напряжением нужного уровня (напряжение включения).

Основные плюсы динистора:

• Он обеспечивает небольшую потерю мощности;
• Выдает высокий уровень напряжения на выходе.

Из минусов отмечается только тот факт, что динистор является неуправляемым полупроводником, то есть, нет возможности управления его работой.

Динистор способен работать в следующих диапазоне температур от -40 до +1250 С.

Устройство динистора

У каждого динистора имеется анод, катод и определенный уровень неизменяемого Uвкл (напряжение включения). В его четырехслойной структуре выделяются три pn перехода. При этом, 2 pn перехода из них прямого направления, а именно pn1 и pn3, это элиттерные переходы. А переход pn2 имеет обратную направленность с большим сопротивлением, он называется коллекторный переход. Именно он снижает почти всё напряжение, которое действует на динистор. Схема устройства динистора представлена на рисунке №2.

Принцип работы

Во время включения динистора от источника питания происходит накопление напряжения на его выводах. Определенный уровень напряжения приводит к открытию динистора. Он начинает пропускать ток.

«А вы знали, что уровень напряжения для открытия динистора неизменный и зависит от его типа?»

Так как динистор представляет собой неуправляемый триггерный диод (т.е. отсутствует управляющий вывод), напряжение необходимое для его открытия всегда неизменное.

Для выключения динистора следует:

• Снизить величину тока ниже значения тока удержания;
• Разорвать цепь питания;
• Изменить полярность напряжения на аноде.

Как работает динистор

Когда напряжение, приложенное к динистору, достигает уровня необходимого, т.е. напряжения включения (Uвкл), происходит электрический пробой в pn2 переходе. Данный пробой носит лавинообразный характер.

В результате этого пробоя происходит нарастание тока в динисторе. Что приводит к его переключению.

Рис.№3. Схематическое изображение принципа работы динистора. На рисунке отображено переключение эмиттерных переходов и коллекторного в результате накопления необходимого уровня напряжения.

В результате переключения динистор переходит в открытое состояние и начинает проводить ток. Величина проводимого тока определяется сопротивлением цепи и сопротивлением данного полупроводника.

Схема работы динистора

Работу динистора проще понять, если разбирать ее принцип на схеме графической зависимости тока от напряжения.

Рис.№4 Схема работы динистора, где: I пр – прямой ток; Iн – ток нагрузки; Iвыкл – ток выключения – минимальный уровень тока, когда динистор находится еще в открытом состоянии; Iвкл – ток включения – уровень тока во время достижения напряжения включения; Iобр – обратный ток; Uобр – обратное напряжение Uост – остаточное напряжение – напряжение, которое отмечается на динисторе в его открытом состоянии; Uвкл – напряжение включения – напряжение необходимое для включения динистора; Uпр – падение напряжения на открытом динисторе.

Красная линия на графике характеризует состояние динистора в то время, когда он не проводит ток. Напряжение здесь недостаточно для открытия полупроводника.

Синий линией обозначен этап открытия динистора в то время, когда уровень U достигает уровня включения (Uвкл). Он начинает проводить ток.

Зеленая линия обозначает состояние наиболее высокой проводимости динистора. «Важно! Установка несимметричного (однополярного) динистора без учета полярности может привести к его сгоранию в конечном итоге увеличения напряжения!».

Симметричный динистор работает по такому же принципу, единственной отличительной его особенностью является тот факт, что для его работы условие соблюдения полярности не является обязательным, для этого варианта динисторов допускается обратное включение.

Не смотря на схожесть с работой полупроводникового диода, динистор имеет ряд существенных отличий от него:

• В отличии от диода, который имеет один pn переход, динистор характеризуется наличием трех переходов, что и обуславливает его характеристики;
• Для диода напряжение для его открытия необходимо меньше вольта (до 500 мВ), для открытия динистора же необходим более высокий вольтаж (так, для зарубежного симметричного динистора нужно напряжение включения 32В).

Область применения

Предназначение динисторов – запуск. Используются в тиристорах регуляторов мощности, в электронных преобразователях напряжения, в тепловых контролях.

Благодаря тому, что динистор обладает рядом особых свойств, и в тоже время является бюджетным вариантом, данный вид полупроводников получил широкое распространение во многих сферах.

Применяется в устройстве:

• Преобразователей напряжения люминесцентных ламп, неоновых ламп, энергосберегающих ламп;
• В электронных устройствах, которые осуществляют запуск и поддержку работы разрядных ламп;
• Нашел своё применение в схемах радиоконструкций, некоторых старых моделях раций, радиомикрофонов;
• Используется в схемах управления плавным спуском двигателей;
• Обогревателей;

Это Интересно! Во времена активного пользования и широкого распространения стационарных телефонных аппаратов некоторые умельцы устанавливали динисторы с целью пресечения попыток прослушки, если имелось 2 и более телефона на одной линии.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 4 чел.
Средний рейтинг: 2.8 из 5.

Динистор-применение, принцип работы, структура

Динистор – это двунаправленный триггерный неуправляемый диод, аналогичный по устройству тиристору небольшой мощности. В его конструкции отсутствует управляющий электрод. Он  обладает низкой величиной напряжения лавинного пробоя, до 30 В. Динистор может считаться важнейшим элементом, предназначенным для переключающих автоматических устройств, для схем генераторов релаксационных колебаний и для преобразования сигналов.

Динисторы производятся для цепей максимального тока до 2 А непрерывного действия и до 10 А для работы в импульсном режиме для напряжений с величинами от 10 до 200 В.

 

 

Рис. №1. Диффузионный кремниевый динистор p—n—p—n (диодный тиристор) марки КН102 (2Н102). Устройство применяется в импульсных схемах и выполняет коммутирующие действия. Конструкция выполнена в из металлостекла и имеет гибкие выводы.

Принцип работы динистора

Прямое включение динистора от источника питания приводит к прямому смещению p-n-p-перехода П1 и П3. П2 работает в обратном направлении, соответственно состояние динистора считается закрытым, а падение напряжения приходится на переход П2.

Величина тока определяется током утечки и находится в границах от сотых долей мкрА (участок ОА). При плавном увеличении напряжения, ток будет расти медленно, при достижении напряжением величины переключения близкого к величине пробивного напряжения p-n-перехода П2, то ток его возрастает резким скачком, соответственно напряжение падает.

Положение прибора открытое, его рабочая составляющая переходит в область БВ. Дифференциальное сопротивление устройства в этой области имеет положительное значение и лежит в незначительных границах от 0,001 Ом до нескольких единиц сопротивления (Ом).

Чтобы выключить динистор необходимо уменьшить величину тока до значения тока удержания. В случае приложения к прибору обратного напряжения, переход П2 открывается, переход П1 и П3 закрыты.

 

 

Рис. №2. (а) Структура динистора; (б) ВАХ

Область применения динистора

1. Динистор может использоваться для формирования импульса предназначенного для отпирания тиристора, благодаря своей несложной конструкции и невысокой стоимости динистор считается идеальным элементом для применения в схеме тиристорного регулятора мощности или импульсного генератора
2. Еще одно распространенное применение динистора – это использование в конструкции высокочастотных преобразователей для работы с электрической сетью 220В для питания ламп накаливания, и люминесцентных ламп в компактном исполнении (КЛЛ) в виде компонента, входящего в устройство «электронного трансформатора» Это так называемый DB3 или симметричный динистор. Для этого динистора характерен разброс пробивного напряжения. Устройство используется для обычного и поверхностного монтажа.

Реверсивно-включаемые мощные динисторы

Широкое распространение получила разновидность динисторов, обладающих реверсивно-импульсными свойствами. Эти приборы позволяют выполнить микросекундную коммутацию в сотни и даже в миллионы ампер.

Реверсивно-импульсные динисторы (РВД) используются в конструкции твердотельного ключа для питания силовых установок,  РВД и работают в микросекундном и субмиллисекундном диапазонах. Они коммутируют импульсный ток до 500 кА в схемах генераторов униполярных импульсов в частотном режиме многократного действия.

 

 

Рис. №3. Маркировка РВД используемого в моноимпульсном режиме.

Внешний вид ключей собранных на основе РВД

 

 

 

Рис. №4. Конструкция бескорпусного РВД.

 

 

Рси.№5. Конструкция РВД в метало-керамическом таблеточном герметичном корпусе.

Число РВД зависит от величины напряжения для рабочего режима коммутатора, если коммутатор рассчитан на напряжение 25 kVdc, то их число – 15 штук. Конструкция коммутатора на основе РВД схожа с конструкцией высоковольтной сборки с последовательно соединенными тиристорами с таблеточным устройством и с охладителем. И прибор, и охладитель выбираются с учетом рабочего режима, который задается пользователем.

Структура кристалла силового РВД

Полупроводниковая структура реверсивного-включаемого динистора включает в свой состав несколько тысяч тиристорных и транзисторных секций, обладающих общим коллектором.

Включение прибора происходит после изменения на короткое время полярности внешнего напряжения и прохождения через транзисторные секции короткого импульсного тока. Происходит инжектирование электронно-дырочной плазмы в n-базу, по плоскости всего коллектора создается тонкий плазменный слой. Насыщающийся реактор L служит для разделения силовой и управляющей части цепи, через доли микросекунды происходит насыщение реактора и к прибору приходит напряжение первичной полярности. Внешнее поле вытягивает дырки из слоя плазмы в p-базу, что приводит к инжекции электронов, происходит независимое от величины площади переключение прибора по всей его поверхности. Именно благодаря этому имеется возможность производить коммутацию больших токов с высокой скоростью нарастания.

 

 

Рис. №6. Полупроводниковая структура РВД.

 

 

Рис. №7. Типичная осциллограмма коммутации.

Перспектива использования РВД

Современные варианты динисторов изготовленных в доступном в настоящее время диаметре кремния позволяют коммутировать ток величиной до 1 млА. Для элементов в основу, которых положен карбид кремния характерна: высокая насыщенность скорости электронов, напряженность поля лавинного пробоя с высоким значением, утроенное значение теплопроводности.

Их рабочая температура намного выше из-за широкой зоны, вдвое превышающая радиационная стойкость – вот все основные преимущества кремниевых динистров. Эти параметры дают возможность повысить качество характеристик всех силовых электронных устройств, изготовленных на их основе.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Динисторы тринисторы и симисторы

В электронике тиристорами называют изготовленные на основе монокристаллов полупроводниковые приборы, которые имеют четырехслойную p—n—p—n структуру. В них наличествует три последовательных p—n перехода, которые характеризуются двумя устойчивыми состояниями электрического равновесия: закрытым в обратном направлении и открытым в прямом.

Полупроводниковые тиристоры

 

 

Диодным тиристором (или динистором) называют такую разновидность этого полупроводникового прибора, который имеет выводы только от крайних слоев. Такой прибор, у которого еще есть дополнительный вывод от одного из средних слоев, называется тринистором (или триодным тиристором).

Двухэлектродные тиристоры ( динисторы )

Динистором (или диодным тиристором) в электронике принято именовать неуправляемый тиристор, у которого наличествует только два выхода. Один из них называется анодом (это крайняя p-область), а второй – катодом (это крайняя n-область).

Двухэлектродный тиристор ( динистор )

 

В тех случаях, когда на анод динистора от источника напряжения подается «минус», а на катод, соответственно, «плюс», то через него протекает совсем небольшой обратный ток. Это происходит потому, что при таком подключении крайние p—n-переходы оказываются включенными не в прямом, а в обратном направлении.

Если полярность подключения внешнего источника изменяется на обратную, то в прямом направлении включаются переходы 1 и 3, а переход 2, расположенный между ними – в направлении обратном. Что касается такого показателя, как сопротивление между катодом динистора и его анодом, то оно при этом также достаточно велико. Это приводит к тому, что через прибор протекает ток I зкр, имеющий небольшое значение. Его измеряют при напряжении U пр.зкр.макс, то есть максимально допустимым тогда, когда тиристор находится в закрытом положении.

В тех случаях, когда происходит дальнейшее увеличение прямого напряжения, обратное напряжение, имеющееся на среднем p—n переходе, падает. Как следствие, растет проходящий через динистор прямой ток. Когда прямое напряжение достигает некоторого значения, называющегося напряжением включения (U вкл), происходит открытие среднего перехода. Вследствие этого сопротивление между катодом и анодом падает достаточно серьезно и составляет всего несколько десятых долей Ом. В таких случаях говорят, что динистор находится в открытом состоянии, и при этом падение напряжения на нем составляет только около 1—2 В. Следует заметить, что оно очень незначительно зависит от величины того тока, который протекает через этот полупроводниковый прибор. Чаще всего в справочниках указывается только то значение напряжения открытого динистора U откр, которое возникает тогда, когда через него протекает максимально допустимый постоянный ток I откр. макс..

Для того чтобы привести динистор в открытое состояние требуется такое напряжение его включения, которое составляет несколько сотен вольт. До тех пор, пока через этот прибор протекает ток, величина которого не меньше, чем ток удержания I уд., он находится в открытом состоянии. Чтобы перевести его в состояние закрытое, надо или произвести полное отключение, или хотя бы уменьшить напряжение внешнего источника до величины 1 В.

Трехэлектродные тиристоры ( тринисторы )

От динистра тринистор с точки зрения своей конструкции отличается только тем, что у него есть еще один, третий вывод, который выведен от одной из средних областей. Он является управляющим, и именно благодаря его наличию прибор можно открывать даже тогда, когда значение напряжения меньше, чем U вкл. и даже U пр.зкр.макс.. Чтобы это сделать, нужно всего лишь пропустить открывающий ток I у.от. через управляющий электрод. Чем большее значение этого тока, тем меньше величина напряжения U вкл., при котором тринистор отпирается.

Трехэлектродный тиристор ( тринистор )

Если в качестве нагрузки в анодную цепь тринистора включено активное сопротивление (лампа накаливания, резистор, паяльник и т.п.), то следующий от анода к катоду основной ток растет очень быстро, практически мгновенно. Для того чтобы открыть тринистор, достаточно подать на управляющий электрод очень короткий импульс (несколько микросекунд). Стоит отметить, что положительный импульс подаётся если управляющий электрод присоединен к р-базе, а отрицательный импульс если соединение планируется с n-базой.

Чтобы перевести тринистор в закрытое состояние из состояния открытого, то нужно всего лишь значение основного тока сделать меньше, чем I уд.. Чаще всего в цепях, где протекает постоянный ток, это делается краткосрочным пропусканием через прибор обратного тока (его значение должно быть больше, чем значение тока основного). Чтобы это сделать, применяют специализированное коммутационное устройство.

Те тринисторы, которые функционируют в цепях переменного тока, автоматически запираются тогда, когда полуволна основного тока завершается. Именно этим объясняется то обстоятельство, что тринисторы весьма широко используются для того, чтобы управлять электродвигателями переменного тока, в импульсных схемах, инверторах, выпрямителях, различных устройствах автоматики и т.п.

Что касается значений напряжения и тока цепи управления, то они совсем невелики, а вот значение основного тока порой достигает сотен ампер, а основного напряжения – нескольких тысяч вольт. По этой причине у тринисторов такой показатель, как коэффициент усиления по мощности, может достигать 104 – 105.

Симметричные тиристоры ( симисторы )

И динисторы, и тринисторы отличаются тем, что способны пропускать основной рабочий ток только в одном направлении. Если по каким-либо причинам это естественно ограничение необходимо обойти, то применяется два тиристора, которые включаются по встречно-параллельной схеме. Есть, однако, и более простое решение, заключающееся в том, что используются полупроводниковые ключи вида p—n—p—n—p, то есть двусторонние.

Симметричный тиристор ( симистор )

 

 

Их в электронике принято именовать симисторами, симметричными тиристорами или триаками. Полупроводниковая структура этих приборов – пятислойная, на обратной и прямой ветвях вольтамперной характеристики они обладают отрицательным сопротивлением. Для того чтобы открыть симистор, надо на управляющий электрод подать соответствующий сигнал, а чтобы закрыть – изменить полярность подключения или между силовыми электродами снять разность потенциалов.

22. Динистор. Вах. Схема включения:

Динистор — это двухэлектродный прибор, разновидность тиристора и, как я уже говорил, не полностью управляемый ключ, который можно выключить, только снизив ток, проходящий через него. Состоит он из четырех чередующихся областей различного типа проводимости и имеет три np-перехода. Соберем гипотетическую схему, похожую на ту, что мы использовали для изучения диода, но добавим в нее переменный резистор, а диод заменим динистором:

Итак, сопротивление резистора максимально, прибор показывает «0». Начинаем уменьшать сопротивление резистора. Напряжение на динисторе растет, ток по-проежнему не наблюдается. При дальнейшем уменьшении сопротивления в определенный момент времени на динисторе окажется напряжение, которое в состоянии его открыть ( U_откр). Динистор тут же открывается и величина тока будет зависеть лишь от сопротивления цепи и самого открытого динистора – «ключ» сработал.

Как же закрыть ключ? Начинаем уменьшать напряжение – ток уменьшается, но только за счет увеличения сопротивления переменного резистора, состояние динистора остается прежним. В определенный момент времени ток через динистор уменьшается до определенной величины, которую принято называть током удержания (I_уд). Динистор мгновенно закроется, ток упадет до «0» — ключ закрылся.

Таким образом динистор открывается, если напряжение на его электродах достигнет U_откр и закрывается, если ток через него меньше I_уд. Для каждого типа динистора, само собой, эти величины различны, но принцип работы остается один и тот же. Что произойдет если динистор включить «наоборот»? Собираем еще одну схему, поменяв полярность включения батареи.

Сопротивление резистора максимально, тока нет. Увеличиваем напряжение – тока все равно нет и не будет до тех пор, пока напряжение на динисторе не превысит максимально допустимое. Как только привысит – динистор просто сгорит. Попробуем то, о чем мы с вами говорили, изобразить на координатной плоскости, на которой по оси Х отложим напряжение на динисторе, по Y — ток через него:

Таким образом, в одну сторону динистор ведет себя как обычный диод в обратном включении (просто заперт, закрыт), в другую лавинообразно открывается но лишь при определенном на нем напряжении или так же закрывается, как только ток через открытый прибор снизится ниже заданного паспортного значения.

Таким образом, основные параметры динистора можно свести к нескольким значениям:

— Напряжение открывания; — Минимальный ток удержания; — Максимально допустимый прямой ток; — Максимально допустимое обратное напряжение; — Падение  напряжени на открытом динисторе.

ВАХ:

Рис. 5.4. Вольт-амперная характеристика динистора

Динистор характеризуется максимально допустимым значением прямого тока  (рис. 5.4), при котором на приборе будет небольшое напряжение . Если уменьшать ток через прибор, то при некотором значении тока, называемом удерживающим током , ток резко уменьшается, а напряжение резко повышается, т. е. динистор переходит обратно в закрытое состояние, соответствующее участку 1. Напряжение между анодом и катодом, при котором происходит переход тиристора в проводящее состояние, называют напряжением включения .

При подаче на анод отрицательного напряжения коллекторный переход  смещается в прямом направлении, а эмиттерные переходы в обратном направлении. В этом случае не возникает условий для открытия динистора и через него протекает небольшой обратный ток.

Схема включения:

Переход 1 представляет собой эмиттерный переход первого транзистора, через  который  дырки  инжектируют из  области р₁  в область n₁, выполняющую роль базы для этого транзистора. Пройдя базу и коллекторный переход 2, инжектированные дырки появляются в коллекторе р₂ первого транзистора, который в то же время служит базой второго транзистора.

Этот ток определяется выражением I_p = I_p КО + α₁I_н, где I_р КО — обратный дырочный  ток коллекторного  перехода;  α₁ — коэффициент передачи тока эмиттера первого транзистора.

Появление дырок в базе р₂ второго транзистора  (n₂ = p₂ = n₁) приводит к образованию нескомпенсированного объемного заряда. Этот заряд, понижая высоту потенциального барьера эмиттерного перехода 3 второго транзистора, вызывает встречную инжекцию электронов из эмиттерной области n₂ второго транзистора в область р₂, являющуюся базой для второго транзистора и коллектором для первого. Инжектированные электроны проходят через коллекторный переход 2 и попадают в коллектор n₁ второго транзистора, служащий одновременно базой первого транзистора (p₁ — n₁ — p₂). Значение электронного тока равноI_n = I_n КО + α₂I_н, где I_{n КО} — обратный электронный ток коллекторного перехода; α₂ — коэффициент передачи тока эмиттера второго транзистора.

Учитывая, что дырки и электроны движутся навстречу друг другу, суммарный ток рассматриваемой структуры I_н = I_р + I_n = I_p КО + I_n КО + (α₁ + α₂) I_н = I_КВО + α_Σ I_н, где I_КВО — обратный ток тиристора, а α_Σ — суммарный коэффициент передачи тока эмиттера.

Решая полученное выражение относительно I_н, получают

I_н = I_КВО / (1 — α_Σ).

Условное графическое обозначение динистора на схемах.

Для начала узнаем, как обозначается динистор на принципиальных схемах. Условное графическое обозначение динистора похоже на изображение диода за одним исключением. У динистора есть ещё одна перпендикулярная черта, которая, судя по всему, символизирует базовую область, которая и придаёт динистору его свойства.

Условное графическое обозначение динистора на схемах

Также стоит отметить тот факт, что изображение динистора на схеме может быть и другим. Так, например, изображение симметричного динистора на схеме может быть таким, как показано на рисунке.

Возможное обозначение симметричного динистора на схеме

Как видим, пока ещё нет какого-либо чёткого стандарта в обозначении динистора на схеме. Скорее всего, связано это с тем, что существует огромный класс приборов под названием тиристоры. К тиристорам относится динистор, тринистор (triac), симистор, симметричный динистор. На схемах все они изображаются похожим образом в виде комбинации двух диодов и дополнительных линий, обозначающих либо третий вывод (тринистор) либо базовую область (динистор).

В зарубежных технических описаниях и на схемах, динистор может иметь названия trigger diode, diac (симметричный динистор). Обозначается на принципиальных схемах буквами VD, VS, V и D.

Чем отличается динистор от полупроводникового диода?

Во-первых, стоит отметить, что у динистора три (!) p-n перехода. Напомним, что у полупроводникового диода p-n переход всего один. Наличие у динистора трёх p-n переходов придаёт динистору ряд особенных свойств.

Принцип работы динистора.

Суть работы динистора заключается в том, что при прямом включении он не пропускает ток до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет определённого значения. Значение этого напряжения имеет определённую величину и не может быть изменено. Это связано с тем, что динистор является неуправляемым тиристором – у него нет третьего, управляющего, вывода.

Известно, что и обычный полупроводниковый диод также имеет напряжение открытия, но оно составляет несколько сотен милливольт (500 милливольт у кремниевых и 150 у германиевых). При прямом включении полупроводникового диода он открывается при приложении к его выводам даже небольшого напряжения.

Чтобы подробно и наглядно разобраться в принципе работы динистора обратимся к его вольт-амперной характеристике (ВАХ). Вольт-амперная характеристика хороша тем, что позволяет наглядно увидеть то, как работает полупроводниковый прибор.

На рисунке ниже вольт-амперная характеристика (англ. Current-voltage characteristics) импортного динистора DB3. Отметим, что данный динистор является симметричным и его можно впаивать в схему без соблюдения цоколёвки. Работать он будет в любом случае, вот только напряжение включения (пробоя) может чуть отличаться (до 3 вольт).

Вольт-амперная характеристика симметричного динистора

На ВАХ динистора DB3 наглядно видно, что он симметричный. Обе ветви характеристики, верхняя и нижняя, одинаковы. Это свидетельствует о том, что работа динистора DB3 не зависит от полярности приложенного напряжения.

График имеет три области, каждая из которых показывает режим работы динистора при определённых условиях.

• Красный участок на графике показывает закрытое состояние динистора. Ток через него не течёт. При этом напряжение, приложенное к электродам динистора, меньше напряжения включения V_BO – Breakover voltage.

• Синий участок показывает момент открытия динистора после того, как напряжение на его выводах достигло напряжения включения (V_BO или U_вкл.). При этом динистор начинает открываться и через него начинает протекать ток. Далее процесс стабилизируется и динистор переходит в следующее состояние.

• Зелёный участок показывает открытое состояние динистора. При этом ток, который протекает через динистор ограничен только максимальным током I_max, который указывается в описании на конкретный тип динистора. Падение напряжения на открытом динисторе невелико и колеблется в районе 1 – 2 вольт.

Получается, что динистор в своей работе похож на обычный полупроводниковый диод за одним исключением. Если пробивное напряжение или по-другому напряжение открытия для обычного диода составляет значение менее вольта (150 – 500 мВ), то для того, чтобы открыть динистор необходимо подать на его выводы напряжение включения, которое исчисляется десятками вольт. Так для импортного динистора DB3 типовое напряжение включения (V_BO) составляет 32 вольта.

Чтобы полностью закрыть динистор, необходимо уменьшить ток через него до значения меньше тока удержания. При этом динистор выключиться – перейдёт в закрытое состояние.

Если динистор несимметричный, то при обратном включении (“+” к катоду, а “-” к аноду) он ведёт себя как диод и не пропускает ток до тех пор, пока обратное напряжение не достигнет критического для данного типа динистора и он сгорит. Для симметричных, как уже говорилось, полярность включения в схему не имеет значения. Он в любом случае будет работать.

В радиолюбительских конструкциях динистор может применяться в стробоскопах, переключателях мощной нагрузки, регуляторах мощности и многих других полезных приборах.

Практическое задание

Вариант 26

Задача №2

Электрическая цепь переменного синусоидального тока с частотой f=50Гц, находящаяся под действием напряжения, содержит активные, реактивные интуктивные и реактивные емкостные сопротивления. По данным таблицы 4.2 с учетом положения выключателей В1-В7 определить токи всех ветвей, напряжения на участках цепи, коэффициент мощности электрической цепи, комплексные Y, активные G и реактивные проводимости В отдельных участков и всей электрической цепи. Проверить соблюдение баланса полных S, активных Р и реактивных Q мощностей.

Дано: Решение: выражаем сопротивления ветвей цепи в комплексной форме:

U=120В Z=R±jX=Z*;

f=50Гц Z1=12+j16=14.14e -j45

R1=10 Oм Z2=12+j16=20e+j53

R2=24 Oм Z2=25±j0=25e+j0

R3=15 Oм Z=Z1+(Z2* Z3)/( Z2*Z3)

L1=19.1 мГ Полное комплексное сопротивление цепи:

С2=455 мкФ Z=14.14ej45+(20e+j53*25e+j0)/(37*j16)=10-j10+10.75+j6.25=20.75-j3.75=21.08j10

L3=63,5 мГ

Определяем ток в неразветвленной части цепи :

I₁=U/Z=280e^j0/21.08^-j10=13.28e^+j10 A

U₁=Z₁*I₁=14.14e^-j45*13.28e^+j10=187.77^-j35=150.2-j107.7

U₂=(Z₂*Z₃)/(Z₂+Z₃)*I₁=12.5^+j30*13.28e^+j10=166^+j40B=116.2+j99.6

I₂=U₂/Z₂=166^j+40/20e^+j53=8.3e^-j13=8.05-j1.82 A

I₃=U₂/Z₃=166^j+40/25e^+j0=6.64e^+j40=5.04+j4.24 A

S=U*I₁^*=P±je

S=280*(13.01-j2.3)=3642.8+j644 BA

P=3642BT-активная мощность

Q=630 Вар – реактивная мощность

Проверка балансом мощностей

P=P₁+ P₂₊ P₃=R₁*I₁² R₂*I₂²+ R₃*I₃²=10*13.28²+12*8.3²+25*6.64²=3693

Q=x₁*I₁²+ x₂*I₂²+ x₃*I₃²=10*13.28²-16*8.3²=661

(3693/3693)-(3642/3693)=(1-0.98)*100=2%

(661/661)-(644/661)=(1-0.97)*100=3%

U_R1=R₁*I₁=10*(13.01+j2.3)=130.1+j23=132.11e^j9

U_x1=jx₁*I₁=-j10*(13.01+j2.3)=-j130.1+23=23-j130.1B

U_R2= R₂*I₂=12*(8.05-j1.82)=96.6-j21.84

U_x2=jx₂*I₂=j16*(8.05-j1.82)=29.12-j128.8

U_R3=jx₃*I₃=25*(5.04+j4.24)=126+j10.6

Задача №3

В трехфазную сеть с симметричной системой линейных напряжений Uл включен потребитель, фазы которого имеют сопротивления. По данным таблицы 4.3, с учетом положения выключателей В4-В5 определить: схему соединения потребителей «треугольником», «звездой» без нейтрального или с нейтральным проводом; характер нагрузки (симметричный или несимметричный), фазные, линейные токи.

Дано: Uл=660 B R1=8 Ом Xl2= 6 Ом Xc3= 12 Ом

Решение: Из условия задачи видно, что схема соединена звездой, без нейтрального провода, не симметричная нагрузка Uф= Uл/√3=660/√3=380 В UА=380 В

U_В=380e^—j120=-190-j326.8

U_C=380e^—j120=-190+j326.8

Y_a=1/R₁=1/8 Ом

Y_б=1/Х_l2=1/j6 Ом

Y_с=1/jХ_c=1/-j12Ом

UnN= (U_A*Y_a+U_в*Y_b+ U_C*Y_c)/ (U_A+ U_B+ U_c)=(1/8*380+1/j6*(-190-j326.8)-1/j12*(-190+j326.8))/(1/8+1/j6-1/j12) = ==== 268e^{j18 8}=

=-283.5-j37.2

U_a= U_л— UnN=380+283,5+j37.2=663.5+j37.2=664.5e^j2

U_b=-190-j326.8-(-283.5-j37.2)=93.5-j289.6=304.3e^-j72

U_с= U_С— UnN=-190+j326.8+283.5+j37.5=93.5+j364.3=376.1e^j75

I_a= U_a/R_a=663.5+j37.2/8=82.9+j4.65=83e^j3

I_b= U_b/-jX_l=50.7e^-j162=-48.1-j15.2

I_c= U_c/jX_c=31.3e^j165

S_a=U_a* I_a^*=(663.5+j37.2)*(82.9-j4.65)=54832-j0

S_b=U_b* I_b^*=93.5-j289.6*50.7e^j162=15428e^j90=0+j15428

S_c=U_c* I_c^*=31.3e^-j165*376.1e^j75=11771.9e^-j90=0-j11771.9

S= S_a+ S_b+ S_c=54832+j15428-j11771.9=54832-j3711

P=P₁+ P₂+ P₃=R₁*I₁²+ R₂*I₂²+ R₃*I₃²=8*(6872.4+j770.9-21.6) = =54800+j6167.2=55145e^j6

Q=X_l2*I₂²+ X_l3*I₃²=15422-11756=3666

Задача №4

Потребители электрической энергии питаются от трехфазного двух обмоточного понижающего трансформатора с номинальной мощностью Sн при номинальном первичном U1н и вторичном U2н линейных напряжениях с номинальной частотой f=50Гц.Технические данные трансформатора: потери мощности при холостом ходе Ро, ток холостого хода Iо%, потери мощности при коротком замыкании Рк, напряжение короткого замыкания Uк%. Способ соединения обмоток трансформатора «звезда».

Дано: Тип ТС3-630/6-10 S1=630 кВ U1=6 кВ U2=0.23 кВ P0=2000 кВт Pk=7.3 кВт Uk=5.5 % I=1.5 %

Решение: I1н== 60.62 A I1x=0.07*60.62=4.24 A cosφ1x=Px/√3*U1н* I1x=2000/√3*6000*4.24=0.0453 φ1x=87° Находим угол магнитных потерь δ=90°- φ1x=90°-87°=3°

Определяем сопротивление обмоток

а) короткое замыкание

Z_k=U_kф/I_kф=*/ I_1н=3,14

R_k= P_k/3 I_1н²=7300/1116=0,66

X_k=√(Z_k²-R_k²)=3.06 Ом

б) первичные обмотки

R₁= R₂= R_k/2= 0.66/2=0.33 Ом

X_d1= X_d2= X_k/2=3.06/2=1.53

в) вторичные обмотки

n=U_1н/ U_2н=6*1000/0.23*1000=26

P₂= P₂/n²=0.33/26=4.8*10^-4

X_d2= X_d2/n²=1.53/26²=2.2*10^-3

Z₀= U_1нф/I_1xф=6000/√3*4,24=817

R₀= P₀/3*I_1x²=2000/3*4,24²=37

X₀=√(Z₀²— R₀²)=√(817²-37²)=816.2

∆U₂%=β(U_acosφ₂+U_asinφ₂)

U_A%=U_k*R_k/Z_k=5.5*0.66/3.14=1.15

U_P%=√((U_k%)²+(U_a%)²)=√(5.5²-1.5²)=5.4

β= I₂/I_2н=2I_2н/ I_2н=2

∆U₂%=2*(1.15*cos(-90°)+5.4*sin(-90°))=10.8

∆U₂%=2*(1.15*cos(-60°)+5.4*sin(-60°))=-8.14

∆U₂%=2*(1.15*cos(-30°)+5.4*sin(-30°))=-3.44

∆U₂%=2*(1.15*cos(0°)+5.4*sin(0°))=2.3

∆U₂%=2*(1.15*cos(30°)+5.4*sin(30°))=7.36

∆U₂%=2*(1.15*cos(60°)+5.4*sin(60°))=10.42

∆U₂%=2*(1.15*cos(90°)+5.4*sin(90°))=10.8

Задача №5

Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором единой серии АИР имеет номинальные данные, указанные в таблице 4.5. Номинальные: линейное напряжение питающей сети U1н, частота питающего тока f=50Гц, мощность на валу Р2н, синхронная частота вращения магнитного поля n1, скольжение ротора Sн, КПД, коэффициент мощности cos, кратности: Кi=I1n/I1н-пускового тока I1n к номинальному I1н, 𝛌n=Mn/Мн-пускового момента Mn к номинальному Мн, 𝛌min=Mmin/Мн-минимального момента Mmin к номинальному Мн, 𝛌к=Мк/Мн-критического момента Мк к номинальному Мн.

Дано: U1н=380 В Р1н=0,55 кВт n1=1500 об/мин Sн=9.5% Ƞн=70,5% сosφ1н=0,7 Ki=In/Iн=5 𝛌п=Мп/Мн=2.3 𝛌k=Мк/Мн=2.2 𝛌min=Мmin/Мн=1.8

Решение: Определяем номинальный момент n2н=n1*(1-Sн)=1500*(1-9.5)=1357 об/мин Мн=9550*P2н/ n2н=3.82 нМ Находим пусковой Мn, критический Мк и минимальный Мminмомента Мn= 𝛌n*Mн=2.3*3.82=87нМ Мk= Мk* 𝛌k=2.2*3.82=8.4 нМ Рассчитываем номинальные и пусковые токи обмотки статора I1н=P2н/√3*U1н*cosφ1н* Ƞн=0,55*1000/√3*380*0.7*0.7=1.65

I_1n=K_i*I_1н=5*1.65=8.25A

Определить частоту в роторе в момент пуска f_2н и при темп. нагрева f_2н

f₂=S*f₁, f_2n=1*f₁=f₁=50 Гц

f₂=S_н* f₁=0,09*50=4,5 Гц

Находим число пар полюсов обмоток статора

n₁=60f₁/P, P=60f₁ / n₁ = 60*50/1500=2

Определяем угол частоты вращения магнитного поля ω₁ и ротора ω_2н

ω₁=2pi*f₁/P=2*3.14*50/2=157 Рад/с

ω_2н=2pi* n_2н/60=2*3.14*1357/60=142 Рад/с

Находим активную мощность потребителя двигателя из цепи

P_1н= P_2н/Ƞ=0,55/0,7=0,78 кВт

Z_k=U_1н/√3*I_1н=380/√3*8,25=26.6 Ом

R_k=26.6*0.7=18.62

S_k= S_н*( _k +√ (𝛌_k-1))=0.09*(2.2+1.9)=0.369

M====8.4

M=16.8*(0.6/0.369+0.369/0.6)=7.5

M=16.8*(0.8/0.369+0.369/0.8)=6.4

M=16.8*(0.1/0.369+0.369/0.1)=5.6

M_н=16.8*(0.09/0.369+0.369/0.09)=3.8

Список литературы:

http://model.exponenta.ru/electro/0060.htm;

http://studopedia.org/1-17731.html;

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B8%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80;

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80;

http://go-radio.ru/dinistor.html

(PDF) Высоковольтный динисторный переключатель обратного включения с транзисторной схемой управления

0020-4412 / 02 / 4505- $ 27,00 © 2002

åАИК «Наука

/ Interperiodica»

0679

Методы, Vol. 45, № 5, 2002, стр. 679–681. Перевод из серии «Приборы и техника эксперимента», 2002, № 5, с. 102–104.

Оригинальный русский текст Copyright © 2002 Грехов, Козлов, Коротков, Рольник, Степанянц.

Низкие коммутационные потери энергии при обратном включении

динисторов (RSD) [1, 2] и их синхронное переключение-

, когда они соединены последовательно, обеспечивают их высокие коммутационные возможности

и высокую надежность. напряжение

РСД в сборе.Обратите внимание на то, что надежность высоковольтного переключателя RSD

в первую очередь определяется надежностью цепи управления (CC).

Основные трудности при разработке CC

высоковольтной сборки RSD связаны с высоким уровнем напряжения

на его переключающих элементах, который равен

, что определяется необходимостью подключения CC

напрямую к силовые электроды RSD, чтобы

реверсировать заблокированное напряжение во время формирования запускающего импульса

обратного тока.

Очевидно, что обычные искровые разрядники, тиратроны

и игнитроны могут быть использованы в качестве переключателей

СС. Эти устройства имеют сравнительно длительный срок службы

в режимах переключения коротких и сравнительно

маломощных импульсов управляющего тока РСД. Однако

СС на основе однотипных полупроводниковых приборов кажутся более предпочтительными.

Известны схемы управления сборками РВД с высоковольтными тиристорными выключателями

, состоящими из последовательно включенных быстрых тиристоров

[3].Их главный недостаток —

назад — это потенциальная ненадежность, вызванная неодновременными

переключениями тиристоров и возможными отказами

в устройствах, которые переключаются с задержкой, так как приложенное напряжение

становится слишком высоким.

В [4] сообщалось о более надежном методе запуска высоковольтной сборки RSD

с использованием низковольтного полупроводникового переключателя

и повышающего импульсного трансформатора

с большим коэффициентом трансформации.Одним из недостатков

является сложность получения высокой скорости нарастания

импульсов управляющего тока, которая ограничивается паразитной индуктивностью

высоковольтного трансформатора.

Способ срабатывания мощного переключателя RSD

с помощью КК, основанный на высоковольтной сборке

дополнительных динисторов малой мощности с малыми коммутационными потерями

и длительным сроком службы, был рассмотрен в [5].

Такой метод действительно необходим при срабатывании

очень мощных динисторов со структурой большой площади,

, которым требуется высокий управляющий ток для их равномерного переключения

.Однако, когда используются RSD со сравнительно малой мощностью

, CC (показанный на рис. 1) является предварительно

.

В этой схеме последовательно соединенные RSD

переключаются с использованием идентичных CC, состоящих из конденсаторов

C

, катушек индуктивности

L

и транзисторов

Q

. В процессе коммутации динистора

обычный дроссель с насыщаемым сердечником

L

0

имеет очень высокую индуктивность и ограничивает скорость нарастания тока

в цепи силового конденсатора

—

0

.В этом случае

исключена возможность разветвления управляющих токов RSD на

цепи нагрузки

LC

.

В исходном состоянии пусковой (управляющий) конденсатор

C

c

и силовой конденсатор

C

0

заряжены до напряжений

300 В и 10 кВ соответственно (полярности Индикация

, указанная на рис. 1). Сердечник развязывающего дросселя

L

0

намагничен в требуемом направлении постоянным током

силой ~ 4 А, протекающим через обмотку

w

mr

.RSD

, соединенные последовательно, блокируют зарядное напряжение

C

0

. В этом случае в

пакет конденсаторов

C

заряжается до напряжения

, почти равного напряжению

C

0

. Равномерное распределение напряжения между конденсаторами

достигается с помощью статического делителя напряжения

на резисторах

R

sh

.

Когда транзистор

Q

c

включен, ток разряда

C

c

протекает через первичные обмотки

w

1

трансформаторов

Tr

, и импульсы напряжения с амплитудой ~ 20 В

и временем нарастания 0,5-

µ

с формируются на вторичных обмотках

w

2

и обеспечивают быстрое переключение транзисторы

Q

.

После того, как эти транзисторы изменят свое состояние, токи перезарядки

C

протекают через катушки индуктивности

L

.

Вследствие низких потерь энергии в цепях обмена заряда-

, напряжения на конденсаторах

C

меняют свою полярность фактически в тот момент, когда ток

через

L

достигает своего пика. В данном случае это

ЭЛЕКТРОНИКА

И РАДИОТЕХНИКА

Высоковольтный обратный динисторный переключатель

с транзисторной схемой управления

I.В. Грехов, А. К. Козлов, С. В. Коротков, И. А. Рольник, А. Л. Степанянц

Физико-технический институт им. Иоффе, Политехническая ул. 26, Санкт-Петербург, 194021 Россия

Поступила 27 марта 2002 г.

Реферат

— Описывается высоковольтный выключатель на основе сборки динисторов обратного включения (RSD), соединенных в серии

. В этом устройстве динисторы запускаются током, который формируется с помощью схем параллельного управления на транзисторных транзисторах и маломощных шунтирующих конденсаторов.Приведены результаты испытаний высоковольтного (10 кВ) выключателя RSD

в режиме коммутации мощных (6 кА) и коротких (1,5

µ

с) импульсов тока. Коммутатор

надежно работал в экспериментальных условиях на частоте 300 Гц с очень низкими потерями энергии в небольших динисторах размером

со структурой диаметром 24 мм (их нагрев был ниже 55

°

C).

Тиристорный ключ Цепь переменного тока. Тиристорные коммутаторы переменного тока

1.1 Определение, типы тиристоров

1.2 Принцип работы

1.3 Параметры тиристоров

Глава 2. Использование тиристоров в регуляторах мощности

2.1 Общие сведения о различных регуляторах

2.2 Процесс регулирования напряжения тиристора

2.3 Управляемый выпрямитель на тиристоре

Глава 3. Практическая разработка тиристорных регуляторов мощности

3.1 Регулятор напряжения на тиристоре КУ201К

3.2 Мощный управляемый тиристорный выпрямитель

Вывод

Литература

Введение

В данной статье представлены несколько вариантов устройств рассмотрено, где тиристорные элементы используются как регуляторы напряжения и как выпрямители.Приведены теоретические и практические описания принципа действия тиристоров и устройств, схемы этих устройств.

Управляемый выпрямитель на тиристорах — элементы с большим коэффициентом усиления по мощности, позволяющий получить большие токи в нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристором.

В данной статье рассматриваются два варианта таких выпрямителей, обеспечивающих максимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулирования напряжения от 0 до 15 В и от 0.От 5 до 15 В и устройство регулировки напряжения на активной и индуктивной нагрузке с питанием от сети переменного тока напряжением 127 и 220 В с диапазоном регулировки от 0 до номинального напряжения сети.

Глава 1. Понятие тиристора. Типы тиристоров. Принцип работы

1.1 Определение, типы тиристоров

Тиристор — это полупроводниковый прибор, основанный на четырехслойной структуре, способный переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.Тиристоры предназначены для ключевого управления электрическими сигналами в режиме открытия-закрытия (управляемый диод).

Самым простым тиристором является динистор — неуправляемый переключающий диод, представляющий собой четырехслойную структуру типа p-n-p-n (рисунок 1.1.2). Здесь, как и в других типах тиристоров, крайние n-p-n переходы называются эмиттерными, а средний p-n-переход — коллекторным. Внутренние области конструкции, лежащие между переходами, называются основаниями. Электрод, обеспечивающий электрическое соединение с внешней n-областью, называется катодом, а с внешней p-областью — анодом.

В отличие от несимметричных тиристоров (динисторов, тринисторов) в симметричных тиристорах обратная ветвь ВАХ является прямой. Это достигается встречно-параллельным включением двух идентичных четырехслойных структур или использованием пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).

Рис. 1.1.1. Обозначения на схемах: а) симистор б) динистор в) тринистор.

Рис. 1.1.2 Строение диацистера.

Рис.1.1.3. Строение тринистора.

1.2 Принцип работы

При включении динистора по схеме, показанной на рис. 1.2.1, коллекторный p-n переход закрыт, а эмиттерные переходы открыты. Сопротивление открытых переходов невелико, поэтому почти все напряжение источника питания прикладывается к коллекторному переходу, имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает небольшой ток (участок 1 на рисунке 1.2.3).

Фиг.1.2.1. Схема включения в цепь неуправляемого тиристора (динистора).

Рис. 1.2.2. Схема включения в цепь управляемого тиристора (тринистора).

Рис. 1.2.3. Вольт-амперная характеристика динистора.

Рис.1.2.4. Вольт-амперная характеристика тиристора.

Если напряжение источника питания увеличивается, ток тиристора немного увеличивается, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению переключения Uin.При напряжении Uv в динисторе создаются условия для лавинообразного распространения носителей заряда в области коллекторного перехода. Возникает обратимый электрический пробой коллекторного перехода (участок 2 на рисунке 1.2.3). В n-области коллекторного перехода образуется избыточная концентрация электронов, а в p-области — избыточная концентрация дырок. С увеличением этих концентраций уменьшаются потенциальные барьеры всех переходов динистора.Инжекция носителей через эмиттерные переходы увеличивается. Процесс имеет лавинообразный характер и сопровождается переключением коллектора в разомкнутое состояние. Рост тока происходит одновременно с уменьшением сопротивления всех участков устройства. Следовательно, увеличение тока через устройство сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь устройство имеет отрицательное дифференциальное сопротивление.Напряжение на резисторе увеличивается, и диодистор переключается.

После перехода коллектора в открытое состояние вольт-амперная характеристика имеет вид, соответствующий прямой ветви диода (участок 4). После включения напряжение на динисторе снижается до 1 В. Если продолжать увеличивать напряжение блока питания или уменьшать сопротивление резистора R, то будет увеличение выходного тока, как в обычной схеме. с диодом на прямое подключение.

При понижении напряжения питания сопротивление коллекторного перехода восстанавливается. Время восстановления сопротивления этого перехода может составлять десятки микросекунд.

Напряжение Uc, при котором начинается лавинное нарастание тока, может быть уменьшено путем введения неглавных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу. Дополнительные носители заряда вводятся в тиристор вспомогательным электродом, питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Uпр).Тиристор со вспомогательным управляющим электродом называется триодом, или тринистором. На практике под термином «тиристор» подразумевается элемент. Схема включения такого тиристора представлена ​​на рис. 1.2.2. Возможность снижения напряжения U с увеличением управляющего тока показывает семейство ВАХ (рисунок 1.2.4).

Если на тиристор будет подано напряжение питания, противоположное полярности (рисунок 1.2.4), эмиттерные переходы будут закрыты. В этом случае ВАХ тиристора напоминает обратную ветвь характеристики обычного диода.При очень высоких обратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.

В схемах и технической документации часто используются различные термины и знаки, но не все начинающие электрики знают их значение. Предлагаем обсудить, какие бывают силовые тиристоры для сварки, принцип их работы, характеристики и маркировку этих устройств.

Многие видели тиристоры в гирлянде «Бегущий огонь», это простейший пример описываемого устройства и принцип его работы.Кремниевый выпрямитель или тиристор очень похож на транзистор. Это многослойный полупроводниковый прибор, основным материалом которого является кремний, чаще всего в пластиковом корпусе. В связи с тем, что принцип его действия очень похож на выпрямительный диод (выпрямители переменного тока или динисторы), на схемах обозначение часто совпадает — он считается аналогом выпрямителя.

Фото — Схема гирлянды бегущего костра

Есть :

• Тиристоры с блокировкой ABB (GTO),
• стандартный SEMIKRON,
• мощная лавинная типа ТЛ-171,
• оптопары (например, ТО 142-12.5-600 или модуль МТО 80),
• симметричный ТС-106-10,
• низкочастотный МТТ,
• симистор BTA 16-600B или BT для стиральных машин,
• частота уточняется,
• иностранный ТПС 08,
• TYN 208.

Но в то же время для транзисторов типа IGBT или IGCT для высоковольтных аппаратов (печей, станков, других средств автоматизации производства).

Фото — Тиристор

Но, в отличие от диода, который представляет собой двухслойный (PN) трехслойный транзистор (PNP, NPN), тиристор состоит из четырех слоев (PNPN), и это полупроводниковое устройство содержит три p-n перехода.В этом случае диодные выпрямители становятся менее эффективными. Это хорошо демонстрирует схема управления тиристорами, а также любой справочник электриков (например, в библиотеке можно бесплатно прочитать книгу автора Замятина).

Тиристор — это однонаправленный преобразователь переменного тока, то есть он проводит ток только в одном направлении, но, в отличие от диода, устройство может работать как переключатель разомкнутой цепи или как выпрямительный диод постоянного тока. Другими словами, полупроводниковые тиристоры могут работать только в режиме переключения и не могут использоваться в качестве усилительных устройств.Ключ на тиристоре не может переключиться в закрытое положение.

Кремниевый управляемый выпрямитель является одним из нескольких силовых полупроводниковых устройств вместе с симисторами, диодами переменного тока и однопереходными транзисторами, которые могут очень быстро переключаться из одного режима в другой. Такой тиристор называется быстродействующим. Конечно, здесь немаловажную роль играет инструментальный класс.

Применение тиристора

Назначение тиристоров может быть самым разным, например, большой популярностью пользуется самодельный сварочный инвертор на тиристорах, зарядное устройство для автомобиля (тиристор в блоке питания) и даже генератор.В связи с тем, что само устройство может выдерживать как низкочастотные, так и высокочастотные нагрузки, его также можно использовать в качестве трансформатора для сварочных аппаратов (такие детали используются на их мосту). Для управления работой детали в этом случае необходим регулятор напряжения на тиристоре.

Фото — Применение тиристора вместо LATR

Не забывайте о тиристорном зажигании для мотоциклов.

Описание конструкции и принципа действия

Тиристор состоит из трех частей: «Анода», «Катода» и «Входа», состоящих из трех p-n переходов, которые можно переключать из положений «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на очень высокой скорости.Но в то же время его также можно переключать из положения «ВКЛ» с разной продолжительностью времени, то есть в течение нескольких полупериодов, для подачи определенного количества энергии на нагрузку. Работу тиристора можно лучше объяснить, если предположить, что он будет состоять из двух транзисторов, соединенных друг с другом как пара дополнительных регенеративных ключей.

На простейших микросхемах показаны два транзистора, которые объединены таким образом, что коллекторный ток после команды «Пуск» подается на NPN каналов транзистора TR 2 непосредственно в PNP-транзистор TR 1.В это время ток от TR 1 поступает в каналы в базах TR 2. Эти два взаимосвязанных транзистора расположены так, что база эмиттера принимает ток от коллектора-эмиттера другого транзистора. Это требует параллельного размещения.

Фото — Тиристор КУ221ИМ

Несмотря на все меры безопасности, тиристор может непроизвольно перемещаться из одного положения в другое. Это связано с резким скачком тока, перепадом температур и другими различными факторами.Поэтому перед тем, как купить тиристор КУ202Н, Т122 25, Т 160, Т 10 10, нужно не только протестировать его тестером (звонок), но и ознакомиться с параметрами работы.

Типовой тиристорный вольт-ампер

Чтобы начать обсуждение этой сложной темы, рассмотрим схему ВАХ тиристора:

Фото — характеристика тиристора ВАХ

1. Отрезок между 0 и (Vob, IL) полностью соответствует прямой блокировке устройства;
2. В секции Vvo реализовано положение «ВКЛ» тиристора;
3. Сегмент между зонами (Vbo, IL) и (VH, IN) — это переходное положение во включенном состоянии тиристора.Именно в этой области возникает так называемый динисторный эффект;
4. В свою очередь, точки (Vh, In) показывают на графике прямое открытие устройства;
5. Точки 0 и Vbr — секция с тиристорной блокировкой;
6. После этого следует отрезок Vbr — он указывает на режим обратной пробивки.

Естественно, современные высокочастотные радиокомпоненты в схеме могут незначительно влиять на вольт-амперные характеристики (охладители, резисторы, реле).Также симметричные фототиристоры, SMD-диоды, оптиристоры, триоды, оптопары, оптоэлектронные и другие модули могут иметь другие ВАХ.

Фото — В переменного тока тиристора

Кроме того, обращаем ваше внимание на то, что в этом случае защита устройств осуществляется на вводе нагрузки.

Тест тиристоров

Перед покупкой прибора нужно знать, как проверить тиристор мультиметром. Подключайте измерительный прибор только к так называемому тестеру.Схема, по которой можно собрать это устройство, представлена ​​ниже:

Фото — тестер тиристоров

Согласно описанию, на анод должно подаваться положительное напряжение, а на катод — отрицательное. Очень важно использовать значение, соответствующее разрешающей способности тиристора. На рисунке показаны резисторы с номинальным напряжением от 9 до 12 вольт, а это значит, что напряжение тестера немного выше, чем у тиристора. После того, как вы собрали прибор, можно приступать к проверке выпрямителя.Необходимо нажать кнопку, подающую импульсные сигналы на включение.

Проверить тиристор очень просто, на управляющем электроде кнопка кратковременно прикладывается к отверстию (положительному по отношению к катоду). После этого, если на тиристорах загорелись ходовые огни, то устройство считается нерабочим, но мощные устройства не всегда срабатывают сразу после прихода нагрузки.

Фото — схема тестера тиристоров

Помимо тестирования прибора, также рекомендуется использовать специальные контроллеры или блок управления тиристорами и симисторами OWEN BUST или других производителей, он работает примерно так же, как тиристорный регулятор мощности.Основное отличие — более широкий диапазон напряжений.

Видео: принцип работы тиристора

Характеристики

Рассмотрим технические характеристики тиристора серии КУ 202э. В этой серии представлены бытовые маломощные устройства, основное применение которых ограничивается бытовой техникой: используется для работы электропечей, нагревателей и т. Д.

На рисунке ниже показана распиновка и основные компоненты тиристора.

Фото 202

1. Установить обратное напряжение в разомкнутом состоянии (макс.) 100 В
2. Напряжение в закрытом положении 100 В
3. Импульс в открытом положении — 30 А
4. Повторяющийся импульс в открытом положении 10 А
5. Среднее напряжение
6. Неразжимающее напряжение> = 0.2 В
7. Установить ток в открытом положении
8. Обратный ток
9. Ток затвора постоянного типа
10. Установленное постоянное напряжение
11. Время включения
12. Время выключения

Устройство включается в течение микросекунд. Если вам необходимо заменить описываемый прибор, то проконсультируйтесь с продавцом-консультантом магазина электрооборудования — он сможет подобрать аналог по схеме.

Фото — тиристор ку202н

Цена тиристора зависит от его марки и характеристик.Рекомендуем покупать бытовую технику — они более прочные и имеют доступную цену. На естественных рынках можно купить качественный мощный преобразователь до сотен рублей.

Принцип работы тиристора

Абсолютно любой тиристор может находиться в двух устойчивых состояниях — закрыт или открыт

В закрытом состоянии он находится в состоянии низкой проводимости, а в открытом почти не течет ток, наоборот полупроводник будет в состоянии высокой проводимости, ток проходит через него практически без сопротивления

Можно сказать, что тиристор — это ключ с электрическим управлением.Но на самом деле управляющий сигнал может открыть только полупроводник. Чтобы заблокировать его обратно, необходимо выполнить условия, направленные на снижение прямого тока практически до нуля.

Конструктивно тиристор представляет собой последовательность из четырех слоев p и n типа , которые образуют структуру p-n-p-n и соединены последовательно.

Одна из крайних точек, к которой подключен положительный полюс питания, называется анодом , p-тип
Другой, к которому подключен отрицательный полюс напряжения, называется катодом , — n типа
Управляющий электрод соединяется с внутренними слоями.

Для понимания работы тиристора рассмотрим несколько случаев, во-первых: на управляющий электрод не подается напряжение , тиристор подключен по динисторной схеме — на анод подается положительное напряжение, а на катод подается отрицательное напряжение, см. рисунок.

В данном случае коллекторный p-n переход тиристора находится в закрытом состоянии, а эмиттер открыт. Открытые переходы имеют очень низкое сопротивление, поэтому почти все напряжение от источника питания поступает на коллекторный переход, из-за высокого сопротивления которого ток, протекающий через полупроводниковый прибор, имеет очень низкое значение.

На кривой ВАХ это состояние актуально для участка, отмеченного цифрой 1 .

При повышении уровня напряжения ток тиристора практически не увеличивается до определенного времени. Но при достижении условно критического уровня — коммутации напряжения U на , в динисторе есть факторы, при которых на коллекторном переходе начинается резкое увеличение свободных носителей заряда, которое практически сразу несет лавину .В результате происходит обратимый электрический пробой (точка 2 на показанном рисунке). В p — в области коллекторного перехода появляется избыточная зона накопленных положительных зарядов, в n -област, наоборот, происходит скопление электронов. Увеличение концентрации свободных носителей заряда приводит к уменьшению потенциального барьера на всех трех переходах, и начинается инжекция носителей заряда через эмиттерные переходы. Лавиноподобный характер еще сильнее и приводит к переключению коллекторного перехода в разомкнутое состояние.В то же время ток во всех областях полупроводника увеличивается, что приводит к падению напряжения между катодом и анодом, что показано на графике над сегментом, отмеченным цифрой три. В этот момент динистор имеет отрицательное дифференциальное сопротивление. На сопротивлении Rn Напряжение увеличивается и полупроводник переключается.

После размыкания коллекторного перехода ВАХ динистора становится такой же, как на прямой ветви — сегменте №4.После переключения полупроводникового прибора напряжение падает до одного вольта. В дальнейшем повышение уровня напряжения или уменьшение сопротивления приведет к увеличению выходного тока один на один, а также срабатыванию диода при его прямом включении. Если уровень питающего напряжения понижается, то почти сразу восстанавливается высокое сопротивление коллекторного перехода, замыкается динистор , резко падает ток .

Коммутационное напряжение U на можно регулировать, добавляя к любому из промежуточных слоев, близких к коллекторному переходу, непервичные носители заряда для него.

Для этого используется специальный управляющий электрод , питаемый от дополнительного источника, от которого следует управляющее напряжение — U упр . Как хорошо видно из графика — с увеличением U напряжение включения уменьшается.

Основные характеристики тиристоров

U на коммутируемое напряжение — с его помощью тиристор переходит в разомкнутое состояние
U o6p.max — импульсное повторное обратное напряжение с ним происходит электрический пробой p-n перехода.Для многих тиристоров выражение U o6p.max. = U на
I max — максимально допустимый ток
I ср — средний ток за период U np — прямое падение напряжения с разомкнутым тиристором
I o6p.max — обратный максимальный пусковой ток протекает с заявка U o6p.max , из-за движения неосновных носителей заряда
I hold удерживающий ток — значение анодного тока, при котором тиристор заблокирован
P max — максимальная рассеиваемая мощность
t off — время отключения, необходимое для блокировки тиристора

Запираемые тиристоры — имеет классическую четырехслойную структуру p-n-p-n , но в то же время имеет ряд конструктивных особенностей, придающих такой функциональности, как полная управляемость.За счет этого воздействия управляющего электрода заблокированные тиристоры могут переходить не только в открытое состояние из закрытого, но и из открытого в закрытое. Для этого на управляющий электрод подается напряжение, противоположное тому, которое ранее было открыто тиристором. Для блокировки тиристора на управляющем электроде следует мощный, но короткий импульс отрицательного тока. При использовании запираемых тиристоров следует помнить, что их предельные значения на 30% ниже, чем у обычных.В схемотехнике запираемые тиристоры активно используются в качестве электронных ключей в преобразовательной и импульсной технике.

В отличие от своих четырехслойных родственников — тиристоров, они имеют пятислойную структуру.

Благодаря такой полупроводниковой структуре они могут пропускать ток в обоих направлениях — как от катода к аноду, так и от анода к катоду, а напряжение обеих полярностей прикладывается к управляющему электроду. Благодаря этому свойству вольт-амперная характеристика симистора симметрична по обеим координатным осям.Узнать о работе симистора можно из видео урока, перейдя по ссылке ниже.

Принцип работы симистора

Если стандартный тиристор имеет анод и катод, то электроды симистора не могут быть описаны таким образом, потому что каждый электродный электрод является одновременно анодом и катодом. Следовательно, симистор способен передавать ток в обоих направлениях. Вот почему он отлично работает в цепях переменного тока.

Очень простой схемой, объясняющей принцип работы симистора, является стабилизатор симисторного регулятора мощности.

После подачи напряжения на один из выходов симистора подается переменное напряжение. На электрод, который является регулятором от диодного моста, подается отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога переключения симистор размыкается, и ток течет на подключенную нагрузку. В момент изменения полярности напряжения на входе симистора он блокируется.Затем алгоритм повторяется.

Чем выше уровень управляющего напряжения, тем быстрее срабатывает симистор и увеличивается длительность импульса на нагрузке. При снижении уровня управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке также уменьшается. На выходе симисторного регулятора напряжение будет иметь пилообразную форму с регулируемой шириной импульса. Таким образом, регулируя управляющее напряжение, мы можем изменять яркость лампы накаливания или температуру жала паяльника, подключенного в качестве нагрузки.

Таким образом, симистор управляется как отрицательным, так и положительным напряжением. Выделим его недостатки и достоинства.

Плюсы: невысокая стоимость, длительный срок службы, отсутствие контактов и, как следствие, отсутствие искрения и дребезга.
Минусы: достаточно чувствителен к перегреву и обычно устанавливается на радиатор. На высоких частотах не работает, так как не успевает переключиться из открытого состояния в закрытое. Реагирует на внешний шум, вызывая ложное срабатывание.

Отдельно стоит отметить особенности монтажа симисторов в современной электронной аппаратуре.

При малых нагрузках или при протекании в нем коротких импульсных токов установка симисторов может производиться без радиатора. Во всех остальных случаях его наличие строго необходимо.
К радиатору тиристор можно закрепить фиксирующим зажимом или винтом.
Для уменьшения вероятности ложного срабатывания из-за шума длина проводов должна быть минимальной. Для подключения рекомендуется использовать экранированный кабель или витую пару.

Оптотиристоры или специализированные полупроводники, конструктивной особенностью которых является наличие фотоэлемента, являющегося управляющим электродом.

Современной и многообещающей разновидностью симисторов является оптосимистор. Вместо управляющего электрода в корпусе стоит светодиод, а управление осуществляется изменением напряжения питания на светодиоде. Когда световой поток нижней мощности достигает, фотоэлемент переключает тиристор в разомкнутое положение. Самая основная функция опторезистора — это полная гальваническая развязка между цепью управления и цепью питания. Это создает просто отличный уровень и надежность конструкции.

Клавиши включения . Одним из основных факторов, влияющих на актуальность таких схем, является малая мощность, которую тиристор может рассеивать в схемах переключения. В заблокированном состоянии мощность практически не потребляется, потому что ток близок к нулевым значениям. А в открытом состоянии рассеиваемая мощность низкая из-за низких значений напряжения

Пороговые устройства — они реализуют основное свойство тиристоров — открываются, когда напряжение достигает желаемого уровня.Используется в силовых фазорегуляторах и генераторах релаксации

.

Для прерывания и включения-выключения используются запорные тиристоры . Правда, в этом случае схемы нуждаются в некоторой доработке.

Экспериментальные устройства — они используют свойство тиристора иметь отрицательное сопротивление, находясь в переходном режиме

Принцип действия и свойства динисторов, схемы на динисторах

Динистор — это разновидность полупроводниковых диодов, относящихся к классу тиристоров.Динистор состоит из четырех областей разной проводимости и имеет три p-n перехода. В электронике он нашел довольно ограниченное применение, ходя его можно найти в конструкции энергосберегающих ламп под цоколь Е14 и Е27, где он используется в схемах запуска. Кроме того, он содержится в балластах люминесцентных ламп.

Тиристор представляет собой электронный ключ с частично управляемым питанием. Это устройство с помощью управляющего сигнала может находиться только в проводящем состоянии, то есть включаться.Чтобы его выключить, необходимо принять специальные меры, чтобы прямой ток упал до нуля. Принцип работы тиристора заключается в односторонней проводимости, в закрытом состоянии он выдерживает не только постоянное, но и обратное напряжение.

Свойства тиристоров

По своему качеству тиристоры относятся к полупроводниковым приборам. В их полупроводниковой пластине есть смежные слои с разными типами проводимости. Таким образом, каждый тиристор представляет собой прибор, имеющий четырехслойную структуру pn-pn.

Крайний полюс p-структуры соединяет положительный полюс источника напряжения. Поэтому эта область называется анодом. Противоположная область n-типа, где подключен отрицательный полюс, называется катодом. Вывод из внутренней области осуществляется с помощью p-управляющего электрода.

Классическая модель тиристора состоит из двух, имеющих разную степень проводимости. В соответствии с этой схемой соединены база и коллектор обоих транзисторов.В результате этого соединения каждая база транзистора питается током коллектора другого транзистора. Таким образом получается цепочка с положительной обратной связью.

Если в управляющем электроде нет тока, транзисторы находятся в закрытом положении. Ток через нагрузку не протекает, тиристор остается замкнутым. Когда сила тока превышает определенный уровень, в игру вступает положительная обратная связь. Процесс становится лавинообразным, после чего открываются оба транзистора.В конце концов, после открытия тиристора устанавливается его стабильное состояние, даже если ток отключен.

Тиристорный режим на постоянном токе

Рассматривая электронный тиристор, принцип действия которого основан на одностороннем движении тока, следует отметить, что он работает на постоянном токе.

Обычный тиристор включается подачей импульса тока в цепь управления. Эта подача осуществляется со стороны положительной полярности, противоположной катоду.

Во время пуска продолжительность переходного процесса определяется характером нагрузки, амплитудой и скоростью нарастания импульса тока управления. Кроме того, этот процесс зависит от температуры внутренней структуры тиристора, тока нагрузки и приложенного напряжения. В цепи, где установлен тиристор, не должно быть недопустимой скорости роста напряжения, которая может привести к его самопроизвольному включению.

% PDF-1.3 % 1 0 объект > поток конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > / Parent 3 0 R / Contents [15 0 R] / Type / Page / Resources> / Shading> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / Font >>> / MediaBox [0 0 595.27563 841.88977] / BleedBox [0 0 595.27563 841.88977] / Аннотации [50 0 R 51 0 R 52 0 R 53 0 R] >> эндобдж 15 0 объект > поток x] K $ W @ ~

Принцип работы тиристоров. Что такое тиристор и как он работает. В заключение

1.1 Определение, типы тиристоров

1.2 Принцип работы

1.3 Параметры тиристоров

Глава 2. Использование тиристоров в регуляторах мощности

2.1 Общие сведения о различных регуляторах

2.2 Процесс регулирования напряжения с помощью тиристора

2.3 Управляемый тиристорный выпрямитель

Глава 3. Практическая разработка тиристорных регуляторов мощности

3.1 Тиристорный регулятор напряжения КУ201К

3.2 Мощный управляемый тиристорный выпрямитель

Заключение

Литература

В статье рассматривается несколько вариантов устройств, в которых тиристорные элементы используются как регуляторы напряжения и как выпрямители.Даны теоретические и практические описания принципа работы тиристоров и устройств, схемы этих устройств.

Управляемый выпрямитель на тиристорах — элементах с большим коэффициентом усиления мощности, позволяет получить большие токи в нагрузке при небольшой мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристором.

В данной статье рассматриваются два варианта таких выпрямителей, обеспечивающие максимальный ток нагрузки до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15 В и от 0.От 5 до 15 В и устройство для регулировки напряжения на активной и индуктивной нагрузке, питаемой от сети переменным током напряжением 127 и 220 В с пределами регулировки от 0 до номинального напряжения сети.

Глава 1. Понятие тиристора. Типы тиристоров. Принцип работы

1.1 Определение, типы тиристоров

Тиристором называют полупроводниковый прибор, в основе которого лежит четырехслойная структура, которая может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.Тиристоры предназначены для ключевого управления электрическими сигналами в открытом — закрытом режиме (управляемый диод).

Самым простым тиристором является динистор — неуправляемый переключающий диод, который представляет собой четырехслойную структуру типа p-n-p-n (рис. 1.1.2). Здесь, как и в других типах тиристоров, крайние n-p-n-переходы называются эмиттерными, а средний p-n-переход — коллекторными. Внутренние области конструкции, лежащие между переходами, называются основаниями. Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешней p-областью — анодом.

В отличие от несимметричных тиристоров (динисторов, тринисторов) в симметричных тиристорах обратная ветвь ВАХ имеет вид прямой ветви. Это достигается соединением двух идентичных четырехслойных структур встречно-параллельным способом или использованием пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).

Рис. 1.1.1 Обозначения на схемах: а) симистор б) динистор в) тринистор.

Рис. 1.1.2 Структура динистора.

Рис.1.1.3 Структура SCR.

1.2 Принцип работы

При включении динистора по схеме, показанной на рис. 1, коллекторный pn переход закрыт, а эмиттерные переходы открыты. Сопротивление открытых проходов невелико, поэтому почти все напряжение источника питания прикладывается к коллекторному переходу, имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает небольшой ток (участок 1 на рис. 1.2.3).

Рис. 1.2.1. Схема подключения неуправляемого тиристора (динистора) в цепь.

Рис. 1.2.2. Схема подключения управляемого тиристора (тиристора) к цепи.

Рис. 1.2.3. Вольт-амперная характеристика динистора.

Рис. 1.2.4. Вольт-амперная характеристика тиристора.

Если вы увеличиваете напряжение источника питания, ток тиристора немного увеличивается, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения Uincl. При напряжении Uvkl в динисторе создаются условия для лавинообразного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода.Происходит обратимый электрический пробой коллекторного перехода (участок 2 на рис. 1.2.3). В n-области коллекторного перехода образуется избыточная концентрация электронов, а в p-области — избыточная концентрация дырок. С увеличением этих концентраций потенциальные барьеры всех переходов динистора уменьшаются. Инжекция носителей через эмиттерные переходы увеличивается. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождается переключением коллекторного перехода в разомкнутое состояние.Увеличение тока происходит одновременно с уменьшением сопротивления всех участков устройства. Следовательно, увеличение тока через устройство сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь устройство имеет отрицательное дифференциальное сопротивление. Напряжение на резисторе повышается, и динистор переключается.

После перехода коллектора в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующий прямой ветви диода (участок 4).После переключения напряжение на динисторе падает до 1 В. Если продолжать увеличивать напряжение источника питания или уменьшать сопротивление резистора R, то выходной ток будет увеличиваться, как в обычной схеме с диодом с прямым выходом. связь.

При понижении напряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивление коллекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода может составлять десятки микросекунд.

Напряжение Uvkl, при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть уменьшено путем введения неосновных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу.Дополнительные носители заряда вводятся в тиристор вспомогательным электродом, питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Ucont). Тиристор со вспомогательным управляющим электродом называется триодом, или тиристором. На практике, когда используется термин «тиристор», подразумевается именно элемент. Схема включения такого тиристора представлена ​​на рис. 1.2.2. Возможность снижения напряжения U при увеличении управляющего тока показывает семейство ВАХ (рис.1.2.4).

Если на тиристор подать напряжение питания противоположной полярности (рис. 1.2.4), то эмиттерные переходы будут закрыты. В этом случае ВАХ тиристора напоминает обратную ветвь характеристики обычного диода. При очень высоких обратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.

♦ Как мы уже выяснили — тиристор — это полупроводниковый прибор со свойствами электрического клапана. Тиристор с двумя выходами (А — анод, К — катод) , это динистор.Тиристор с тремя выходами (А — анод, К — катод, Ue — управляющий электрод) , это тринистор, или в быту его просто называют тиристором.

♦ С помощью управляющего электрода (при определенных условиях) можно изменять электрическое состояние тиристора, то есть переводить его из состояния «выключено» в состояние «включено».
Тиристор открывается, если приложенное напряжение между анодом и катодом превышает значение U = Upr , то есть величину напряжения пробоя тиристора;
Тиристор можно открыть даже при напряжении менее Upr между анодом и катодом (U, если подать импульс напряжения положительной полярности между управляющим электродом и катодом.

♦ В разомкнутом состоянии тиристор может находиться сколь угодно долго, пока на него подается напряжение питания.
Тиристор может быть закрыт:

• — если снизить напряжение между анодом и катодом до U = 0 ;
• — если анодный ток тиристора уменьшен до значения, меньшего, чем ток удержания Iud .
• — подачей напряжения блокировки на управляющий электрод (только для блокируемых тиристоров).

Тиристор также может находиться в закрытом состоянии столько, сколько необходимо, до прихода запускающего импульса.
Тиристоры и динисторы работают как в цепях постоянного, так и переменного тока.

Работа динистора и тиристора в цепях постоянного тока.

Давайте рассмотрим несколько практических примеров.
Первый пример использования динистора — релаксирующий звуковой генератор . .

Используем в качестве динистора КН102А-Б.

♦ Генератор работает следующим образом.
При нажатии кнопки Кн , через резисторы R1 и R2 постепенно заряжается конденсатор ОТ (+ батареи — замкнутые контакты кнопки Kn — резисторы — конденсатор С — минус батареи).
Параллельно конденсатору подключается цепочка из телефонной капсулы и динистора. Через телефонный капсюль и динистор ток не течет, так как динистор все еще «заблокирован».
♦ При достижении напряжения на конденсаторе, при котором динистор прорывается, через катушку телефонной капсулы проходит импульс тока разряда конденсатора (С — телефонная катушка — динистор — С).Из телефона слышен щелчок, конденсатор разряжен. Затем конденсатор C снова заряжается и процесс повторяется.
Частота повторения щелчков зависит от емкости конденсатора и величины сопротивления резисторов. R1 и R2 .
♦ При номиналах напряжения, резистора и конденсатора, указанных на схеме, частота звукового сигнала с помощью резистора R2 может быть изменена в пределах 500 — 5000. герц. Телефонный капсюль необходимо использовать с низкоомной катушкой 50 — 100 Ом , не более, т.е.г. телефонная капсула TC-67-N .
Телефонный капсюль должен быть включен с соблюдением полярности, иначе он не будет работать. Капсула отмечена знаком + (плюс) и — (минус).

♦ Данная схема (рис. 1) имеет один недостаток. Из-за большого разброса параметров динистора КН102 (разное напряжение пробоя) в некоторых случаях потребуется повышение напряжения блока питания до 35-45 вольт , что не всегда возможно и удобный.

Устройство управления, смонтированное на тиристоре, для включения-выключения нагрузки с помощью одной кнопки показано на рис. 2.

Устройство работает следующим образом.
♦ B исходное состояние: тиристор закрыт, а свет не горит.
Нажать кнопку Kn в течение 1-2 секунды … Контакты кнопки разомкнуты, цепь катода тиристора разомкнута.

В этот момент конденсатор ОТ заряжается от блока питания через резистор R1 … Напряжение на конденсаторе достигает U питания.
Отпускание кнопки Кн .
В этот момент конденсатор разряжается по цепи: резистор R2 — управляющий электрод тиристора — катод — замкнутые контакты кнопки Kn — конденсатор.
А в цепи управляющего электрода будет протекать ток, тиристор «откроется» .
Загорается свет и по цепи: плюс АКБ — нагрузка в виде лампочки — тиристор — замкнутые контакты кнопки — минус АКБ.
Схема будет оставаться в этом состоянии столько, сколько необходимо. .
В этом состоянии конденсатор разряжен: резистор R2, переход управляющий электрод — катод тиристора, контакты кнопки Kn.
♦ Чтобы выключить свет, кратковременно нажмите кнопку Kn … В этом случае основная цепь питания лампы отключается. Тиристор «Замыкается» … При замкнутых контактах кнопки тиристор останется в замкнутом состоянии, так как на управляющем электроде тиристора Uynp = 0 (конденсатор разряжен).

Испытал и надежно проработал в этой схеме различные тиристоры: КУ101, Т122, КУ201, КУ202, КУ208. .

♦ Как уже было сказано, динистор и тиристор имеют свой транзисторный аналог . .

Аналоговая схема тиристора состоит из двух транзисторов и показана на рис. 3 .
Транзистор Тр 1 имеет p-n-p проводимость, транзистор Tr 2 имеет n-p-n проводимость. Транзисторы могут быть как германиевыми, так и кремниевыми.

Тиристорный аналог имеет два управляющих входа.
Первый логин: A — Ue1 (эмиттер — база транзистора Tr1).
Второй вход: К — Уэ2 (эмиттер — база транзистора Тр2).

Аналог имеет: А — анод, К — катод, Ue1 — первый управляющий электрод, Ue2 — второй управляющий электрод.

Если управляющие электроды не используются, то это будет динистор, с электродами А — анод и К — катод. .

♦ Пара транзисторов, как аналог тиристора, должна быть выбрана одинаковой мощности с током и напряжением выше, чем это необходимо для работы устройства.Аналоговые параметры тиристора (напряжение пробоя Unp, ток удержания Iyд) , будет зависеть от свойств используемых транзисторов.

♦ Для более стабильной работы аналога в схему добавлены резисторы R1 и R2 … А с помощью резистора R3 можно регулировать напряжение пробоя Upr и ток удержания Iyд аналог динистора — тиристор. Схема такого аналога показана на рис. 4 .

Если в цепи генератора звуковых частот (Рисунок 1) вместо динистора KN102 включить аналог динистора, то получится устройство с другими свойствами (Рисунок 5) .

Напряжение питания такой схемы будет составлять от 5 до 15 вольт … Изменяя номиналы резисторов R3 и R5 можно изменить тональность и рабочее напряжение генератора.

Переменный резистор R3 аналоговое напряжение пробоя подбирается под используемое напряжение питания.

Тогда вы можете заменить его постоянным резистором.

Транзисторы Тр1 и Тр2: КТ502 и КТ503; КТ814 и КТ815 или любые другие.

♦ Интересная схема регулятора напряжения защищен от короткого замыкания в нагрузке (рисунок 6) .

Если ток нагрузки превышает 1 ампер , защита сработает.

В состав стабилизатора входят:

• — элемент управления — стабилитрон КС510 , определяющий выходное напряжение;
• — исполнительный элемент — транзисторы КТ817А , КТ808А , выполняющие роль регулятора напряжения;
• — в качестве датчика перегрузки используется резистор R4 ;
• — в механизме исполнительной защиты используется аналог динистора, на транзисторах КТ502 и КТ503 .

♦ На входе стабилизатора установлен конденсатор в качестве фильтра С1 … Резистором R1 установлен ток стабилизации стабилитрона КС510 , типоразмер 5 — 10 мА. Напряжение на стабилитроне должно быть 10 вольт .
Резистор R5 устанавливает начальный режим стабилизации выходного напряжения.

Резистор R4 = 1,0 Ом , включенный последовательно в цепь нагрузки.Чем выше ток нагрузки, тем больше напряжения, пропорционального току, выделяется на ней.

В исходном состоянии, когда нагрузка на выходе стабилизатора низкая или отключена, тиристорный аналог замкнут. Приложенного к нему напряжения 10 вольт (от стабилитрона) недостаточно для пробоя. В этот момент падение напряжения на резисторе R4 практически равно нулю.
Если постепенно увеличивать ток нагрузки, падение напряжения на резисторе увеличится. R4 … При определенном напряжении на R4 аналог тиристора прорывается и устанавливается напряжение, между точкой Pt1 и общим проводом 1,5 — 2,0 вольт .
Напряжение анодно-катодного перехода открытого аналога тиристора.

Одновременно загорается светодиод D1 , сигнализируя об аварии. Напряжение на выходе стабилизатора в этот момент будет равно 1,5 — 2.0 вольт .
Для восстановления нормальной работы стабилизатора необходимо выключить нагрузку и нажать кнопку Kn , сбросив блокировку защиты.
На выходе стабилизатора снова будет напряжение 9 вольт и светодиод погаснет.
Регулируя резистор R3 , можно выбрать ток срабатывания защиты от 1 ампера и более. … Транзисторы Т1 и Т2 могут быть установлены на один радиатор без изоляции.Сам радиатор должен быть изолирован от корпуса.

Тиристор — это полупроводниковый переключатель, конструкция которого четырехслойная. У них есть возможность переходить из одного состояния в другое — из закрытого в открытое и наоборот.

Информация, представленная в этой статье, поможет дать исчерпывающий ответ на вопрос об этом устройстве.

Принцип работы тиристора

В специальной литературе это устройство еще называют тиристором однооперационного действия.Это название связано с тем, что устройство не полностью управляемо … Другими словами, при получении сигнала от объекта управления оно может только перейти во включенное состояние. Для того чтобы выключить прибор, человеку придется произвести дополнительные действия, которые приведут к падению уровня напряжения до нуля.

Работа этого устройства основана на использовании силового электрического поля. Для переключения его из одного состояния в другое используется управляющая технология, передающая определенные сигналы.В этом случае ток через тиристор может двигаться только в одном направлении. В выключенном состоянии это устройство способно выдерживать как прямое, так и обратное напряжение.

Способы включения и выключения тиристора

Переход в рабочее состояние эталонного аппарата этого типа осуществляется путем задания напряжения импульсного тока определенной полярности. На скорость включения и на то, как он в дальнейшем будет работать, влияют следующие факторы:

Выключение тиристора может осуществляться несколькими способами:

1. Естественное отключение.В технической литературе также встречается такое понятие, как естественное переключение — оно аналогично естественному отключению.
2. Принудительное отключение (принудительное переключение).

Естественное отключение этого устройства осуществляется при его работе в цепях переменного тока, когда уровень тока падает до нуля.

Принудительное отключение включает множество методов. Самым распространенным из них является следующий метод.

Конденсатор, обозначаемый латинской буквой C, подключается к ключу.Он должен быть помечен буквой S. В этом случае перед замыканием конденсатор необходимо зарядить.

Основные типы тиристоров

В настоящее время существует значительное количество тиристоров, различающихся между собой техническими характеристиками — скоростью работы, способами и процессами управления, направлениями тока в проводящем состоянии и т. Д.

Наиболее распространенные типы

1. Тиристорный диод. Такое устройство похоже на устройство, в котором включен встречно-параллельный диод.
2. Диод тиристор. Другое название — динистор. Отличительной особенностью этого устройства является то, что переход в токопроводящий режим осуществляется в момент превышения уровня тока.
3. Тиристор с блокировкой.
4. Симметричный. Его еще называют симистором. Конструкция этого устройства аналогична конструкции двух антипараллельных диодных устройств во время работы.
5. Высокоскоростной или инверторный. Этот тип устройств имеет способность выходить из строя в рекордно короткие сроки — от 5 до 50 микросекунд.
6. Оптотиристор. Его работа осуществляется с помощью светового потока.
7. Тиристор управляется ведущим электродом по полю.

Обеспечение защиты

Тиристоры включены в список критических устройств влияют на изменение скорости , увеличивая прямой ток. И диоды, и тиристоры характеризуются процессом протекания обратного восстанавливающегося тока. Резкое изменение его скорости и падение до нуля приводит к повышенному риску возникновения перенапряжения.

Кроме того, перенапряжение в конструкции этого устройства может возникнуть из-за полного исчезновения напряжения в различных компонентах системы, например, при малых монтажных индуктивностях.

По указанным выше причинам в подавляющем большинстве случаев для обеспечения надежной защиты в этих устройствах используются различные схемы CFTP. Данные схемы в динамическом режиме помогают защитить устройство от возникновения недопустимых значений напряжения.

Надежным средством защиты также является применение варистора … Это устройство подключается к выходным точкам индуктивной нагрузки.

В самом общем виде использование устройства, такого как тиристор, можно разделить на следующие группы:

Ограничения тиристора

При работе с любым типом этого устройства следует соблюдать определенные правила безопасности, например также следует помнить о некоторых необходимых ограничениях.

Например, в случае индуктивной нагрузки при работе такого типа устройства, как симистор.В этой ситуации ограничения касаются скорости изменения уровня напряжения между двумя основными элементами — его анодами и рабочим током. Для ограничения влияния тока и перегрузки применяется RC цепочка .

Тиристоры — это полупроводниковые приборы. Они предназначены для регулирования и переключения больших токов. Тиристор позволяет переключать электрическую цепь при подаче на него управляющего сигнала. Это делает его похожим на транзистор.

Обычно тиристор имеет три вывода, один из которых является управляющим, а два других образуют путь для прохождения тока.Как известно, транзистор открывается пропорционально величине управляющего тока. Чем он больше, тем больше открывается транзистор, и наоборот. А с тиристором все устроено иначе. Он открывается полностью, скачкообразно. И что самое интересное, он не закрывается даже при отсутствии управляющего сигнала.

Принцип работы

Рассмотрим работу тиристора по следующей простой схеме.

К аноду тиристора подключается лампочка или светодиод, а через переключатель К2 к нему подключается положительный вывод источника питания.Катод тиристора подключен к минусу питания. После включения схемы на тиристор подается напряжение, но светодиод не загорается.

Если нажать кнопку K1, ток через резистор течет к управляющему электроду, и светодиод начинает светиться. Часто на схемах он обозначается буквой «G», что расшифровывается как gate, или по-русски gate (управляющий выход).

Резистор ограничивает ток управляющего контакта. Минимальный рабочий ток рассматриваемого тиристора составляет 1 мА, а максимально допустимый — 15 мА.С учетом этого в нашей схеме был выбран резистор на 1 кОм.

Если вы снова нажмете кнопку K1, это не повлияет на тиристор, и ничего не произойдет. Чтобы перевести тиристор в замкнутое состояние, нужно выключить выключатель питания К2. Если снова подать питание, тиристор вернется в исходное состояние.

Это полупроводниковое устройство представляет собой электронный ключ с защелкой. Переход в закрытое состояние также происходит при снижении напряжения питания на аноде до определенного минимума, примерно 0.7 вольт.

Особенности устройства

Фиксация включенного состояния происходит за счет функции внутреннего тиристора устройства. Примерная схема выглядит так:

Обычно она представлена ​​в виде двух транзисторов разной структуры, соединенных между собой. Опытным путем можно проверить, как работают транзисторы, подключенные таким образом. Однако есть отличия в ВАХ. И еще нужно учитывать, что устройства изначально проектировались так, чтобы выдерживать большие токи и напряжения.На корпусе большинства этих устройств есть металлическая розетка, на которой можно закрепить радиатор для рассеивания тепловой энергии.

Тиристоры доступны в различных упаковках. У маломощных устройств отсутствует теплоотвод. Обычные бытовые тиристоры выглядят так. Они имеют массивный металлический корпус и выдерживают большие токи.

Основные параметры тиристоров

• Максимально допустимый прямой ток … Это максимальное значение тока открытого тиристора.У мощных устройств он достигает сотен ампер.
• Максимально допустимый обратный ток .
• прямое напряжение … Это падение напряжения при максимальном токе.
• Обратное напряжение … Это максимально допустимое напряжение на тиристоре в закрытом состоянии, при котором тиристор может работать без нарушения его работоспособности.
• Напряжение включения … это минимальное напряжение, приложенное к аноду. Здесь имеется в виду минимальное напряжение, при котором тиристор вообще может работать.
• Минимальный ток затвора … Требуется включить тиристор.
• Максимально допустимый управляющий ток .
• Максимально допустимая рассеиваемая мощность .

Динамический параметр

Время перехода тиристора из закрытого в открытое состояние когда приходит сигнал.

Типы тиристоров

По способу управления делятся на:

• Диодные тиристоры, или другими словами динисторы.Они открываются импульсным высоким напряжением, которое подается на катод и анод.
• Триодные тиристоры или тиристоры. Они открываются управляющим током электрода.

Триодные тиристоры, в свою очередь, делятся:

• Катодное управление — напряжение, формирующее управляющий ток, подается на управляющий электрод и катод.
• Контроль анода — контрольное напряжение подходит для электрода и анода.

Тиристор заблокирован:

• При уменьшении анодного тока катод становится меньше, чем ток удержания.
• Путем подачи напряжения блокировки на управляющий электрод.

По обратной проводимости тиристоры делятся:

• Обратные проводящие — имеют низкое обратное напряжение.
• Обратный непроводящий — обратное напряжение равно максимальному прямому напряжению в закрытом состоянии.
• При нестандартизированном значении обратного напряжения — производители не указывают значение этого значения. Такие устройства используются в местах, где исключено обратное напряжение.
• Симистор — пропускает токи в двух направлениях.

При использовании симисторов нужно знать, что они действуют условно-симметрично. Основная часть симисторов открывается, когда на управляющий электрод подается положительное напряжение по сравнению с катодом, и на аноде может быть любая полярность. Но если на анод поступает отрицательное напряжение, а на управляющий электрод — положительное, то симисторы не размыкаются и могут выйти из строя.

По скорости делится на время разблокировки (включения) и время блокировки (выключения).

Разделение тиристоров по мощности

Когда тиристор работает в ключевом режиме, максимальная мощность коммутируемой нагрузки определяется напряжением на тиристоре в открытом состоянии при максимальном токе и максимальной рассеиваемой мощности.

Действующее значение тока нагрузки не должно быть выше максимальной рассеиваемой мощности, деленной на напряжение в разомкнутом состоянии.

Простая сигнализация на основе тиристора

На основе тиристора вы можете сделать простую сигнализацию, которая будет реагировать на свет, издавая звук с помощью пьезоизлучателя.На управляющий выход тиристора подается ток через фоторезистор и подстроечный резистор. Свет, падающий на фоторезистор, снижает его сопротивление. И на управляющий выход тиристора начинает поступать ток разблокировки, достаточный для его открытия. После этого включается зуммер.

Триммер предназначен для регулировки чувствительности устройства, то есть порога срабатывания при воздействии света. Самое интересное, что даже при отсутствии света тиристор продолжает оставаться открытым, а сигнализация не прекращается.

Если направить световой луч напротив светочувствительного элемента так, чтобы он светил немного ниже окна, то получится простейший датчик дыма. Дым, попадающий между источником света и приемником света, рассеивает свет, что вызывает тревогу. Для этого устройства требуется корпус, чтобы свет от солнца или искусственных источников света не попадал в светоприемник.

Тиристор можно открыть другим способом. Для этого достаточно на короткое время приложить небольшое напряжение между выводом управления и катодом.

Тиристорный регулятор мощности

Теперь рассмотрим использование тиристора по прямому назначению. Рассмотрим схему простого тиристорного регулятора мощности, который будет работать от сети переменного тока напряжением 220 вольт. Схема простая и состоит всего из пяти частей.

• Полупроводниковый диод ВД.
• Переменный резистор R1.
• Постоянный резистор R2.
• Конденсатор C.
• Тиристор VS.

Их рекомендуемые номиналы показаны на диаграмме.В качестве диода можно использовать КД209, тиристор КУ103В или более мощный. Желательно использовать резисторы мощностью не менее 2 Вт, конденсатор электролитический на напряжение не менее 50 вольт.

Эта схема регулирует только один полупериод сетевого напряжения. Если представить, что мы убрали из схемы все элементы, кроме диода, то он будет передавать только полуволны переменного тока, и только половина мощности пойдет на нагрузку, например, на паяльник или лампа накаливания.

Тиристор позволяет пропускать дополнительные, условно говоря, отрезки полупериода, отрезанные диодом. При изменении положения переменного резистора R1 изменится выходное напряжение.

Управляющий выход тиристора подключен к положительной клемме конденсатора. Когда напряжение на конденсаторе повышается до напряжения включения тиристора, он открывается и проходит определенную часть положительного полупериода. Переменный резистор будет определять скорость зарядки конденсатора.И чем быстрее он заряжается, тем раньше тиристор откроется и успеет пропустить часть положительного полупериода, прежде чем полярность изменится на обратную.

Отрицательная полуволна не идет на конденсатор, а напряжение на нем такой же полярности, поэтому не страшно, что она имеет полярность. Схема позволяет изменять мощность от 50 до 100%. Для паяльника это в самый раз.

Тиристор пропускает ток в одном направлении от анода к катоду.Но есть разновидности, которые пропускают ток в обоих направлениях. Их называют симметричными тиристорами или симисторами. Они используются для управления нагрузками в цепях переменного тока. На их основе существует большое количество схем регуляторов мощности.

8 января 2013 в 19:23

• Электроника для начинающих

Добрый вечер, хабр. Поговорим об устройстве типа тиристора. Тиристор — это бистабильный полупроводниковый прибор с тремя или более взаимодействующими выпрямительными переходами. По функциональности их можно отнести к электронным ключам… Но в тиристоре есть одна особенность, он не может перейти в замкнутое состояние, в отличие от обычного ключа. Поэтому его обычно можно найти под названием — не полностью управляемый ключ.

На рисунке показан общий вид тиристора. Он состоит из четырех переменных типов электропроводности полупроводниковых областей и имеет три вывода: анод, катод и управляющий электрод.
Анод находится в контакте с внешним p-слоем, катод — с внешним n-слоем.
Освежить память о p-n переходе можно.

Классификация

В зависимости от количества выходов вы можете отобразить классификацию тиристоров. На самом деле все очень просто: тиристор с двумя выводами называют динисторами (соответственно у него только анод и катод). Тиристоры с тремя и четырьмя выводами называются триодом или тетродом. Также существуют тиристоры с большим количеством чередующихся полупроводниковых областей. Один из самых интересных — симметричный тиристор (симистор), который включается при любой полярности напряжения.

Принцип работы

Обычно тиристор представлен в виде двух соединенных между собой транзисторов, каждый из которых работает в активном режиме.

В связи с этим рисунком крайние области можно назвать эмиттерными, а центральный переход — коллекторным.
Чтобы понять, как работает тиристор, стоит взглянуть на вольт-амперную характеристику.

На анод тиристора подавалось небольшое положительное напряжение. Эмиттерные переходы включаются в прямом направлении, а коллекторные — в обратном.(на самом деле все напряжение будет на нем). Участок от нуля до единицы на ВАХ будет примерно аналогичен обратной ветви диодной характеристики. Этот режим можно назвать закрытым состоянием тиристора.
При увеличении анодного напряжения основные носители вводятся в базовую область, тем самым накапливая электроны и дырки, что эквивалентно разности потенциалов на коллекторном переходе. С увеличением тока через тиристор напряжение на коллекторном переходе начнет уменьшаться.И когда оно уменьшится до определенного значения, наш тиристор перейдет в состояние отрицательного дифференциального сопротивления (участок 1-2 на рисунке).
После этого все три перехода сместятся в прямом направлении, тем самым переведя тиристор в разомкнутое состояние (участок 2-3 на рисунке).
Тиристор будет оставаться открытым, пока коллектор смещен в прямом направлении. Если ток тиристора уменьшить, то в результате рекомбинации количество неравновесных носителей в базовых областях уменьшится, а коллекторный переход сместится в обратную сторону и тиристор перейдет в закрытое состояние.
При повторном включении тиристора вольт-амперные характеристики будут аналогичны характеристикам двух последовательно соединенных диодов. Обратное напряжение в этом случае будет ограничено напряжением пробоя.

Общие параметры тиристоров

1. Напряжение включения — минимальное анодное напряжение, при котором тиристор переходит во включенное состояние.
2. Прямое напряжение — прямое падение напряжения при максимальном анодном токе.
3. Обратное напряжение — это максимально допустимое напряжение на тиристоре в выключенном состоянии.
4. Максимально допустимый прямой ток — это максимальный ток в открытом состоянии.
5. Обратный ток — ток при максимальном обратном напряжении.
6. Максимальный управляющий ток электрода
7. Время задержки включения / выключения
8. Максимально допустимая рассеиваемая мощность

Вывод

Таким образом, в тиристоре возникает положительный ток обратной связи — увеличение тока через один эмиттерный переход приводит к увеличению тока через другой эмиттерный переход.
Тиристор не является полностью управляющим ключом. То есть, перейдя в открытое состояние, он остается в нем даже при прекращении подачи сигнала на управляющий переход, если ток подается выше определенного значения, то есть тока удержания.

Как проверить динистор

Динистор — это устройство, которое открывается, если приложенное к нему постоянное напряжение превышает определенное значение. После этого он закрывается только после того, как ток, проходящий через него, уменьшится до другого определенного значения.

Инструкция по эксплуатации

1

По типу динистора узнайте два параметра динистора из справочника или специализированных веб-страниц: напряжение открытия и ток включения.Если вы не знаете его распиновку, узнайте и его.

2

Возьмем нагрузку, потребляющую ток, в два раза превышающий ток замыкания динистора, и рассчитанный на напряжение, в полтора раза превышающее напряжение размыкания. Подключите нагрузку к регулируемому силовому блоку через динистор и амперметр, соблюдая полярность. Подключите вольтметр параллельно блоку, также соблюдая полярность. Установите на них правильные пределы измерений. Регулируемые блоки питания со встроенными вольтметром и амперметром очень удобны.

3

Параллельно нагрузке подключить второй вольтметр. При его подключении также соблюдайте полярность и правильно выставляйте на нем предел измерения.

4

Установите ручку регулировки напряжения на блоке питания в минимальное положение, затем включите ее. Медленно увеличивайте напряжение, пока не включится нагрузка. Запишите показания вольтметра. Затем, внимательно следя за стрелкой или индикатором амперметра, постепенно снижайте напряжение до отключения нагрузки.Запишите показания амперметра непосредственно перед отключением нагрузки.

5

Отключите блок питания, убедитесь, что напряжение на его выходе пропало, затем разберите схему. Результаты измерений сверить с паспортом с учетом падения напряжения на нагрузке, измеренного вторым вольтметром. Просто вычтите это из общего напряжения питания. Измеренные параметры не должны отличаться от паспортных более чем на двадцать процентов.

6

При необходимости проверьте динистор на стабильность параметров, выполнив несколько измерений.Устройства, параметры которых нестабильны или не соответствуют паспортной табличке, использовать только в не отвечающих за это схемах.

Двухступенчатый метод переключения с улучшенной характеристикой включения в динисторе обратного переключения

[1]	Шао Т., Сун Джи С., Ян П., Ван Дж., Юань УК, Чжан С. С. 2007 г. Чин. Физ. 16 778
[2]	Wang Z, Xu R K, Yang J L, Hua X S, Li L B, Xu Z P, Ning J M, Song F J 2007 Chin.Phys. 16 773
[3]	Wang C. L, Gao Y, Ma L, Zhang C. L, Kim E D, Kim S. C. 2005 Acta Phys. Грех. 54 2296 (на китайском языке) [王彩琳, 高 勇, 马丽, 张昌利, 金 垠 东, 金相 喆 2005 物理学 报 54 2296]
[4]	Грехов И.В. 1988 Твердотельная электроника 31 1483
[5]	Грехов И В, Геннадий А М 2000 Плазменные науки., IEEE Trans. на 281540
[6]	Астрова Е В, Воронков В Б, Козлов В А, Лебедев А А 1998 Полуконд. Наук. Technol. 31 488
[7]	Коротков С В, Жмодиков А Л 2011 Инструмент. Exp. Techniq. 54 61
[8]	Любутин С К, Рукин С Н, Словиковский Б Г, Цыранов С Н 2010 Плазма., IEEE Trans. на 38 2627
[9]	Фридман Б.Е., Еникеев Р.С., Коротков С.В., Коврижных Н.А., Лобанов К.М., Серебров Р.А. 2011 Plasma Sci., IEEE Trans. по 39 769
[10]	Yu Y H, Liang L, Yan J S, Peng Y B 2007 Ход работы CSEE27 38 (на китайском языке) [余岳辉, 梁 琳, 颜 家 圣, 彭亚斌 2007 中国 电机 工程 学报 27 38]
[11]	Yu Y H, Liang L, Li M T, Liu Y Y, Liu L 2005 Пер.China Electrotech.Soc. 20 36 (на китайском языке) [余岳辉, 梁 琳, 李 谋 涛, 刘玉华, 刘 璐 2005 电工 技术 学报 20 36]
[12]	Li H Y, Yu Y H, Hu Q, Peng Z L, Du R F, Huang Q Z 2003 Proceeding of CSEE 23 23 (на китайском языке) [李焕 炀, 余岳辉, 胡 乾, 彭昭廉, 杜如峰, 黄秋芝 2003 中国 电机 工程 学报 23 23]
[13]	Ван Х И, Хе Х П, Чен В. Кью, Сюэ Б. Дж., Цю А З, 2009 г., PlasmaSci., IEEE Trans. на 37 356
[14]	Shang C, Liang L, Yu Y H, Wu Y J, Li H L 2011 Plasma Sci.Technol. 13 1267
[15]	Коротков С В 2002 Инструмент. Exp. Techniq. 45 437
[16]	Родин П, Грехов И В 2005 г., заявл.Phys. Lett. 86 1
[17]	Грехов И.В., Коротков С.В., Родин Б.П. 2008 Плазменные науки, IEEETrans. на 36 378
[18]	Liang L, Yu Y H, Peng Y B 2008 Chin. Phys. В 17 2627
[19]	млн лет назад, Gao Y 2009 Acta Phys.Грех. 2009 58 529 (на китайском языке) [马丽, 高 勇 2009 物理学 报 58 529]
[20]	Rim G H, Ли Х. С., Павлов Е. П., Ким Г. Х., Чо Ч Х, Чой Ю. В., Ким Дж. С. 2000 Plasma Sci., IEEE Trans. на 28 1362
[21]	Liang L, Yu Y H 2009 J. Electron. Sci.Technolo. Китая 7 146
[22]	Yu Y H, Li W B, Liang L, Shang C 2010 High Voltage Engineer36 3047 (на китайском языке) [余岳辉, 李伟邦, 梁 琳, 尚 2010 高 电压 技术 36 3047]

Исследование потерь энергии при переключении в динисторе с обратным переключением в статьях SearchWorks

Аннотация

Аннотация:

В данной статье представлены теоретические и экспериментальные результаты по характеристикам потерь энергии динистора с обратным переключением (RSD) в условиях сильного тока.Теоретический анализ был выполнен на основе 1-D модифицированной модели с учетом эффекта рассеяния носителей и рекомбинации шнеков в процессе проведения. Экспериментальные результаты потерь энергии в RSD при различных амплитудах большого импульсного тока были точно получены с использованием метода инжекции постоянного тока. Типичные экспериментальные результаты показывают, что одиночный RSD имеет падение напряжения примерно 9 В при импульсном токе 150 кА, перенесенном заряде 26.5 C. Теоретически рассчитанное падение напряжения на основе 1-D модифицированной модели составляет примерно 7,7 В при тех же условиях. Теоретические результаты, полученные на основе 1-D модифицированной модели, практически хорошо согласуются с экспериментальными результатами.

Примечания:

Электротехника. Электроэнергетика

Электроника

Детали

Формат:

Академический журнал

База данных:

PASCAL Архив

Журнал:

транзакции IEEE по силовой электронике

Объем:

29

Выпуск:

.