Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 13
Текст из файла (страница 13)
источниках питания, мощных преобразовательных установках и др. Для снижения потсрь зти приборы в основном работают в ключевом рсжнмс. Основные требования. предъявляемые к силовым приборам, сводятся к следующим: ° малые потери при коммутации; ' большая скорость персклнзчсния из одного состояния в другое; ° малое потрсблсннс по цспн управлсния; ' больпюй коммутируемый ток н высокое рабо ~ее папряжснис. Силовая злак" ролика непрсрывно развивается и силовые приборы непрерывно совсрнзспствузотся.
Разработаны и выпускщотся приборы на токи до 1000 А и рабо ~се напряжение свы~пе бкВ. Быстродействие силовых приборов таково, что онн могут работать на частотах до 1 МГц. Значительно сннжсла мощность управления силовыми ключаьщ. Разработаны и выпускаются мощлыс биззолнрныс и уншнзлярныс транзисторы. Специально для целей силовой злсктроникя ргыработаны я выпускаются мощпыс чстырсхслойныс приборы — - ззтреюннзры и етс1тнснзораь К послсдннм досзнжснням силовой злсктроникя относится разработка новых типов трагзисторов: со статической япдукгщсй 1СИТ и БСИТ) и биполярных транзисторов с изолированным за|вором 1БТИЗ).
Новые типы транзисторов могу| коммутировать токи свышс 500А прл напряжении ло 20ООВ В отлично от тирнсторов зги приборы имсют полное улравлснгю, высокое быстродсйствис и малое потрсблсняс по пали управлсния. Тирнсторы делятся на две группы. днодпыс тиристоры 1двнисторы) и триодныс (тярясто)зы). Ддя коммутации цепей псрслссиного тока разработаны спсАпсн Анап циальпыс симмстричные тнрнсторы-- сямисторы. Динисгоры.
Диниса ором называется двухзлсктродный прибор диодлого типа, имеющий тря Р-лм~срсхода Крайняя область Р называется анодом, Ф адругая крайняя область Ф вЂ” като- Р дом. Структура днннстора привсдспа на рис. Сн1 а. Три Р-зт-псрсхода дипнстора обозначсны как У, /т и .Уз. Схематическое нзображснис динястора прявсдс- ..: но на рпс 6 16. сн Схему замсщспяя дилнсгора можно прсдстнвнть в вида двух трноднгнх рпс 6 К Етрухтура нннпшсра (а) структур, соещ.ленных между собой н см схсх.а.пнесксс пзсаражсннс (В) Деленна динястора на составляю|дна Катан Кат Лекции б. Силовые полупроиолниконые приборы ,транзисторы и схема замещения приведены на рис.
6.2. При таком соединении коллекторный ток первого транзистора является током базы второго, а кол'лекторпый ток второго транзистора является током базы первого. Благодаря этому внутреннему соединению внутри прибора есть положительная обратная :связь. Если на анод подано положительное напряжение по отношению к катоду, то переходы 1, и Ут будут смещены в прямом направлении„а переход 1, — — в обратном, поэ.тому все напряжение источника Е будет приложено к переходу Хт. При. мем, что коэффипиенты передачи по току эмиттера транзисторов Тт и 72 имеют Риыттеиия сй и ат соответственно.
Пользуясь схемой замещения, приведенной на -'рттс. 6.2 б, найдем гок через переход Уь равный сумме токов коллекторов обоих ''транзисторов и тока утечки 1„, этого перехода: 1тт = ей1н+ а,1т+ 1,е (6. 1) Ток во внешней пепи равен 1и =1„=1л=1, поэтому после подстановки 1 в (4.1) яйрдем 1(1 — сер-гга) = 1„„, -'Откуда получим значение внешнего тока (6.2).
:-,'- . Пока выполняется условие (а, +а,) <1 ток в динисторе будет равен 1ки Если ''же сделать (а, +ат) еэ1, то динистор включается и начинает проводить ток. Таким : Образом, получено условие включения дннистора. ' Для увеличения коэффициентов передачи тока а, или а, имеются два способа. :::ПО первому способу можно увеличивать напряжение на динисторе.
С ростом на'::ЛряжЕНИя (т'=11,„„сднтт ИЗ транэнетсрОВ будЕт ПЕрЕХОдитЬ В рЕжИМ НаСЫщЕНИя. +Е аг Рис ОД, Деление лнт.астора на лис структуры (а) и сыма ааментения (б) Раздел 1. Элементы электронной техники а) б) Рис. бте Вольт-амперная характеристика диннстора (а) и схема есо включения (б) Коллекторный ток этого транзистора, протекая в цепи базы второго транзистора, откроет его, а последний, в свою очередь, увеличит ток базы первого. В результате: коллекторные токи транзисторов будут лавинообразно нарастать, пока оба транзистора не перейдут в режим насыщения. После включения транзисторов динистор замкнется и ток 1 будет ограничи- .: ваться только сопротивлением внешней цепи. Падение напряжения на открытом:.
приборе меньше 2 В, что примерно равно падению напряжения на обычном диоде. -': Вольт-амперная характеристика динистора приведена на рис. 6.3 а, а схема им-. '! , '3 пульсного включения изображена на рис. 6.3 б. Выключить динистор можно„понизив ток в нем до значения 1,„,, или поменяв;,=';. полярность напряжения на аноде. Различные способы выключения динистора .: приведены на рис.
6.4. В первой схеме прерывается ток в цепи динистора.': Во второй схеме напряжение на динисторе делается равным нулю. В третьей схеме: ', ток динистора понижается до 1„„„„включением добавочного резистора кх.:: +Е +Е г) в) б) а) Рис, бхи Схемы выключения диннссора: раамыканием пепи (а), юунтированием прибора (б), сниженном тока анода )в), подачен обратно~о напряжения (с) Лекчин б. Силовыс пол оволииковые приборы в) б) К Рпс.6.5 Структура тпрнсгора с католным управлеянсм (а) л его условное схематическое обохналенле ~6Х структура тнрлепора с вводным улравлелпем ~в) н его условяое схематплескос оболначевяе гг) .,'Включения.
Таким образом, ти:,,фвстор.эквивалентен лннистору : я':,:урравляехеым напряженнем После включения управляю:,,''щк)й-электрод теряет управляю':;,:В)ие.свонства и, следовательно, О Рпс. 66. Втът-ампсрные характернстлкн .лрлг.ора 66 3 Звк 175 , Вчегвергой схеме при замыкании ключа К на анод динистора подается нааряже"вяе противоположной полярности при помогци конденсатора С. Тнристор Второй способ включения четырехслойной структуры реализован в !.'тиристоре. Дпя этого в нем имеется вывод от одной нз бал эквивалентных транзи:: сторов Т,, нли Т..
Гели полать в олпу из этих баз ток управления, то коэффиниент ::ьлсрелачн соответствующего транзистора увеличится и произойдет включение . тнристора В зависимости от расположения управляющего электрола (УЗ) тирищоры ":. деляуся на тнристоры с катодным управлением и тиристоры с аполпым управле',:.:Нйеас Расположение этих управляющих электродов и схематические обозначения , виристоров приведены па ° 'ркс. б 5.
Вольт-амперпая харак::,;-теристика тиристора приведена У .сва рис.б.б, Она отличается от ~,;: хррактеристики линистора тем, .ечтс напряжение включения ре 'гулируегся изменением тока в "- лепи управляющего электрода .:. Прн увеличении тока управле- Вйя снижается напряжение Раздел 1. Элементы электронной техники 11„1к с его помощью выключить тиристор нельзя. Основные схемы выключения тиристора такие же, как и для динистора. Как динисторы„так и тиристоры подвержены самопроизвольному включению прн быстром изменении напряжения ца аноде. Это явление получило название иэффекта Л,ЧЛл, Оно связано с зарядом емкости перехода С, при быстром изменении напряжения на аноде тиристора (или динистора): бе=С,Л,ЧЛ.
Даже при небольшом напряжении на аноде тиристор может включиться при большой скорости его изменения. Условное обозначение динисторов и тиристоров содержит информацию о материале полупроводника (буква К), обозначении типа прибора. (диписгор —- буква Н, тиристор — — буква У), классе по мощности П вЂ” - ток ангвда <0,3А, 2 —— ток анода > 0,3 А) и порещковом номере разработки. Например, лицистор КН102 — кремниевый, малой мощности; тиристор КУ202 †. кремниевый, большой мощности. К основным параметрам динисторов и тиристоров относятся: ° допустимое обратное напряжение С'„вр, ° напряжение в открытом состоянии 11в при заданном прямом токе; допустимый прямой ток 1,; ' времена включения ~.,„и выключения г,„„„.
При включении тиристора током управления после подачи импульса тока 1„ в управляеощий электрод проходит некоторое время, необходимое для включения тиристора. Кривые мгновенных значений гоков и напряжений в тиристоре при его включении на резистивную нагрузку приведены на рис. 6.7. Процесс нарастания тока в тнристоре начинается спустя некоторое время задержки л„, козорое зависит от амплитуды импульса тока управления 1хс При достаточно большом токе управления время задержки достигает долей микросекунды ~от 0,1 до 1,. 2мкс). 1 Затем происходит нарастание тока через приоор, которое обычно 0 называют временем лавинного нараслания. Это время существенно зависит от начально~о прямого напряжсния бе„„, па тиристоре н прямого тока 1, через вклю еенный тиристор.
Включение тлристора .,', обычно осушествляетси импульсои 1,р тока управления. Для надежного,": включения тиристора необходимо,::", чтобы параметры импульса зока,':,-'. 0 управления: его амплитуда 1и, дли. тельность л„л скорость нарастания 1„., с11,х'ае отвечали определенным треРис.6.7. Псрехоциые процессы при вкпюпеиии бованиям, которые обеспечивают тиристори включение тиристора в заданиых:,,:- Леклик б. Силовые полупроводниковые лриборь ;::.условиях. Длительность импульса тока управления должна быть такой, что:::.бы к моменту его окончания анодный ток тиристора был больше тока удержаяия 1,,„. Если тиристор выключается приложением обратного напряжения сг',гс то .':.'процесс выключения можно разделить на две стадии: время восстановления об:;:.ратного сопротивления Р„, и время выключения Р„„„.
После окончания времени Г восстановления г„„ток в тиристоре достигает нулевого значения, однако он не ', ' выдерживает приложения прямого напряжения. Только спустя время г, „к тирис- : .тоРУ можно повтоРно пРикладывать пРЯмое папРЯжение бг,,„с. Потери в тиристоре состоят из потерь при протекании прямого тока, потерь ':: при протекании обратного тока, коммутационных потерь н потерь в цепи управления. Потери при протекании прямого и обратного токов рассчитываются так ':-' же, как в диодах. Коммутационные потери и потери в цепи управления зависят от :!;::.способа включения и выключения тиристора. Симистор -- это симметричный тиристор, который предназначен для комму'. тации в цепях переменного тока.
Он может использоваться для создания реверсив::: .вых выпрямителей или регуляторов переменного тока. Структура симметричного ::::.;тпристора приведена на рис. 6.8 а, а его схематическое обозначение па рис. 6.8 6. ';:: Полупроводниковая структура симистора содержит пять слоев полупроводников ,!.,с различным типом проводимостей и имеет более сложную конфигурацию по ,::.. сравнению с тиристором. Вольт-амперная характеристика симнстора приведена " ла рис.6.9 ,"-"„' .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
