14-04-2020-ЭЛЕКТРОНИКА-1.1-ГЛАЗАЧЕВ (1171923), страница 26

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 26)

5.7. Чем большеток управления, тем меньше напряжениевключения U вкл . Ток управления, при котором тиристор переходит на спрямленныйI упр  I у спручасток вольт-амперной характеристики (поI упр3  I упр2 I упр2  0казано пунктиром) называют током управлеI упр1  0ния спрямления I у спр .При изменении полярности приложенного к тиристору напряжения, эмиттерные p–n-переходы П1 и П3 будут смещены в обратном направлении, тиристор будет закрыт,а вольт-амперная характеристика будет представлять собой обратную ветвь вольт-U обр пробU вкл3 U вкл2 U вкл1 U АКРис.5.7.

Вольт-амперная характеристика тринистораамперной характеристики обыкновенного диода.Поскольку включение тиристора зависит от тока управления, то в справочной литературе приводят также диаграмму вольт-амперной характеристики управляющей цепи:Iу  f Uу .(5.4) Семейство таких характеристик представлено на рис.

5.8.UуОбычно в справочниках приводятся пре1U у допдельные характеристики (1 и 2). Кривая 1 соответствует прибору с максимальным сопротив4лением цепи управления и максимально допустимой температурой. Кривая 2 – прибору сминимальным сопротивлением управляющей3цепи и минимальной температуре. Сверху иU у minсправа диаграмма ограничивается прямыми,2соответствующими предельно допустимымзначениям тока и напряжения в цепи управления.

Внизу диаграммы указывается область,I у minI у доп I укоторая ограничена минимальными значениРис. 5.8. Вольт-амперная характеристика управляющей цепиями тока и напряжения, необходимыми дляотпирания тиристоров данного типа. Крометого, на диаграмме обычно приводятся кривые допустимой мощности на управляющем электродедля различных значений длительности управляющих импульсов (кривые 3 и 4).Таким образом, тиристор представляет собой частично управляемый вентиль, который можноперевести в проводящее состояние при наличии одновременно двух факторов: положительный потенциал анода относительно катода; подача управляющего сигнала в виде тока управления в цепиуправляющего электрода.

Если хотя бы один из этих факторов отсутствует, то тиристор будет оставаться в закрытом состоянии.Частичная управляемость тиристора заключается в том, что после включения тиристора, цепь управления становится ненужной, так как он сам себя поддерживает во включенном состоянии. Выключитьобычный тиристор по цепи управления невозможно. Поэтому он называется однооперационным тиристором или в зарубежной терминологии SCR (Silicon Controlled Rectifier). Для запирания тиристора необходимо каким-либо способом снизить анодный ток до нуля и удерживать его на нулевом уровне втечение времени рассасывания неосновных носителей, накопившихся в базах транзисторов VT 1 и VT 2 .94А.В. Глазачев, В.П.

Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийНа электрических принципиальных схемах незапираемые тиристоры обозначаются условнымиграфическими обозначениями, представленными на рис. 5.9.абРис. 5.9. Условные обозначения незапираемых тринисторовс управлением по аноду (а), с управлением по катоду (б)5.2.1. Способы запирания тиристоровКак уже было показано выше, после включения тиристора он сам себя поддерживает во включенном состоянии за счет внутренней положительной обратной связи, а цепь управления становитсянеэффективной. Для выключения тиристора нужно каким-либо способом снизить его прямой ток донуля на некоторый промежуток времени, определенный временем рассасывания неосновных носителей.

Это в основном и отличает тиристор-прибор с частичной, неполной управляемостью от, например,транзистора – полностью управляемого прибора, который можно и включить и выключить по цепиуправления (базовой цепи).Выключение проводящего ток тиристора можно осуществлять различными способами.

Проще всеговыключать тиристор, если он работает в цепи переменного тока. Тогда под действием переменногонапряжения питающей сети ток тиристора сам снижается до нуля и происходит его выключение (коммутация). Такой способ коммутации получил название естественной и широко применяется в силовых преобразовательных устройствах переменного тока. Сложнее обстоит дело в цепях постоянного тока.Там необходимы специальные устройства, обеспечивающие принудительное выключение тиристора в нужный момент времени. Такие устройства называют узлами принудительной коммутацииили просто коммутационными узлами. В основе построения коммутационных узлов лежат следующие способы:1. Создание искусственных колебаний тока в цепи тиристора, например, введением в его цепьколебательных LC -контуров (последовательных или параллельных) (рис.

5.10, а, б). Тиристор закрывается в момент перехода через нуль тока в колебательном контуре.2. Выключение тиристора путем изменения полярности напряжения между катодом и анодом.Для этого используют предварительно заряженный конденсатор C , который в нужный момент времени подключают между анодом и катодом тиристора в запирающей полярности (рис. 5.10, в) путемзамыкания ключа K . Существует большое количество схем различных коммутационных узлов, использующих данный способ запирания тиристоров.3. Запирание тиристораVSR1Rпутем введения в его цепь противоЭДС, под действием котоLрой прямой ток тиристора сниLVSзится до нуля (рис. 5.10, г). ЭтоССможно осуществить при помоR2щи генератора импульсов ГИ ,подключаемого через трансабформатор T в силовую цепьRнтиристора. В нужный моментKKвремени генератор формируетVSСимпульс напряжения, которыйTЕКVSVSнаводит во вторичной обмоткеГИтрансформатора импульс с поRлярностью, встречной по отно ншению к тиристору, что привевгддет к снижению прямого токаРис.5.10.

Схемы запирания тиристоровтиристора до нуля.95А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекций4. Подключение параллельно тиристору источника коммутирующей ЭДС (рис. 5.10, д). Выключение тиристора осуществляется замыканием в нужный момент времени ключа K на короткий промежуток времени, определяемый временем рассасывания неосновных носителей в зонах полупроводника.Описанными способами удается придать тиристору свойства полностью управляемого вентиля.5.2.2 Запираемые тиристорыВ настоящее время разработаны новые типы тиристоров, так называемые двухоперационныетиристоры или запираемые тиристоры. Они являются полностью управляемыми полупроводниковыми приборами, которые можно и включить и выключить по цепи управления.

Такой тиристор взарубежной терминологии получил обозначение GTO-тиристор (Gate Torn – Off). Это достигается благодаря тому, что в областях анода и катода такой прибор состоит из большого числа технологическихячеек, представляющих отдельные тиристоры, которые включены параллельно.Структуразапираемоготиристора изображена наAAрис. 5.11. Физические процесIАp  n p  n p  n p сы, протекающие в запираеVT1мых тиристорах, во многомnI к2аналогичны уже рассмотренpI к1ным для однооперационного  тиристора.

Исключение соVT2nnnУЭ I уставляет процесс выключенияУЭIКотрицательным током управKления. Во включенном состояKнии все переходы тиристораабнаходятся в состоянии насыРис. 5.11. Структура запираемого тиристора (а)щения. При достаточной велии двухтранзисторный эквивалент (б) одной из ячеек тиристорачине и длительности управляющего тока, а также равномерности его распределения по всем ячейкам, избыточная концентрациянеосновных носителей заряда сначала снижается до нуля вблизи коллекторного перехода тиристора.При этом коллекторный переход смещается в обратном направлении, воспринимая часть внешнегонапряжения. Так, оба транзистора начинают работать в активном режиме и в структуре возникает положительная обратная связь при отрицательном базовом токе в n–p–n-транзисторе VT2.

Вследствие лавинообразного уменьшения зарядов в базовых областях анодный ток начинает снижаться. ТранзисторVT2 n–p–n-типа первый входит в режим отсечки. Действие положительной обратной связи прекращается, и дальнейший спад анодного тока определяется рекомбинацией в n  базе тиристора.Вольт-амперная характеристика запираемого тиристора аналогична характеристике незапираемого тиристора (рис. 5.12). На электрических принципиальных схемах запираемые тиристоры обозначаются условными обозначениями, представленными на рис.

5.13.IАI упр  I у спрI упр3  I упр2 I упр2  0I упр1  0абU обр пробU вкл3 U вкл2 U вкл1 U АКРис.5.12. Вольт-амперная характеристикадвухоперационного тиристораРис. 5.13. Условные обозначения запираемых тринисторовс управлением по аноду (а), с управлением по катоду (б)96А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекций5.3. Симметричные тиристорыШирокое применение в цепях переменного тока получили так называемые симисторы (симметричные тиристоры), которые выполняются на основе многослойной полупроводниковой структуры(рис.

5.14, а).Основой в симисторе является моноУЭкристалл полупроводника, в котором соПП12зданы, пять областей с чередующимся тиn1пом проводимости, которые образуют четыре p–n-перехода. Контакты от крайнихp1 n2 p2областей наполовину шунтируют первый и  четвертый p–n-переходы. При полярностиn3внешнего источника напряжения, указанП3 П 4ной без скобок, переход П1 окажетсябавключенным в обратном направлении иРис. 5.14. Структура симистора (а)ток через него будет исчезающе мал.

Характеристики

Список файлов учебной работы