promel (967628), страница 20
Текст из файла (страница 20)
По мере роста анодного напряжения, а следовательно, и иапря, иия на коллекторном переходе увеличиваются ток 1а и анодный через тиристор Причина возрастания тока 1а связана, как изтио, с увеличением тока утечки по поверхности перехода и умно. иием в нем носителей заряда. Увеличение тока через прибор провождается повв|шением коэффициентов а, и а,. С некоторого значения тока 1, необходимо учитывать составляющие токов транзисторов а,/„и а,/„, протекающие через коллекторный переход.
Вследствие того что повышение напряжения //, приводит к увеличению тока /„, а также составляющих а,/,ь а,/„, на вольт,ампериой характеристике появляется участок б — в с более сильной зависимостью тока 1, от напряжения //,. Ток 1а можно найти, определив ток 1„г, протекающий через коллекторный переход: Причиной перехода тиристора из закрытого состояния в откры, является повышение роли составляющих а,(„и а,(,» и соотвст вепно их суммы (а, + а,)(; в токе через переход П, по сравнен с током !„. По мере приближения к точке в увеличение тока че прибор происходит главным образом за счет составляющих а, и а,(,», а не за счет увеличения тока 1„== („м вызываемого пов шепнем напряжения на переходе П».
В точке в роль составляющ а,(„и а,(,» и их суммы (а, + а,)(„столь значительна в балац составляющих токов (1.41), протекающих через переход П„что дал иейшее увеличение тока 1, возможно лишь за счет уменьшения то („, а следовательно, уменьшения обусловливающего этот ток напр жения на переходе П, и тиристоре ((„ (отпирание прибора). Уменьшение напряжения на переходе объясняется тем, чго ув личение составляющих токов а~(»» и аа(,» через переходП, вызыва увеличение потока электронов в и;базу и дырок в рмбазу и соотв ственно появление в базах избыточных носителей заряда, снижа щих потенциальный барьер коллекторного перехода. Одновремен с этим избыточные носители заряда в базах снижают потенциальнь барьеры эмиттерных переходов П, и П,, вызывая дополнительпу инжекцию носителей заряда.
Это приводит к еще большему возра танию коэффициентов а, и аз и заполнению носителями зарядов о их баз тиристора. В приборе действуе» внутренняя положительна обратная связь, приводящая к лавинообразному развитию процесс его отпирания. Участок г — д соответствует открытому состоянию тирнстора. точке г напряжение на переходе П» равно нулю, ток („= О, сумм коэффициентов а, + а, = 1.
Ток через переход П, равен сумме с тавляющих а,1„и а»(,» Напряжение на приборе ((„в точке г рав сумме напряжений на переходах П, и П», смещенных в прямом иа равлении. При перемещении по кривой от точки г к точке д ток через тири тор возрастает, что увеличивает коэффициенты а, и а„ а также и сумму (а, + а,') 1). Баланс составляющих токов через коллекто ный переход достигается изменением полярности напряжения переходе П, (епереполюсовка» коллекторного перехода на рис.
1.44 всяеаствие чего ток (, изменяет направление. Иными словами, ко лекторцый переход под действием избыточных зарядов — дырок р;базе и электронов в пгбазе, создаваемых потоками носителей с ответственно первого и второго транзисгоров, переводится в пр водящее состояние, обеспечивая встречную инжекцию носителе заряда (ток („ теперь уже не является обратным током коллекторног перехода П») Таким образом, коллекторпый ток („ играет существенную рол в работе тиристора, обеспечивая баланс составляющих токов чере коллекторный переход. Необходимая величина (я устанавливае благодаря изменению напряжения на коллекторпом переходе по действием зарядов, накапливаемых в базах тирпстора. На участке г — д все три р-а-перехода прибора находятся под пря» мым напряжением смещения.
Напряжения на переходах По П» пр тиво неложны по знаку яапряжению на переходе П,. В связи с этим д нив напряжении на приборе (0,75 — 1,5 В) примерно равно падению нап яжвния на одном переходе (как в диоде). увеличение падения пряжепия на тиристоре при движении по кривой от точки г к точке рбьяон я ется повышением напр я жени я на переходах и ростом павияя напряжения в слоях полупроводниковой структуры с увеличением тока. Рассмотрим поведение тиристора при наличии токо управления (1 ~ О), С этой целью получим выражение для его анодного тона. У П и 1 0 также справедливо выражение (1.40), определяющее ток ллекторного перехода по его составляющим. Как и в предыдущем случае, 1,з = 1„ = 1„ но в ток 1„ будет входить 1, поэтому 1„ = 1, + 1 . С учетом приведенных соотношений решение (!.40) относительно 1, дает Гв + в!у (1.43) ! — (в + а.) В соответствии с выражением (1.43) ток управления приводит к более крутому нарастанию анодного тока.
Это связано, во-первых, с наличием в числителе выражения (1.43) составляющей я,1 и, во- вторых, с большим значением коэффициента из вследствие возрас- тания тока 1„на величину тока управления. Ввиду появления до- полнительной составляющей и,1 в токе коллскторного перехода и повышения коэффициента из переключение тиристора из закрытого состояния в открытое происходит при меньшем напряжении яа при- боре (см, рис.
1 45). Процесс, связанный с переходом тиристора из закрытого состояния в открытое, происходит при 1 Ф О подобно рассмотренному. Влияние тока 1 на вольт-амперную характеристику тирнстора иллюстрируют участки кривых 0 — е и 0 — и, показанные для двух значений тока управления 1тз) 1тс При некотором значении тока управления участок закрытого состояния тиристора на прямой ветви вольт-амперной характерис- тики исчезает и характеристика приближается к прямой ветви вольт- амперной характеристики простого р-и-перехода (ветвь 0 — г — д). Наблюдается так называемое с п р я м л е н и е характеристики.
Зпаче ачение тока 1, при котором происходит спрямлеиие характерис- тики, определяет ток управления спрямления У.спр иристор как ключевой элемент нашел широкое применение в цепях боты, ях постоянного и переменного токов. Рассмотренный режим а- , когда отпирание прибора следует после достижения на исм на- ра- пряжения переключения У„р (переключение по цепи анода), исполь- зуется лишь в схемах с динисторами. лишь для тиристора переключение по цепи анода представляет интерес ь с точки зрения анализа принпипа действия и вольт-амперной харак Р теристики этого прибора.
Прикгпичевкое применснгв нашел ре- жим ог отпирания пв управляющему влекгпрвду, т. е. за счет подачи иа Управл Р ляюгций электрод отпирающего импульса напряжения. Сущ- ность э В и этого режима отпирания тиристора заключается в следующем, исходном состоянии тиристор закрыт, ток управления расее нулю. Напряжение не~очипка питания Е меньше напряжения п ключения тиристора У„,р. При Е» О рабочая точка тиристора ра ложеиа иа прямой ветви вольт-амперной характеристики Π— а, рез нагрузку и тиристор (см.
рис. 1.44) протекает малый ток, соотв ствующий рабочей точке на этой ветви. В требуемый момент врем подают импульс управления Е„, задавая необходимый для отпира тирястора импульс тока управления, больший тока спрямления. ристор открывается, и рабочая точка переходит на ветвь г — д, через тиристор и нагрузку находят теперь из соотношения 1, = 1„ == (Š— У,ЬЯ„, где Уз — падение напряжения иа тиристоре, оп деляемое рабочей точкой на ветви г — д, Задачу определения токо напряжений удобно решать графически, построив линию, проходящ, через точки с координатами (О; Е/Кя) и (Е; 0) (см. рис. 1 45).
Ко динаты точек пересечения этой линии с вольт-амперпой характе стикой определяют ток и напряжение на тиристоре в закрытом и крытом состояниях. Тиристоры выпускаются на диапазон прямых токов от десят миллиампср до нескольких сотен ампер и напряжения от десят вольт до нескольких киловольт. Тиристоры малой и средней мощности применяются в релейно коммутационной аппаратуре. Их справочными параметрами по т служат д о и у с т и м о е з н а ч е н и е с р е д н е г о и р я г о т о к а (как для маломощных выпрямительных диодов и дио среднеймощности;см.З1.2)илим аксв мал ьный постоя и ы й п р я и о й т о к. Параметром по напряжению этих тирис ров является максимально допустимое напр:, ж е н и е, которое определяется по наименыпему из значений пря го (У„, при Т„=- 0) и обратного напряжений, соответствующих на лу крутого нарастания обратного тока.
Мощные тиристоры используются в системах преобразования эл трической энергии. Параметры по току (Тя, (р„, Р„д) и напряжен ((/„, У„, У„,) у них те же, что и для мощных диодов (см. ~ 1.2). Па метры по напряжению указываются по наименьшему значению п мого и обратного напряжений, Мощные тиристоры выполняют с теп отводом, Способы теплоотвода здесь те же, что и для мощных диод Подобным же образом решаются задачи последовательного и пар лельного соединения тнристоров, Из других наиболее существенных параметров необходимо указ обратный ток тиристора, напряжение и т ц е и и у п р а в л е н и я, соответствующие переходу тиристора закрытого состояния в открытое.
Динамические параметры тиристо характеризуют время перехода тиристора из закрытого состояния-, открытое (время включения 1„„) и время восст новления запирающих свойств (время выключен Восстановление запирающих свойств осуществляется за счет п ложеиия к тиристору обратного напряжения. Величина 1, опреде ет время, в течение которого происходит полное рассасывание нос телей заряда в базовых слоях ранее проводившего тиристора при пр ,внии обратного напряжения, по окончании которого к прибору яо псет быть вновь приложено напряжение в прямом направлении без п сепия его самопроизвольного отпирания. Процесс восстановления опа ,ап „ирающих свойств происходит за счет двух факторов: протекания ор братиого тока через тиристор, при котором отводится основная часть пос ятелей заряда, накопленных в базах прибора, и рекомбинации ост тавшихся носителей заряда.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
