Реферат на тему тиристоры

Обновлено: 05.07.2024

В двухвыводных приборах, — динисторах переход прибора в проводящее состояние происходит, если напряжение между его анодом и катодом превысит напряжение открывания.

Также тиристоры применяются в ключевых устройствах, например, силового электропривода.


  • по способу управления;

  • по проводимости:

    • тиристоры, проводящие ток в одном направлении (например, тринистор, изображённый на рисунке);

    • тиристоры, проводящие ток в двух направлениях (например, симисторы, симметричные динисторы).

    Прибор, не содержащий управляющих электродов, называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами.

    Прибор, содержащий один управляющий электрод, называют триодным тиристором или тринистором (иногда просто тиристором, хотя это не совсем правильно). В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду. Наиболее распространены последние.

    Описанные выше приборы бывают двух разновидностей: пропускающие ток в одном направлении (от анода к катоду) и пропускающие ток в обоих направлениях. У последних ВАХ симметрична, поэтому соответствующие приборы называются симметричными. Симметричные приборы изготавливаются из пяти слоёв полупроводников. Симметричный тринистор называется также симистром или триаком (от англ. triac). Следует заметить, что вместо симметричных динисторов, часто применяются их схемотехнические аналоги, в том числе и интегральные, обладающие обычно лучшими параметрами.

    Тиристоры, имеющие управляющий электрод, делятся на запираемые и незапираемые. Незапираемые тиристоры не могут быть переведены в закрытое состояние (что отражено в их названии) с помощью сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Такие тиристоры закрываются, когда протекающий через них ток становится меньше тока удержания. На практике это обычно происходит в конце полуволны сетевого напряжения.


    Рис.1 Схемы тиристоров:

    А) основная четырехслонйная p-n-p-n структура;

    В) диодный тиристор

    С) триодный тиристор

    2. Вольт-амперная характеристика тиристора

    По типу нелинейности ВАХ тиристор относят к S-приборам.


    Рис.2 Вольт амперная характеристика тиристора

    3. Режимы работы триодного тиристора

    3.1 Режим обратного запирания


    1. лавинный пробой;

    2. прокол обеднённой области.


    Рис.3 Режим обратного запирания тиристора
    3.2 Режим прямого запирания

    При прямом запирании напряжение на аноде положительно по отношению к катоду и обратно смещён только переход J2. Переходы J1 и J3 смещены в прямом направлении. Большая часть приложенного напряжения падает на переходе J2. Через переходы J1 и J3 в области, примыкающие к переходу J2, инжектируются неосновные носители , которые уменьшают сопротивление перехода J2, увеличивают ток через него и уменьшают падение напряжения на нём. При повышении прямого напряжения ток через тиристор сначала растёт медленно, что соответствует участку 0-1 на ВАХ. В этом режиме тиристор можно считать запертым, так как сопротивление перехода J2 всё ещё очень велико. По мере увеличения напряжения на тиристоре снижается доля напряжения, падающего на J2, и быстрее возрастают напряжения на J1 и J3, что вызывает дальнейшее увеличение тока через тиристор и усиление инжекции неосновных носителей в область J2. При некотором значении напряжения (порядка десятков или сотен вольт), называется напряжением переключения V BF (точка 1 на ВАХ), процесс приобретает лавинообразный характер, тиристор переходит в состояние с высокой проводимостью (включается), и в нём устанавливается ток, определяемый напряжением источника и сопротивлением внешней цепи.
    3.3 Режим прямой проводимости
    Когда тиристор находится во включенном состоянии, все три перехода смещены в прямом направлении. Дырки инжектируются из области p1, а электроны — из области n2, и структура n1-p2-n2 ведёт себя аналогично насыщенному транзистору с удалённым диодным контактом к области n1. Следовательно, прибор в целом аналогичен p-i-n (p + -i-n + )-диоду.

    4. Классификация тиристоров

    По проводимости и количеству выводов:

    Переключение в закрытое состояние обычных тиристоров производят либо снижением тока через тиристор до значения Ih, либо изменением полярности напряжения между катодом и анодом.

    Запираемые тиристоры, в отличие от обычных тиристоров, под воздействием тока управляющего электрода могут переходить из закрытого состояния в открытое состояние, и наоборот. Чтобы закрыть запираемый тиристор, необходимо через управляющий электрод пропустить ток противоположной полярности, чем полярность, которая вызывала его открытие.

    4.3 Симистор
    Симистор (симметричный тиристор) представляет собой полупроводниковый прибор, по своей структуре является аналогом встречно-параллельного включения двух тиристоров. Способен пропускать электрический ток в обоих направлениях.

    5. Характеристика тиристоров
    Современные тиристоры изготовляют на токи от 1 мА до 10 кА ; на напряжения от нескольких В до нескольких кВ; скорость нарастания в них прямого тока достигает 10 9 А/с , напряжения — 10 9 В/с , время включения составляет величины от нескольких десятых долей до нескольких десятков мкс, время выключения — от нескольких единиц до нескольких сотен мкс; КПД достигает 99 %. К распространённым отечественным тиристорам можно отнести приборы КУ202 ( 25-400 В , ток 10 А ), к импортным — MCR100 ( 100-600 В , 0,8 А ), 2N5064 ( 200 В , 0,5 A ), C106D ( 400 В , 4 А ), TYN612 ( 600 В , 12 А ), BT151 ( 800 В , 7,5-12 А ) и другие. Также следует помнить, что не все тиристоры допускают приложение обратного напряжения, сравнимого с допустимым прямым напряжением.
    6. Применение

    Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

    В данной работе рассмотрены несколько вариантов устройств, где используются элементы тиристоры в качестве регуляторов напряжения и в качестве выпрямителей. Приведены теоретическое и практическое описания принципа действия тиристоров и устройств, схемы этих устройств.

    Управляемый выпрямитель на тиристорах — элементах, обладающих большим коэффициентом усиления по мощности, позволяет получать большие токи в нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора.

    В данной работе рассмотрены два варианта таких выпрямителей, которые обеспечивают максимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15 В и от 0,5 до 15 В и устройство для регулировки напряжения на нагрузке активного и индуктивного характера, питаемой от сети переменного тока напряжением 127 и 220 В с пределами регулировки от 0 до номинального напряжения сети.

    Глава 1. Понятие о тиристоре. Виды тиристоров. Принцип действия 1.1. Определение, виды тиристоров

    Тиристором называют полупроводниковый прибор, основу которого составляет четырехслойная структура, способная переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристоры предназначены для ключевого управления электрическими сигналами в режиме открыт-закрыт (управляемый диод).

    Простейшим тиристором является динистор – неуправляемый переключающий диод, представляющий собой четырехслойную структуру типа p-n-p-n (рис. 1.1.2). Здесь, как и у других типов тиристоров, крайние n-p-n-переходы называются эмиттерными, а средний p-n-переход – коллекторным. Внутренние области структуры, лежащие между переходами, называются базами. 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 встречно-параллельным включением двух одинаковых четырехслойных структур или применением пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).

    Рис. 1.1.1. Обозначения на схемах: а) симистора б) динистора в) тринистора. Рис. 1.1.2. Структура динистора.

    Рис. 1.1.3. Структура тринистора.

    1.2. Принцип действия

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

    Рис. 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. Вольтамперная характеристика динистора.

    Рис.1.2.4. Вольтамперная характеристика тиристора. Если увеличивать напряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения Uвкл. При напряжении Uвкл в динисторе создаются условия для лавинного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода. Происходит обратимый электрический

    Приборы с четырехслойной структурой р-п-р-п представляют собой один из видов многочисленного семейства полупроводниковых приборов, свой­ства которых определяются наличием в толще полупроводниковой пластины смежных слоев с различными типами проводимости. Основу такого прибора со­ставляет кремниевая пластина, имеющая четырехслойную структуру, в которой чередуются слои с дырочной р и электронной n проводимостями (рис. l.a) Эти четыре слоя образуют три р-п перехода J1,J2, J3. Выводы в приборах с че- тырехслойной структурой делаются от двух крайних областей (р и n), а в боль­шинстве приборов - и от внутренней области р.



    Крайнюю область р структуры, к которой подключается положительный полюс источника питания, принято называть анодом A , крайнюю область n, к которой подключается отрицательный полюс этого источника,-катодом К, а вывод от внутренней области р-управляющим электродом УЭ. Естественно, что для полупроводникового прибора такие определения носят ус­ловный характер, однако они получили широкое распространение по аналогии с тиратронами и ими удобно пользоваться при описании схем с этими приборами.

    Согласно ГОСТ 15133-77 все переключающие полупроводниковые приборы с двумя устойчивыми состояниями, имеющие три или более р-п перехода, на

    Рис.. Схематическое устройство полупроводникового прибора с четырехслой- ной структурой (а), представление его в виде двухтранзисторной схемы (б, в)

    зываются тиристорами. Приборы с двумя выводами (анод и катод) назы­ваются диодными тиристорами или динисторами, а приборы с тремя выводами (анод, катод, управляющий электрод) - т р и о д н ы м и - тристорами или тринисторами.

    Полупроводниковый прибор с четырехслойной структурой может быть мо­делирован комбинацией двух обычных транзисторов с различными типами про­водимости (рис. 1.б.в); VT 1 со структурой p-n- p i и VT 2 со структурой п-р-п. У транзистора VT 1 переход J1 является эмиттерным, а переход J2 коллекторным, у транзистора УТ 2 эмиттерным служит переход J3, а коллекторным J2, таким образом, оба транзистора имеют общий коллекторный переход J2 (рис. 1.б). Крайние области четырехслойной полупроводниковой структуры являются эмит­терами, а внутренние-базами и коллекторами составляющих транзисторов VT 1 и VT 2 .

    База и коллектор транзистора VT ` соединяются соответственно с коллекто­ром и базой транзистора VT2 , образуя цепь внутренней положительной обратной связи (рис. 1.б.в). Действительно, из рис. l.в видно, что коллекторный ток Ik1 транзистора VT 1 одновременно является базовым током Iб 2 , отпирающим тран­зистор VT 2 , а коллекторный ток Ik2 последнего-базовым током I б 1 , отпирающим трамзистор VT 1 , т. е. база каждого транзистора питается коллек­торным током другого транзистора.

    2. Вольт-амперные характеристики .диодных и триодных тиристоров

    Режим работы динисторов и тринисторов хорошо иллюстрируется их 'статическими вольт-амперными характеристиками, из которых можно получить представление об основных параметрах этих приборов. На рис. 5,а приведена типовая вольт-амперная характеристика динистора. Здесь по горизонтальной оси .отложено напряжение и между его анодом и катодом (анодное напряжение), а по вертикальной-ток I, протекающий через прибор. Область характеристики при положительных анодных напряжениях образует прямую ветвь, а при отрицательных - обратную ветвь характеристики. На характеристике можно выде­лить четыре участка, обозначенные на рис. 5,a арабскими цифрами, каждый из которых соответствует особому состоянию четырехслойной полупроводниковой структуры.

    Участок 1 характеристики соответствует закрытому состоянию (в прямом .направлении) динистора. На этом участке через динистор протекает небольшой ток Iзс -ток прибора в закрытом состоя­нии. В закрытом состоянии сопротивление промежутка анод-катод прибора велико и обратно пропорционально значению тока Iзс . В пределах участка 1 увеличение анодного напряжения мало влияет на ток, пока не будет достигну­то напряжение (точка а характеристики), при котором в четырехслойной по­лупроводниковой структуре наступает лавинообразный процесс нарастания тока, и динистор переключается в открытое состояние. Прямое напряжение, соответствующее точке а характеристики, называется напряжением переключения Uпри, а ток, протекающий при этом через прибор,-током переключения Iпри.

    В процессе переключения динистора в открытое состояние незначительное увеличение тока сопровождается быстрым уменьшением напряжения на аноде прибора (участок 2), так как составляющие транзисторы переходят в режим насыщения (рис. l.б.в). Сопротивление динистора в пределах участка 2 стано­вится отрицательным.

    Участок 3 вольт-амперной характеристики соответствует открытому состоя­нию прибора. В пределах этого участка все три р-п перехода полупроводнико­вой структуры включены в прямом направлении и относительно малое напря­жение, приложенное к прибору, может создать большой ток Iос в открытом со­стоянии, который при данном напряжении источника питания практически оп­ределяется только сопротивлением внешней цепи. Падение напряжения на от­крытом приборе-напряжение в открытом состоянии Uос, как и у обычного диода, незначительно зависит от прямого тока. Что касается значения наи­большего постоянного тока, который может пропускать прибор в этом режиме, то, как обычно в полупроводниковых структурах, он определяется площадью

    р-п перехода и условиями охлаждения прибора.

    Динистор сохраняет открытое состояние, пока прямой ток Iпр будет

    больше некоторого минимального значения-удерживающего тока Iуд (точка б на характеристике). При снижении тока до значения Iпр I ''y> I 'y>Q) участки I и 2 характеристики укорачиваются, а напряже­ние переключения снижается (U"прк 2 ..2X10 3 ).

    Важной особенностью почти всех типов полупроводниковых приборов с че- тырехслойной структурой является их способность работать в импульсных ре­жимах с токами, значительно превышающими допустимые постоянные токи в открытом состоянии. Так, например, динисторы КН102 при постоянном токе не более 0.2А допускают импульсный ток до 10 А, тринисторы типов КУ203 и КУ216 способны пропускать импульсные токи до 100 А при допустимом посто­янном токе 5 А и т. д.

    Включение триодных тиристоров постоянным и импульсным токами.

    На рис. показаны от­пирающий сигнал (ток iу), длительность фронта которого для простоты . при­нята равной нулю, и кривая нара­стания прямого тока, на которой отмечены две точки, соответствующие уровням 0,1 и 0,9 установившегося зна­чения тока Iпр.

    Время, необходимое для того, чтобы ток тринистора достиг уровня 0,1 уста­новившегося значения, называется в р е м е н е м з а д е р ж к и п о управля- ющему электроду tу.зд. Временной интервал между уровнями 0,1 и 0,9 установившегося значения тока называ­ется в р е м е н е м н а р а с т а н и я п р я м о г о т о к а tпр. За точкой 0,9 I пр ток растет значительно медленнее, это-время распространения тока на всю проводящую площадь перехода. Уровни, по которым отсчитываются указанные интервалы, показаны на рис.

    Время включения по управляющему электроду тринистора t у.вкл, которое приводится в справочных данных:

    t у.вкл=t у.зд+t нр

    Обычно t у.зд в несколько раз больше t нр

    и практически определяет время t у.вкл .

    В течение времени задержки t у.зд во внутренней р-области накапливаете минимальный заряд, достаточный для развития лавинооблазного процесса на­растания тока через структуру. В этом интервале времени через тринистор про- ходит небольшой ток, в основном определяемый током управляющего электро­да (16). Процесс включения среднего перехода I2 (рис. 1.а) только развивает­ся, и, если в течение промежутка времени t у.зд снять управляющий сигнал, три- нистор возвратится в закрытое состояние. Время задержки в некоторых преде­лах зависит от тока управления Iy: возрастает при уменьшении тока Iу и не­сколько сокращается при увеличении тока до значения импульсного отпираю­щего тока Iу.от.и. При токах Iу > Iу.от.и задержка t у.зд практически не меняется.

    В конце интервала времени t у.зд прямой ток достигает значения тока удер- экания, и в полупроводниковой структуре начинает развиваться лавинообразный процесс нарастания тока.. При больших токах управления, имеющих фронт с крутизной несколько ампер в микросекунду, зона начальной проводимости среднего пере­хода увеличивается. Скорость распространения процесса включения в среднем (коллекторном) переходе зависит от конструкции управляющего электрода структуры и составляет примерно 1 . 10 мм/мкс.

    Время включения по управляющему электроду t у.вкл у маломощных три- нисторов составляет 1 . 2 мкс, у приборов средней мощности доходит до 10мкс. Приборы, специально предназначенные для импульсного режима работы, имеют меньшее значение t у.вкл . Например, у тринисторов КУ104 оно не превышает 0,3 мкс, а у тринисторов КУ216 0,15 мкс.

    Для уверенного отпирания тринистора от источника постоянного тока зна­чения управляющего тока Iу и управляющего напряжения Uу выбираются из условий

    Iу Uу =I у . от.

    После открывания прибора напряжение на аноде снижается до значения Uос, все напряжение источника питания практически оказывается приложенным к нагтрузке и в цепи управляющего электрода начинает протекать незначительный ток, равный Iу=Uпит/R1.

    Для отпирания тринистора в устройстве, показанном на рис. 9,6, необходи­мо кратковременно нажать кнопку S1. Если при этом значение тока Iу, прете-

    кающего в цепи управления, удовлетворяет приведущему условию , то тринистор пере­ключится в открытое состояние. Обычно для надежного включения достаточно через цепь управляющего электрода пропустить ток

    Iу=(1…1,1)Iу.от, для че­го сопротивление резистора R1 (рис. 9,6), ограничивающего ток управляющего электрода, рассчитывается по формуле

    R1 = (0,9 . 1) Uпит /I у . от (1)

    Для схемы рис. 9.в рассчитамное по формуле (1) сопротивление резистора Я, должно быть уменьшено на значение сопротивления анодной нагрузки Rн.

    Резистор R2 (рис. 9,6) обеспечивает гальваническую связь управляющего электрода с катодом, что увеличивает устойчивость работы тринистора в жду­щем режиме (особенно при повышенной температуре окружающей среды). Ре­комендуемое сопротивление этого резистора указывается в справочных данных некоторых типов тринисторов. Обычно у маломощных приборов оно составляет несколько сотен ом, а у приборов средней мощности-примерно 50. 100 Ом.

    В схеме рис. 9.в тринистор открывается и через нагрузку начинает про­ходить ток при размыкании выключателя .S1. Такой способ отпирания тринистора менее экономичен, чем два предыдущих, поскольку от источника питания по­стоянно потребляется ток, равный Uпит/R1; при закрытом приборе он протекает через замкнутые контакты S 1 , а при размыкании выключателя-через цепь уп­равляющий электрод-катод тринистора. Сопротивление резистора R 1 рассчи­тывается по формуле (1).



    Широкое распространение получили импульсные способы управления три- нисторами. которые являются наиболее экономичными и позволяют фиксировать момент включения прибора с высокой точностью. Фактически схема рис. 9.б также иллюстрирует импульсный способ отпирания-длительность управляю­щего импульса равна времени, пока замкнуты контакты кнопки S 1 .

    На рис. приведена схема устройства, выполняющего функции дверного кодового замка, которая иллюстрирует многочисленные возможности практиче­ского использования выключателей на тринисторах с кнопочным управлением.

    Основу замка составляет переключатель на трех тринисторах VS 1 -VS 3 , соединенных последовательно. В анодную цепь тринистора VS 3 включена об­мотка электромагнита YA 1 , сердечник которого служит запором для двери. Це­почка последовательно соединенных тринисторов может быть переключена в проводящее состояние только при отпирании каждого из них в определенной последовательности: первым должен быть открыт тринистор VS 1 , вторым – VS 2 и, наконец, - VS 3 .

    Открываются тринисторы с помощью кнопок, оправляющие электроды три- нисторов могут быть подсоединены к контактам любых трех кнопок S 0 -S 9 пульта, установленного на стене с наружной стороны двери. При показанном

    на схеме соединении управляющих электродов тринисторов с кнопками кодом замка является число 430, и поэтому первой должна быть нажата кнопка .S4, затем-кнопка S3 и последней-кнопка S 0 . Сопротивления резисторов R1 и R2 обеспечивают выполнение условия Iпр>Iуд, поэтому после включения тринисторов VS1 и VS2 при кратковременном нажатии кнопок S4 и S3 соответственно эта приборы остаются в проводящем состоянии. После нажатия кнопки S0 включа­ется тринистор VS3, напряжение источника питания Uпит через замкнутые кон­такты выключателя SA1 и кнопки S10 подается на обмотку электромагнита YA1, при этом одновременно загорается сигнальная лампа HL1. Электромагнит втя­гивает сердечник и таким образом открывает замок двери. При открывании двери контакты выключателя SA1 размыкаются и разрывают цепь питания, тринисторы вновь выключаются, и после закрывания двери устройство возращается в исходное состояние .

    С помощью кнопки S11 замок можно открыть дистанционно из помещения. При нажатии этой кнопки тринисторы VS1-VS3 замыкаются накоротко и на­пряжение питания подается на обмотку электромагнита YA1. Кнопку S11 сле­дует держать нажатой до тех пор, пока дверь не будет открыта.

    Для изменения кода замка провода, идущие от управляющих электродов тринисторов VS1-VS3, подсоединяют к зажимам 0. 9 в соответствии с кодо­вым числом; остальные зажимы соединяют между собой и подключают к уп­равляющему электроду тринистора VS4.


    Рассмотрим обратную ветвь ВАХ тиристора, которая снимается при токе управления Iу=0. обратному напряжению тиристора соответствует подключение внешнего напряжения отрицательным полюсам к аноду и положительным – к катоду. Приложение обратного напряжения к тиристору вызывает смещение среднего перехода П2 в прямом направлении, а двух крайних переходов П1 и П3 – в обратном. Переход П2 открыт, и падение напряжения на нем мало. Поэтому можно предположить, что обратное напряжение распределяется главным образом по переходам П1 и П3. Однако в процессе изготовления тиристора концентрация примеси в р2 и n2-слоях обеспечивается достаточно высокой по сравнению с концентрацией в р1 и n1-слоях и переход П3 получается узким. С приложением обратного напряжения переход П3 вступает в режим электрического пробоя при напряжении, существенно меньшем рабочих напряжений. Обратное напряжение, по существу, прикладывается к переходу П1, т.е. обратная ветвь ВАХ тиристора представляет собой обратную ветвь ВАХ перехода П1. Таким образом, способность тиристора выдерживать обратное напряжение возлагается на p-n-переход П1.

    Проанализируем поведение тиристора при подведении к нему напряжения в прямом направлении. Крайние переходы П1, П3 смещаются в прямом направлении, а средний переход П2 – в обратном. В связи с этим напряжение на приборе оказывается приложенным практически к переходу П2. Вначале рассмотрим случай отсутствия тока управления Iу=0.

    На начальном участке 0-б, соответствующем малым значениям прямого напряжения Ua, ток Ia мал. Этот участок ВАХ тиристора представляет собой обратную ветвь ВАХ p-n-перехода П2, смещенного в обратном направлении.

    На участке б-в проявляется более сильная зависимость тока Ia от напряжения Ua.

    Точка в является граничной, в ней создаются условия для отпирания тиристора. Напряжение на приборе в точке в называется напряжением переключения Uпер.

    Участок г-д соответствует открытому состоянию тиристора. В точке г напряжение на переходе П2 равно нулю, ток IK = 0. На участке г-д все три p-n-перехода находятся под прямым напряжением смещения. Напряжения на переходах П1, П3 противоположны по знаку напряжению на переходе П2. В связи с этим падение напряжения на приборе примерно равно падению напряжения на одном переходе (как в диоде). Увеличение падения напряжения на тиристоре при движении по кривой от точки г к точке д объясняется повышением напряжения на переходах и ростом падения напряжения в слоях полупроводниковой структуры с увеличением тока.

    При некотором значении тока управления участок закрытого состояния тиристора на прямой ветви ВАХ исчезает и характеристика приближается к прямой ветви ВАХ простого p-n-перехода (ветвь 0-г-д). Наблюдается так называемое спрямление характеристики. Значение тока Iу, при котором происходит спрямление характеристики, определяет ток управления спрямления Iу.спр.

    Тиристор в цепи постоянного тока

    Включение обычного тиристора осуществляется подачей импульса тока в цепь управления положительной, относительно катода, полярности. На длительность переходного процесса при включении значительное влияние оказывают характер нагрузки (активный, индуктивный и пр.), амплитуда и скорость нарастания импульса тока управления iG , температура полупроводниковой структуры тиристора, приложенное напряжение и ток нагрузки. В цепи, содержащей тиристор, не должно возникать недопустимых значений скорости нарастания прямого напряжения duAC/dt, при которых может произойти самопроизвольное включение тиристора при отсутствии сигнала управления iG и скорости нарастания тока diA/dt. В то же время крутизна сигнала управления должна быть высокой.

    Среди способов выключения тиристоров принято различать естественное выключение (или естественную коммутацию) и принудительное (или искусственную коммутацию). Естественная коммутация происходит при работе тиристоров в цепях переменного тока в момент спадания тока до нуля.

    Способы принудительной коммутации весьма разнообразны. Наиболее характерны из них следующие: подключение предварительно заряженного конденсатора С ключом S (рис 4, а); подключение LC-цепи с предварительно заряженным конденсатором CK (рис 4 б); использование колебательного характера переходного процесса в цепи нагрузки (рис 4, в).


    Рис. 4. Способы искусственной коммутации тиристоров: а) – посредством заряженного конденсатора С; б) – посредством колебательного разряда LC-контура; в) – за счёт колебательного характера нагрузки

    При коммутации по схеме на рис. 4,а подключение коммутирующего конденсатора с обратной полярностью, например другим вспомогательным тиристором, вызовет его разряд на проводящий основной тиристор. Так как разрядный ток конденсатора направлен встречно прямому току тиристора, последний снижается до нуля и тиристор выключится.

    В схеме на рис. 4,б подключение LC-контура вызывает колебательный разряд коммутирующего конденсатора Ск. При этом в начале разрядный ток протекает через тиристор встречно его прямому току, когда они становятся равными, тиристор выключается. Далее ток LC-контура переходит из тиристора VS в диод VD. Пока через диод VD протекает ток контура, к тиристору VS будет приложено обратное напряжение, равное падению напряжения на открытом диоде.

    В схеме на рис. 4,в включение тиристора VS на комплексную RLC-нагрузку вызовет переходный процесс. При определенных параметрах нагрузки этот процесс может иметь колебательный характер с изменением полярности тока нагрузки iн. В этом случае после выключения тиристора VS происходит включение диода VD, который начинает проводить ток противоположной полярности. Иногда этот способ коммутации называется квазиестественным, так как он связан с изменением полярности тока нагрузки.

    Читайте также: