13 листопада 2020р.
Предмет: Радіоелектроніка та основи телебачення.
Урок 21 : Тиристори: типи тиристорів, їх будова, принцип роботи, характеристики і застосування. Умовні графічні позначення тиристорів.
Тиристор - напівпровідниковий прилад , виконаний на основі монокристала напівпровідника з трьома або більше pn - переходами і що має два стійких стани : закритий стан , тобто стан низькою провідності , і відкритий стан , тобто стан високої провідності .
Тиристор можна розглядати як електронний вимикач ( ключ). Основне застосування тиристорів - управління потужним навантаженням за допомогою слабких сигналів , а також перемикаючі пристрої. Існують різні види тиристорів , які поділяються , головним чином , за способом управління і по провідності . Різниця по провідності означає , що бувають тиристори , які проводять струм в одному напрямку (наприклад тринистор) і в двох напрямках (наприклад , сімістори , симетричні діністори ) .
Тиристор має нелінійну вольт- амперну характеристику ( ВАХ ) з ділянкою негативного диференціального опору . Порівняно , наприклад , з транзисторними ключами , управління тиристором має деякі особливості. Перехід тиристора з одного стану в інше в електричної ланцюга відбувається стрибком ( лавиноподібно ) і здійснюється зовнішнім впливом на прилад : або напругою ( струмом ), або світлом ( для фототиристори ) . Після переходу тиристора у відкритий стан він залишається в цьому стані навіть після припинення керуючого сигналу , якщо протікає через тиристор струм перевищує певну величину , звану струмом утримання .
Тиристор є силовим електронним не повністю керованим ключем, який може сигналом управління переводитися тільки в провідний стан, тобто включатися. Для його виключення (при роботі на постійному струмі) необхідно приймати спеціальні заходи, що забезпечують спадання прямого струму до нуля.
Тиристорний ключ може проводити струм лише у одному напрямі, а в закритому стані здатний витримати як пряму, так і зворотну напругу.
Тиристор має чотиришарову p-n-p-n-структуру з трьома виводами: анод (A), катод (C) і керуючий електрод (G), що відображено на рис. 1
Рис. 1 Звичайний тиристор: a) – умовно-графічне позначення; б) – вольт-амперна характеристика
На рис. 1, б) представлено сімейство вихідних статичних ВАХ при різних значеннях струму управління ІG. Гранична пряма напруга, що витримується тиристором без його включення, має максимальні значення при ІG = 0. При збільшенні струму ІG пряма напруга, що витримується тиристором, знижується. Ввімкненому стану тиристора відповідає гілка II, вимкненому – гілка I, процесу включення – гілка III. Утримуючий струм або струм утримання дорівнює мінімально допустимому значенню прямого струму ІA, при якому тиристор залишається в провідному стані. Цьому значенню відповідає мінімально можливе значення прямого падіння напруги на включеному тиристорі.
Гілка IV являє собою залежність струму витоку від зворотної напруги. При перевищенні зворотною напругою значення UBO починається різке зростання зворотного струму, пов'язане з пробоєм тиристора. Характер пробою може відповідати незворотному процесу або процесу лавинного пробою, властивого роботі напівпровідникового стабілітрона.
Тиристори є найбільш потужними електронними ключами, здатних комутувати кола з напругою до 5 кВ і струмами до 5 кА при частоті 1 кГц
Види тиристорів
Тиристори є найбільш потужними електронними ключами, використовуваними для комутації високовольтних і потужнострумових кіл. Проте вони мають суттєвий недолік – неповну керованість, яка проявляється в тому, що для їх виключення необхідно створити умови зниження прямого струму до нуля. Це у багатьох випадках обмежує і ускладнює використання тиристорів.
Для усунення цього недоліку розроблено тиристори, заблокування сигналу по керуючому електроду G. Такі тиристори називають замикаючими (GTO – Gate turn-off thyristor) або двухопераціоними.
Замикаючі тиристори (ЗТ) мають чотиришарову р-п-р-п структуру, але в той же час володіють рядом істотних конструктивних особливостей, які надають їм принципово відмінне від традиційних тиристорів – властивість повної керованості. Статична ВАХ замикаючих тиристорів в прямому напрямку ідентична ВАХ звичайних тиристорів. Однак блокувати більші зворотні напруги замикаючий тиристор зазвичай не здатний і часто поєднується з зустрічно-паралельно включених діодом. Крім того, для замикаючих тиристорів характерні значні падіння прямої напруги. Для виключення замикаючого тиристора необхідно подати в ланцюг керуючого електрода потужний імпульс негативного струму (приблизно 1:5 по відношенню до значення прямого вимикаємо струму), але короткої тривалості (10-100 мкс).
Замикаючиі тиристори також мають більш низькі значення граничних напруг і струмів (приблизно на 20-30 %) у порівнянні з звичайними тиристорами.
Крім замикаючих тиристорів розроблена широка гама тиристорів різних типів, що відрізняються швидкодією, процесами управління, напрямком струму в провідному стані і т. д. Серед них слід відзначити наступні типи:
• тиристор-діод, який еквівалентний тиристору із зустрічно-паралельно включених діодом (рис. 2,a);
• діодний тиристор (діністор), що переходить у провідний стан при перевищенні певного рівня напруги, прикладеної між А і С (рис. 2,b);
• замикаючий тиристор (рис. 2,c);
• симетричний тиристор або симистор, який еквівалентний двом зустрічно-паралельно включених тиристорам (рис. 2,d);
• швидкодіючий інверторний тиристор (час вимикання 5-50 мкс);
• тиристор з польовим управлінням по керуючому електроду, наприклад, на основі комбінації МДН-транзистора з тиристором;
• оптотиристор, керований світловим потоком.
Рис. 2 Умовно-графічне позначення тиристорів: a) – тиристор-діод; b) діодний тиристор (діністор); c) – тиристор, що замикається; d) - симистор
Додатковий відеоматеріал:
Матеріал для самостійного вивчення: підручник М.В. Анисимов: Елементи електронної апаратури та їх застосування. Тиристори.
Контрольні завдання: 1.Перевірка справності тиристора за допомогою тестера. 2.Перевірка роботи тиристора в практичній схемі. Відповіді відправляйте на електронну пошту: honor7valera@gmail.com
Немає коментарів:
Дописати коментар