Тиристоры

Тиристор - это полупроводниковый прибор с тремя или более р-n переходами, вольт – амперная характеристика которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, и которые используются для переключения электрических цепей.

Схема включения диодного тиристора приведена на рис. 1.8.

в)

а) б)

а – структура и схема включения диодного тиристора; б - вольт - амперная характеристика диодного тиристора; в – схемное обозначение динистора.

Рисунок 1.8 – Диодный тиристор

Тиристор имеет 4 – слойную структуру и 3 р - n перехода (П1, П2, П3). Питающее напряжение подается на тиристор таким образом, чтобы переходы П1 и П3 были открыты, а П2 – закрытый.

При подаче на тиристор напряжения меньшего, чем напряжение включения, переход П2 остается закрытым и через тиристор протекает малый ток, обусловленный неосновными носителями заряда. Пока приложенное к тиристору напряжение меньше определенного значения ток через тиристор возрастает незначительно. При достижение приложенным напряжением определенного значения (напряжение включения тиристора) происходит лавинный пробой перехода П2, и ток через тиристор резко увеличивается, а падение напряжения на тиристоре падает до уровня U = 0.5…1.5 В. Ток через тиристор при этом определяется сопротивлением нагрузки.

При приложении к тиристору напряжения в обратном направлении закрытым оказываются переходы П1 и П3, и ток через тиристор практически равен нулю, если при этом напряжение не превышает максимально допустимого обратного напряжения U_{обр.мах}. Превышение обратным напряжением максимально допустимого обратного напряжения недопустимо, т.к. происходит пробой.

U_{обр мах} @ 2 U < U_{обр мах}

Рассмотренный тиристор называется диодным тиристором или динистором (неуправляемый тиристор).

Снизить напряжение включения тиристора можно путем введения в одну из областей, прилегающих к П2 неосновных носителей заряда. Это осуществляется путем подключения к этой зоне управляющего электрода и пропусканием по цепи «управляющий электрод – анод (катод)» небольшого тока управления (рис. 1.9).

в)

г)

д)

а) б)

а – структура и схема включения тиристора; б - вольт - амперная характеристика тиристора; в - схемное обозначение тиристора, управляемого по катоду; г - схемное обозначение тиристора, управляемого по аноду; д - схемное обозначение симистора

Рисунок 1.9 – Триодный тиристор

С увеличением тока управления I_у уменьшается напряжение включения тиристора. Если этот ток имеет значение, соответствующее току включения данного тиристора (I_у = I_у.вкл), то тиристор включается (переключается) в открытое состояние при U = 1…2 В. Такой управляемый тиристор – триодный тиристор или просто тиристор.

Тиристор может использоваться, как бесконтактный выключатель тока в электрической цепи, т.е. тиристорный контактор. При этом пропусканием малого тока по цепи управляющего электрода обеспечивается включение тиристора и пропускание большого тока по силовой цепи анод- катод.

Если к тиристору приложить переменное напряжение, то он будет пропускать ток только в положительные полупериоды. Причем, если изменять момент подачи управляющего тока относительно начала положительного полупериода анодного напряжения, то с помощью тиристора можно будет управлять средним значением тока и напряжения в цепи нагрузки, т.е на базе тиристоров можно создать управляемые выпрямители (рис. 1.10).

Важнейшей особенностью тиристора является то, что обычный тиристор может только включаться по цепи управляющего электрода, и после включения ток через тиристор будет протекать независимо от того продолжаем или прекращаем пропускать управляющий ток по цепи управляющего электрода. Тиристор закроется только в тот момент, когда поменяется полярность напряжения, приложенного к цепи анод- катод или это напряжение станет равным нулю. Управляющая цепь такого прибора выполняет только одну операцию - включение тиристора. Такой тиристор называется однооперационным или незапираемым.

а) б)

а - временные диаграммы напряжений: на аноде U_а, на управляющем электроде тиристора U_упр и на нагрузке U_Н; б – схема включения тиристора

Рисунок 1.10 – Пример построения управляемого выпрямителя

Существуют полностью управляемые тиристоры, которые могут закрываться подачей на управляющий электрод импульса напряжения обратной полярности. Для запирания двухоперационных тиристров необходимы импульси значительно большей мощности и продолжительности чем для их открытия, что усложняет построение блока управления.

Существуют симметричные тиристоры – симисторы. Симистор представляет собой две противоположно включенные четырех слойные структуры, с симметричной вольтамперной характеристикой для прямого и обратного напряжений. Симистор может пропускать ток в обоих направлениях после его открытия и заменяет собой цепь из двух обычных тиристоров, включенных встречно – параллельно. Схемное обозначение симистора приведено на рис. 1.9, д.

Дата добавления: 2014-01-13