Устройство приборов

Модуль 1.5

Тиристоры

Тиристор – многослойный полупроводниковый прибор с тремя и более рn – переходами, вольтамперная характеристика которого имеет участок отрицательного сопротивления.

При включении такого прибора в цепь переменного тока он открывается, пропуская ток в нагрузку лишь тогда, когда мгновенное значение напряжения достигает определенного уровня (в двухэлектродных), либо при подачи отпирающего напряжения на специальный управляющий электрод
(в трехэлектродных приборах).

Число внешних электродов у тиристоров может быть различным.

Простейшие из них – двухэлектродные, они называются динисторами и трехэлектродные - триодные их называют тринисторами.

Те и другие имеют четырехслойную структуру полупроводника электропроводностями разного типа (р–n–р–n). Крайние являются анодом и катодом. А третий электрод у триодного тиристора является управляющим электродом.

П1 П2 П3

V

V

V

а)

б)

Рис. 1.18 а) Структура, б) эквивалентная схема тиристора.

Переходы П1 и П3 называются эмиттерными, они включены в прямом направлении. Средний П2 – коллекторный переход заперт обратным напряжением источника Е. Внутренние области называются базами.

Для анализа работы тиристора четырехслойную структуру целесообразно представить в виде двух транзисторов: n–р–n и р–n–р – типов.

Коллекторный ток VT1 является одновременно базовым током VT2, а коллекторный ток транзистора VT2 базовым током VT1.

I_Б2=Iк₁ и I_Б1=Iк₂

Стоит подать питающее напряжение на электроды, как любое возрастание тока одного транзистора приводит к увеличении тока другого.

Динистор.

Условное обозначение динистора в схеме

Переход П2 включен в обратном (непроводящем) направлении и его сопротивление велико. Все приложенное к прибору напряжение падает на переходе П2 и ток в цепи мал. При повышении напряжения ток в цепи увеличивается незначительно, т.к. ограничивается большим сопротивлением перехода П2. Вольтамперная характеристика подобна обратной ветви характеристики диода.

Рис. 1.19 Вольтамперная характеристика тиристора.

Если напряжение достигает некоторого определенного значения, называемого напряжением переключения (Uпер_max при токе управления I_y=0), напряженность электрического поля в переходе П2 становится достаточной для образования новых свободных носителей заряда (электронов и дырок), его сопротивление резко уменьшается (происходит лавинный пробой коллекторного П2 перехода) и тиристор открывается. Напряжение на открытом тиристоре мало (порядка 1-2В) и почти неизменно, а ток ограничивается сопротивлением внешней нагрузки (рис. 1.19).

Если уменьшить ток через открытый тиристор, то он будет оставаться открытым до тех пор пока ток в тиристоре достаточен для поддержания процесса образования носителей в переходе П2. При токе меньше определенного значения – тока удержание (Iуд.), тиристор закрывается – возвращается в непроводящее состояние.

Динистор можно выключить:

1. уменьшить ток до величины, при которой лавинный процесс прекращается,

2. изменить полярность напряжения.

Тринистор

	УЭ

Условное обозначение тринистора в схеме

Если на управляющий электрод (УЭ) подать положительный потенциал от постороннего источника (рис.1.20.а), то в переходе П3 возникает ток управления (Iy≠0) и появляются дополнительные носители заряда, вследствие чего уменьшается напряжение переключения этого перехода (рис.1.19) и тиристор открывается при меньшем напряжении U пер1<Uпер_max

Рис.1.20 а) Устройство тиристора, б) схема включения

При определенном значении тока управления, называемых током спрямления Iyc (рис.1.19) тиристор работает как неуправляемый вентиль, т.е. открыт при любом положительном напряжении на аноде.

Управляющий электрод после открытия тиристора перестает оказывать влияния на его работу. В цепь управляющего электрода подают кратковременный импульс прямоугольной формы длительностью примерно 10 мкс.

Схема включения тиристора показана на рис. 1.20.б.

При подаче обратного напряжения тиристор закрывается обратно включенными переходами П1 и П3, независимо от управляющего тока.

Применение: Тиристоры имеют два устойчивых состояния:- при закрытом , при открытом , поэтому они находят применение как бесконтактные переключатели в схемах автоматики и вычислительной техники, регулируемых выпрямителях, в системе питания и импульсно фазового регулирования электроприводов, на трансформаторных подстанциях, на ЛЭП, в инверторах и т.д.

Контрольные вопросы по модулю 1.5

1. Дайте определение тиристора.

2. Почему тиристоры обладают переключающими свойствами?

3. Каково устройство тиристора?

4. Объясните вольтамперную характеристику диодного и триодного тиристора.

Дата добавления: 2015-06-04