1.4. Тиристори

٭ Тиристор — напівпровідниковий елемент з трьома р-п-переходами та трьома виводами, один з яких, крім анода та катода, називають керувальним (рис. 13). Використовуються тиристори і з двома виводами (динистори), але відсутність керувального електрода обмежує область використання. Тому, найчастіше використовуються тріодні тиристори (тринистори), що мають ширші функціональні можливості.

Рис. 13. Тиристор: структура (а); схемне зображення (б); вольт-амперна характеристика (в)

Для роботи тиристора необхідно прикласти напругу («+» до анода, а «-» до катода). Тоді р-п-переходи П1 і П3 відкриваються і, практич­но уся напруга прикладається до р-п-переходу П2, який закритий й характеризується великим опором. Якщо збільшити напругу живлення до значення U_вмик, то перехід П2 відкриється і тиристор перейде у стан провідності (тиристор відкритий). У цьому випадку спад на­пруги на тиристорі становить (0,5÷1) В. Коли струм зменшується до нуля перехід П2 відновлює свої властивості й переходить у за­критий стан.

Для зменшення величини напруги U_вмик використовують керувальний електрод, за допомогою якого в зону переходу П2 подають додаткові носії заряду (I_кер), що пришвидшує перехід тиристора у відкритий стан (рис. 13, б). Величина I_кер повинна бути більшою від струму спрямлення (I_спр), величина якого залежить від температури тиристора. Тому, для переходу тиристора у відкритий стан, необхідно забезпечити на час дії імпульсу керування I_кер > I_вимк, тільки тоді, піс­ля зняття I_кер, тиристор залишиться в стані провідності і через нього проходить струм I_пр. Якщо ця умова не виконується, тобто I_кер < I_вимк, то тиристор залишиться в закритому стані. Після того, як

тиристор перейшов у відкритий стан, коло керування не впливає на його роботу. Отже, тривалість імпульсу керування є невеликою (~10мкс) й

Рис. 14. Схема вмикання тиристора

визначається тільки умовою I_кер > I_вимк.

Перехід тиристора з відкритого стану в закритий можливий тільки за умови, що I_пр < I_утр , що практично можна досягнути при І_пр ≈ 0. Тому тиристори переважно використовуються в схемах змінного струму.

Формування імпульсів керування визначається способом керуван­ня тиристора: амплітудним, фазовим чи фазово-імпульсним. На рис. 15 показано схему регулювання напруги на навантаженні з вико­ристанням амплітудного методу керування тиристором.

Рис. 15. Керування тиристором амплітудним методом

Основними параметрами, за якими вибирають тиристори, є: I_пр - номінальний прямий струм, що визначається допустимим нагріван­ням тиристора; U_зв.доп - допустима зворотна напруга, яка не приво­дить до пробою тиристора; I_вим - час відновлення властивостей тиристора, який визначається моментом подання імпульсу керування тиристором після його вимкнення.

Маркування тиристорів здійснюється за такою класифікацією:

• 1 позиція - літера Т, що вказує на призначення;

• 2 позиція - літера, яка вказує на вид тиристора (Б - швидкодійний, С - симетричний, Ч - частотний, П - із зворотною провідністю);

• 3 позиція - три цифри, які характеризують конструктивні особ­ливості;

• 4 позиція - число, яке відповідає середньому струму /_а в амперах;

• 5 позиція - клас за напругою, на яку розрахований тиристор;

• 6 позиція - цифри, які визначають номери груп за швидкістю наростання напруги та часом вимикання.

Наприклад: ТБ133-250-8-52 - тиристор швидкодійний, середній анодний струм 250А, восьмий клас за напругою, п'ята група за нарос­танням напруги та друга група за часом вимикання.