Лекція №6 Тиристори

Тиристор - керуємий напівпровідниковий прилад з трьома або більше p - n переходами.

При вмиканні до ланцюга тиристор відкривається при досягненні напруги визначеного рівня, або при подаванні відпираючої напруги на керуючий електрод.

По кількості зовнішніх електродів тиристори поділяються:

1. діодні тиристори (динистори) - перемикаючі;

2. трьохелектродні тиристори (тринистори) - керуємі.

В залежності від пропускаємого прямого струму, поділяються:

1. малопотужні -

2. середньої потужності -

3. великої потужності (силові) - .

Мал. 31. Схема вимкнення тиристора.

Принцип дii :

А - анод

К - катод

П1; П3 - емітерні переходи.

n1p2 - базові області.

КЕ - керуючий електрод.

П2 - колекторний перехід.

Якщо I_ут = 0 на керуючому електроді, то у переходах

П1 та П3 знижується їх потенційний бар’єр, П2 –

зміщується в зворотному напрямку.

Перехід у відкритий стан відбувається при прямій напрузі, більшій ніж напруга утримання. (U_C).

Якщо подати керуючий сигнал, то чим більший I_упр, тим менша напруга запирання. При визначеному значенні струму керування I_У тиристор вмикається практично при любій прямій напрузі. Вмикання тиристора відбувається дуже швидко 1-5 мкс. Після вмикання тиристору I_упр більше не потрібен. Тому тиристори вмикаються короткими імпульсами струму.

Мал.31. Вольт-амперна характеристика.

Таким чином тиристор - це керуємий ключ, котрий вмикається за допомогою коротких імпульсів, що подаються на керуючий електрод. Тиристор можна тільки вмикати, а не вимикати.

В загальному випадку умовою вимикання тиристору є зменшення анодного струму до значення, меншого ніж струм утримання I_C. Звичайно струм утримання значно менший по відношенню до номінального робочого струму. Тому для вимикання тиристора необхідно виконати умову I_C  0.

В колах змінного струму тиристор вимикається, коли змінюється напрям струму. В колах постійного струму для вимикання тиристора використовується додатковий пристрій - вузол примусової комутації.

Динистор.

Електродами силового кола динистора є анод та катод. Коло керування відсутнє.

Якщо до динистора прикладена пряма напруга, менша U_{пр.закр.} напруги утримання, то тиристор замкнений.

Якщо прикладена напруга - тиристор відкривається. Якщо струм крізь увімкнений тиристор стане менше I_вкл.т. - струму утримання, тиристор повертається у замкнений стан.

Якщо до тиристору прикласти зворотну напругу, він як і діод стає замкнений.

Таким чином тиристор (динистор) це ключ, яким керують за допомогою прикладеної напруги. При цьому він перемикається при визначеній напрузі .

Основна галузь використання - пристрої захисту, пристрої сигналізації при зростанні заданого рівня напруги.

Основні статичні параметри тиристора.

• максимально-допустимий постійний струм I_{відкр.max} у відкритому стані тиристора, при якому забезпечується задана надійність.

• напруга у відкритому стані тиристора U_{відкр.т.}.

• максимально допустима постійна зворотна напруга тиристора U_{відкр.max.т.} при якiй забезпечується задана надійність. Ця напруга в два рази менша за пробивну.

• зворотній струм тиристора I_обр.т. представляє собою анодний струм при визначеній зворотній напрузі.

• максимально допустима постійна пряма напруга U_{пр.закр.max} при якій тиристор знаходиться в замкненому стані при визначеному режимі в колі керуючого електрода, при якій забезпечується задана надійність.

• струм вмикання тиристору I_вкл.т. - основний струм в точці вмикання тиристору.

• стримуючий струм тиристора I_уд.т. - мінімальний основний струм, який необхідний для підтримання тиристорa у відкритому стані при визначеному режимі в колі керуючого електрода.

Параметри граничного режиму.

• максимально допустимий імпульсний струм I_{відкр.і.max.т.} при якому забезпечується задана надійність.

• максимально допустима середня розсіювача потужність тиристора Р_{сер.max.т.}.

Характеристики кола керування тиристором.

• постійний або імпульсний відмикаючий струм І_{у. відм. т.}; І_{у. відм.і.т.}

• постійна або імпульсна відмикаюча напруга U_{у.відм.т.}; U_{у.відм.і.т}. t_{імпульса} - 15-20 мкс.

Переваги тиристорів.

1. Щоб увімкнути тиристор, достатньо подати на керуючий електрод короткий імпульс струму керування.

2. Мають дуже високий коефіцієнт потужності - сотні тисяч.

3. 

   Дозволяють використовувати малий сигнал порівняно з потужністю передаваємої енергії крізь тиристор.

Умовні позначення.

Якщо тиристор виконує тільки операцію вмикання, то такі керуємі тиристори називають одноопераційними.

Якщо в тиристорі можливо виконання також операції вимикання за допомогою струму керування, то їх називають двухопераційними.

В двухопераційних тиристорах подають на керуючий електрод від’ємний імпульс струму, щоб перервати анодний струм. При цьому потужність імпульсу, що замикає тиристор, повинна бути значно більша, ніж потужність імпульсу, що відмикає тиристор.

Двухопераційні тиристори виконуються на струм до 200-500А та напругу 1000-2000В.

Семистр.

Цей пристрій є зустрічно-паралельним поєднанням в одному корпусі двох тиристорів, що утворюють п’ятиступінчcату структуру p-n-p-n-p.

Мал.32. Вольт-амперна хар-ка семистра.

Існують різні види семисторної структури. На керуючий електрод можна подавати різні види сигналу:

1. будь-якої полярності.

2. однополярні.

3. полярність сигналу залежить від полярності прикладеної напруги.

Тиристори.

Фототиристори являють собою фотоприймачі з ключовою пороговою характеристикою і використовуються для перемикання значних струмів і напруг.

Мал.33. Вольт-амперна характеристика

фототиристора.

Опромінення базової області тиристора обумовлює генерацію надлишкових носіїв заряду, що призводить до перемикання чотирьох алойної структури із замкненого стану у відкритий, так само як і під дією керуючого струму.

Використовується в безконтактних приладах керування випрямлячами, систем контролю високовольтних ліній електропередач та інших.

.

Лекцiя№7.

Випрямлячі

Найпростішою схемою випрямляча однофазного струму є однопівперіодна. Проте вона використовується рідко так як:

1. в ній велика пульсація випрямленої напруги;

2. недостатньо ефективне використання трансформатору.

Звичайно випрямлячі однофазного струму виготовляють по двопівперіодній схемі:

1. Схема з виводом середньої (нульової) точки вторинних обмоток трансформатору.

2. Мостова схема.

Схема з виводом нульової точки трансформатора.

Мал. 35. Схема випрямляча виводом нульової точки трансформатора .

Позначення в схемі:

Мал. 35a. Часовi дiаграми напруги та струму.

Двопівперіодне випрямлення досягається в цій схемі за рахунок виконання трансформатора з двома вторинними обмотками та виводом загальної (нульової) точки у цих обмоток.

, де Е₂ - е.р.с. однієї з вторинних обмоток.

Середнє значення випрямленої напруги:

.

Середнє значення випрямленого струму:

Середнє значення випрямленого струму крiзь вентиль:

max значення струму:

- по цьому струму вибирається діод в  разів більший за I_a.

max значення зворотної напруги:

* по цим значенням обираються вентилі за каталогом.