Proiectarea și exploatarea tiristorului - studopediya

Tiristori (din Thyra greacă -. Ușă și rezistență) este numit un dispozitiv semiconductor care cuprinde trei p-n joncțiune și patru straturi de alternante tipuri de conductivitate. Tiristori au o conductivitate unidirecțional de la anod la catod. (Diode tiristori facă distincția dynistors) și triodă (administrat) tiristoare. Condiționat dynistor grafice notație și tiristoare, precum și apariția unor tipuri de tiristoare este prezentată în Fig. 14.1.

Fig. 14.1. notația grafică condiționată și apariția și dynistor tiristor

Caracteristicile electrice ale tiristoarelor sunt aproape de caracteristicile cheie perfecte. Ele pot fi doar în două stări:

- închis - rezistență mai mare de 100 ohmi;

- deschide - rezistență de 0,01 ... 0,1 ohmi.

O caracteristică trăsătură comună a structurii semiconductor cu patru straturi, un proces de regenerare, care are loc atunci când deschiderea (trecerea de la închis la starea deschis). Regenerare proces apare ca urmare a feedback-ul pozitiv intern.

Luați în considerare activitatea tiristor diodă necontrolată - dynistor. Structura dynistor prezentată în Fig. 14.2.

Pentru a facilita analiza unei astfel de structuri p-n-p-n îl va înlocui cu un circuit echivalent de doi tranzistori cu diferite tipuri de conducție p-n-p și n-p-n. Circuitul echivalent prezentat în Fig. 14.3.

Din dynistor circuit echivalent văzut că tranziția P1 - este joncțiunea emitor-bază a tranzistorului p-n-p. P3 tranziție - este emitor-bază a tranzistorului n-p-n. și P2 de tranziție - ansamblu de tranziție în colector-bază.

Fig. 14.2. structura dynistor

Fig. 14.3. dynistor circuit echivalent:

și - reprezentare stratificat tranzițiilor; b - transistoarelor p-n-p și n-p-n

La aplicarea unei tensiuni la polaritatea dioda Shockley indicată în Fig. 14.2 (+ la anod - un catod), P1 și P3 tranzițiile sunt deschise și S2 este închis. Prin dynistor sunt două sarcini opuse debit:

Bazele n2 și p3 acești purtători de sarcină recombină în parte, de tranziție și P2 include numai o parte a acestor fluxuri determinate curent de transmisie și a2 a1 Coeficienți. De asemenea, prin trecerea P2 trece fără taxe curente ale transportatorilor majoritari, care este curentul invers al IK.OBR de tranziție închisă. Apoi curentul total prin P2 joncțiune va fi

Dar prima lege a lui Kirchhoff curent într-o catenă liniară de aceeași pentru oricare dintre site-ul său, astfel

în cazul în care I - curent în circuitul extern.

De atunci, expresiile (14.1) și (14.2) pot fi scrise, cu a2> a1.

Regenerare proces (din cauza feedback-ul pozitiv intern) Ghid de avalanșă factor de multiplicare M. Având în vedere acest factor obținem

În consecință, închis curent invers este determinat curent dynistor P2 tranziție. In Lecture 1, sa observat că odată cu creșterea tensiunii inverse crește p-n joncțiunea gated curent invers, și în capitolul 9 - că aceasta crește curent cu creșterea temperaturii.

Fig. Acesta a fost de 6,3 arată raportul de transfer curent emițător de tranzistor pe valoarea curentului emițător. Figura arată că pentru valori mici ale curentului<<1. Но с увеличением тока a быстро увеличивается.

Dacă vom crește tensiunea în circuitul dynistor extern, curentul invers începe să crească de tranziție P2. O creștere a acestei creșteri curente va determina coeficienții transmisie a1 și a2 tranzistoarelor. Când circuitul extern pentru a ajunge la valoarea tensiunii la care × M (a1 + a2) = 1 (UON excitante tensiune), curent, în conformitate cu expresia (14.3), crește brusc, este saturat comun colector joncțiune P2 și se deschide Shockley diode. Acest fenomen ilustrează curent-tensiune dynistor caracteristică prezentată în Fig. 14.4.

Fig. 14.4. Tensiune dynistor caracteristică

In curent-tensiune caracteristice trei secțiuni pot fi distinse: 1 - porțiunea stare închisă, când creșterea tensiunii externe a circuitului determină o creștere graduală a tranziției P2 curent invers; 2 - porțiune din rezistența negativă atunci când procesul de regenerare pornește și tensiunea la dinistorov scade brusc; 3 - porțiunea stare deschisă, similară transmite ramura curent-tensiune caracteristică a diodei semiconductor.

La aplicarea unei dinistorov tensiune inversă pasaje P1 și P3 sunt închise și rămâne închis până când dynistor tensiune defalcare avalanșă (tensiune Zener Uobr.maks), care este aproximativ egală cu tensiunea de comutare. Dacă depășiți valoarea tensiunii Zener, pasajele P1 și P3 vor fi încălcate, iar dioda Shockley nu reușește.

Cu creșterea temperaturii, comutatorul de tensiune va scădea, deoarece încălzirea crește în mișcare P2 curent invers și de a activa procesul de regenerare începe la o tensiune mai mică.

timp de comutare în starea deschisă a microsecunde, deoarece procesul de regenerare este în creștere foarte rapid. Deschiderea dynistor - un proces reversibil. Pentru procesul de regenerare în tranziția P2 nu s-au oprit prin dynistor trebuie să treacă actual de sprijin acest proces. Valoarea minimă a curentului la care există un proces de regenerare, numit curent exploatație. Pentru închiderea dynistor pur și simplu reduce la curent prin acesta o valoare mai mică decât curentul de exploatație. Cu toate acestea, timpul de oprire va fi de aproximativ 10 ori mai mare decât la timp, deoarece necesită cheltuieli resorbția, saturarea P2 tranziție.

Dinistorov dezavantaj semnificativ este incapacitatea de a le transfera la starea deschisă atunci când tensiunea în circuitul extern, mai mică decât tensiunea de comutare. Acest dezavantaj este eliminat în tiristorului.

Luați în considerare dispozitive semiconductoare cu patru straturi gestionate de muncă - SCR. Structura tiristor prezentată în Fig. 14.5.

Fig. 14.5. Structura tiristorului

Acesta diferă de control al tiristor electrod dynistor UE prezență care este conectat la stratul P3. și la care se aplică o tensiune pozitivă în raport cu catod Ucont.

Pentru tiristoare modul circuit extern special selectat EA

După deschiderea electrodului de control tiristor își pierde proprietățile sale de control, astfel încât nu închide semnalul blocabil electrod de comandă tiristoare imposibilă. Se închide tiristorului numai atunci când curentul în circuitul extern devine mai mic curent exploatație.

Luați în considerare efectul curentului de comandă a tensiunii prin deschiderea caracteristica curent-tensiune tiristor prezentat în Fig. 14.6.

Fig. 14.6. Caracteristicile curent-tensiune a tiristorului

În cazul în care un mic curent de control (IUPR1), tensiunea scade ușor incluziunea relativă UON modul dinistornogo. Odată cu creșterea de curent de control (IUPR2> IUPR1) excitant scade tensiune. În cazul în care curentul de control este suficient de mare, tiristorul va fi deschisă atunci când tensiunea minimă la anod. porțiunea de rezistență negativă asupra curentului de tensiune dispare caracteristică, adică conectează porțiunile 1 și 3 (Fig. 14.4). Un astfel de curent de control de control numit rectificare curent (IUPR.SPR).