Читальный зал -->  Промышленная электроника 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

лизированная площадка в центре верхней поверхности области Pi соединена с выводом управляющего электрода УЭ. Нижние поверхности областей рг и Пз электрически соединены контактной площадкой со вторым основным выводом К (катод). В основную цепь включаются источник переменного напряжения и нагрузка, а в цепь управления - источник импульса тока управления.

+(-)

П5 Пз

Рис. 1.52. Симметричный тиристор: а - полупроводниковая структура; б - эквивалент в виде двух тиристоров; в, г - условные графические обозначения диака и триака; д - схема включения триака

Эту структуру можно рассматривать как два обычных тиристора, включенных встречно-параллельно. Первый из них включает часть структуры с правой стороны - р-П2-р2- з с переходами Яг, Яз и Я4 (рис. 1.52,6); для него прямым будет положительное напряжение на аноде относительно катода. В этом случае переходы Яг и Я4 находятся под прямым напряжением, а Яз - под обратным. Как было подробно рассмотрено для обычного тиристора, с увеличением тока в пг-слое накапливаются электроны, а в рг-слое - дырки, что приводит к перемене

полярности напряжения на переходе Яз с обратной на прямую, и тиристор переключается из закрытого состояния в открытое.

Если на электрод УЭ подавать импульс управляющего напряжения со знаком плюс относительно анода А, то на дополнительном переходе Я5 создается прямое напряжение, электроны инжектируются из области /14 в область pi, диффундируют через нее к переходу Яг и перебрасываются полем его контактной разности потенциалов в г-слой. Насыщение г-слоя приводит в свою очередь к увеличению прямого напряяения на переходе Яг, под действием которого усиливается инжекция дырок

vo I vi Iу=0

Рис. 1.53. Вольт-ампер ные характеристики симметричного тиристора

Pi-слоя в пг-слой; они диффундируют через пг-слой и перебрасываются под действием обратного напряжения на переходе Яз в рг-слой. Накопление дырок в рг-слое и электронов в пг-слое под действием импульсов управляющего сигнала происходит мгновенно, и тиристор переключается в открытое состояние при меньшем напряжении между основными электродами, чем напряжение переключения при отсутствии тока управления.

При перемене полярности напряжения в основной цепи - плюсом к катоду, минусом к аноду - прямое напряжение оказывается на левой части четырехслойной структуры рис. 1.52, а, составляющей как бы второй обычный тиристор: снизу вверх Р2-П2-р1-П\ с р-п переходами Яз, Яг и Я1 (рис. 1.52,6). На переходах Яз и Я действует в этом случае прямое напряжение, а на переходе Яг - обратное. Процессы происходят так же, как в обычном тиристоре. Импульс управляющего сигнала создает дополнительное прямое напряжение на переходе Я, и через него проходит ток управления /у, вызывая переключение сими-стора из закрытого состояния в открытое. Условные графические обозначения диака и триака приведены на рис. 1.52, в, г, а схема включения триака - на рис. 1.52, д.

Рассмотренные процессы отражены на семействе вольт-амперных характеристик симистора (рис. 1.53). В прямом направлении они такие же, как для обычного тиристора, а в обратном - аналогичны им, но располагаются симметрично в третьем квадранте системы координат.

1.6.3. Параметры и типы тиристоров

Наиболее важными параметрами тиристоров по основной цепи являются: ток и напряжение переключения - / рк и Unp; ток, напряжение и рассеиваемая мощность в открытом состоянии тиристора - /ос, Uoc, Рос, ток удержания - /уд-, обратный ток - /обр; максимально допустимые значения тока и мощности

в открытом состоянии и обратного напряжения - /осмакс, /смаск,

обр макс

К параметрам, характеризующим цепь управления, относятся отпирающий постоянный (или импульсный) ток управления /уот и соответствующее ему отпирающее постоянное (или импульсное) напряжение управления (Ууотп. Отпирающим током управления называют наименьший ток управления, необходимый для включения тиристора в заданном режиме.

Динамический режим работы тиристора характеризуется динамическим сопротивлением в открытом состоянии Гд , временем включения /вкл и временем выключения тиристора Дыкл-

Динамическое сопротивление тиристора определяется по наклону прямой ветви вольт-амперной характеристики на участке, соответствующем открытому состоянию; оно равно отношению приращения напряжения к соответствующему ему приращению тока:

~ ~KIZ

Время включения тиристора Дкл - это интервал времени, в течение которого тиристор переходит из закрытого состояния в открытое. Время включения тиристора составляет 5-30 мкс.

Время выключения тиристора Дыкл - это наименьший интервал времени, в течение которого восстанавливаются запирающие свойства, т. е. рассасываются накопленные в базах носители заряда после перемены полярности напряжения в основной цепи и рекомбинации оставшихся носителей. Это время составляет от 5-10 до 200-250 мкс. По прошествии этого времени на тиристор может быть снова подано прямое напряжение. Он останется закрытым до следующего отпирающего импульса.

Время включения и время выключения тиристора характеризуют его частотные свойства.

По мощности тиристоры, как и диоды, подразделяют на ти-

ристоры малой мощности (на токи до 0,3 А), средней мощности (от 0,3 до 10 А) и большой мощности - силовые.

Тиристоры широко применяют в технике. Динисторы, трини-сторы и симисторы малой мощности используют в качестве переключающих элементов в устройствах автоматики, в электронно-вычислительных машинах, в преобразователях сигналов, в осветительных системах. Тринисторы средней и большой мощности применяют в качестве управляемых вентилей для выпрямления переменного тока. В этом случае импульсы тока управления отпирают тиристор в определенный момент положительного полупериода напряжения; этим определяется длительность пропускания тока, т. е. часть полупериода, когда тиристор открыт. Таким образом можно управлять величиной выпрямленного тока и напряжения. Тринисторы используют также в тири-сторных стабилизаторах выпрямленного напряжения, в устройствах для регулирования числа оборотов приводов, в генераторах большой мощности, в генераторах высокой частоты.

Симметричные тиристоры средней и большой мощности нашли применение в стабилизаторах напряжения с регулированием на переменном токе (со стороны сети), а также в регуляторах света ламп накаливания, в качестве ключей и реле в сильноточных цепях переменного тока, для коммутации силовых цепей электроприводов и в других устройствах.

Буквенно-цифровая система обозначения тиристоров такая же, как для диодов. Первый элемент--буква К (кремниевый). Второй элемент - буква Н для динисторов (неуправляемый), У - для тринисторов и симисторов (управляемый). Третий элемент - трехзначное число, обозначающее назначение и порядковый номер разработки:

тиристоры малой мощности от 101 до 199;

тиристоры средней мощности от 201 до 299;

симисторы малой мощности от 501 до 599;

симисторы средней мощности от 601 до 699. Четвертый элемент - буква, обозначающая группу по параметрам. Например:

КН102Б - кремниевый динистор малой мощности, номер разработки 02, группа Б по параметрам (по справочнику для групп от А до И напряжение переключения от 20 до 150 В);

КУ201И - кремниевый тиристор средней мощности, номер разработки 01, группа И;

КУ608Г - кремниевый симистор средней мощности, номер разработки 08, группа Г.

Тиристоры большой мощности, используемые в силовых цепях, имеют другую систему обозначений. Первый элемент - буква Т - тиристор; второй - одна или две буквы, указывающие на конструктивные особенности или систему охлаждения; Л - с лавинной характеристикой, В - с водяным охлаждением, С - симистор; ЛВ - с лавинной характеристикой и водяным охлаждением; если этих особенностей нет, то второй элемент отсутствует; третий элемент - число, указывающее максимально допустимый ток в амперах в открытом состоянии тиристора. Например: Т-150, ТВ-1000. После числа, указывающего величину тока, может стоять еще число, обозначающее класс по допустимому напряжению. В этом числе единица соответствует напряжению 100 В; например, класс 4 - на напряжение 400 В, класс 10-на 1000 В. Число, стоящее после

класса, определяет параметры частотных свойств, указываемые в справочниках. Например: Т-160-4-142.

Силовые тиристоры, выпускавшиеся промышленностью до введения этой системы обозначений, имеют старый шифр; например, ВКДУ-25 - вентиль кремниевый управляемый, на ток 25 А.

Внешний вид тиристоров малой, средней и большой мощности показан на рис. 1.54.

Управляющий электрод fs>

Натод

Анод<3.

НУ201Б

НУ101А

ВНДУ-25

ВНДУ-150,Т-150 Рис. 1.54. Внешний вид тиристоров

Контрольные вопросы

1. Нарисуйте и объясните структуру и схему включения тиристора.

2. Нарисуйте вольт-амперные характеристики тиристора и объясните его принцип действия без тока управления и при разных значениях тока управления.

3. Чем отличаются структура и вольт-амперные характеристики симметричного тиристора?

4. Назовите основные параметры тиристоров и область их применения.

5. Какие буквенно-цифровые обозначения присваивают тиристорам?

Глава 1.7. ОДНОПЕРЕХОДНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

1.7.1. Устройство и принцип действия ОПТ

Однопереходный транзистор (ОПТ) - это управляемый полупроводниковый прибор с одним р-п переходом и тремя выводами (рис. 1.55, а). Он изготовляется на основе пластины высо-коомного кремния п-типа. От пластины с помощью невыпрям-ляющих контактов делается два вывода. Между этими контак-

тамн путем введения акцепторной примеси в пластине создается небольшая р-область и образуется р-п переход. Область р-типа является эмиттерной, а участки исходной пластины п-типа от р-п перехода в обе стороны до невыпрямляющих контактов - базовыми областями. Выводы от базовых областей называют первой базой В\ и второй базой Б2, а от эмиттерной области - эмиттером Э. ОПТ могут иметь и противоположную структуру: базовые области р-типа, эмиттерную - п-типа.

Условные графические обозначения однопереходных транзисторов с базами п-типа и р-типа на электрических схемах показаны на рис. 1.55, б. в. Более широкое распространение получили ОПТ с базами п-типа из-за того, что у них основными носителями заряда являются электроны, имеющие большую подвижность, чем дырки.

Рассмотрим принцип действия однопереходного транзистора.

Рис. 1.55. Структура однопереходного транзистора (а) и его условное графическое обозначение на схемах (б, в)

Рис. 1.56. Схема включения одно-переходного транзистора (а) и иллюстрация процессов в его структуре (б)

о-

61 62

Если между базами подать от источника Е(, постоянное напряжение порядка 10-30 В плюсом к базе (рис. 1.56, а), а на эмиттер не подавать напряжение, то межбазовое напряжение 6162 распределится вдоль пластины по линейному закону. Через пластину от Б2 к Бх потечет небольшой ток второй базы /б2, так как межбазовое сопротивление Гбб высокоомной кремниевой пластины велико (4-12 кОм). При этом межбазовое напряжение делится между областями первой и второй базы пропорционально их сопротивлениям или длинам 1\ и /2; чаще всего U < /2.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.