МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА

7.

Тема: Тиристори

Тиристор - це напівпровід­никовий прилад, що має багатошарову структуру і ВАХ якого має ділян­ку з негативним опором. Його використовують як перемикач струму.

Тиристори бувають двоелектродні - диністори та три­електродні - триністори.

Диністори

Диністор має чотиришарову структуру. У нього є три p-n переходи. Два крайніх з них (П₁ і П₃;) зміщені у прямому напрямку, а середній (П₂) - у зворотному

Малюнок 1- Структура диністора (а) та його модель у вигляді

двох транзисторів (б)

Таку структуру можна представити у вигляді еквівалентної схем, що складається з двох транзисторів VT1 та VT2 р-п-р та п-р-п типу відповідно (мал. 1,6). Цю модель можна отримати, якщо подумки розі­тнути прилад уздовж площини А-А, а потім обидві частки електричко з'єдна­ти. При цьому виходить, що переходи П₁ і П₃ є емітерними переходами цих транзисторів, а перехід П₂ для обох транзисторів є колекторним.

Область бази Б₁ транзистора VT1 одночасно є колекторною облас­тю транзистора VT2, а область бази Б₂ транзистора VT2 - колектор­ною областю транзистора VT1.

Відповідно, колекторний струм першого транзистора є базовим для другого і_к1=і_б2, а колекторний струм другого транзистора - базовим першого і_к2=і_б1 Таке вмикання забезпечує внутрішній додатний зво­ротний зв'язок: якщо увімкнеться хоча б один транзистор, то надалі вони будуть підтримувати один одного в увімкненому стані.

ВАХ диністора наведена на мал. 2, на якій позначено:

U_вм - напруга вмикан­ня диністора;

І_вм - струм вмикання;

І_ум - струм утримання;

І_гр - гранично допусти­мий струм приладу;

U_гр - напруга, що відпо­відає І_гр.

Малюнок. 2-ВАХ диністора та його умовне позначення

Ділянка Оа ВАХ відпо­відає закритому стану ди­ністора, ділянка аб - ла­виноподібному переми­канню приладу (ділянка з негативним опором, бо тут R— U/ - величина від'ємна, а ділянка бв, подібна відрізку ВАХ діода - увімкненому стану диністо­ра (режим насичення), вона є робочою ділянкою характеристики.

Для вимикання приладу струм у його колі повинен стати меншим за струм утримання.

Основні параметри диністора:

-напруга вмикання диністора U_вм , що становить (20 1ООО) В;

-максимальне середнє значення прямого струму за заданих умов її

охолодження І_{пр max}, що становить (0,1 2) А;

-струм утримання I _ym - мінімальний прямий струм увімкненого ди­ністора, при подальшому зниженні якого диністор переходить у непровідний стан, що становить (0,01 0,1) А;

-максимальне допустиме амплітудне значення зворотної напруги Uзв мах сягає до 1000 В;

-час вмикання, тобто час переходу від закритого стану до відкри-­
того, знаходиться у межах (1 1О) мкс

Триністор (керований діод)

Тиристор - це чотиришаровий перемикаючий прилад, у якого від однієї з базових областей зроблено вивід - керуючий електрод.

Структура та умовне позначення триністора (надалі - тиристор) на­ведені на мал. 3

Малюнок 3- Структура та умовне позначення тиристора

Подаючи між керуючим електродом та катодом пряму напругу на р-п перехід, що працює у прямому напрямку, можна регулювати вели­чину U_зм .

Якщо подати в керуюче коло імпульс прямої напруги, тиристор вмикається і зали­шається увімкненим після зняття сигналу керування.

Вимкнути тиристор можна лише зниженням струму у його анодному колі нижче струму утримання І_ум. ВАХ тиристора приведена на малюнку4

У колах постійного струму (мал.5) вимикання тиристора здійснюєть­ся тиристору попередньо зарядженого конден­сатора з напругою, полярність

якої зворотна щодо тиристора (примусова комутація,).

Малюнок 5– Схема включення тиристора

У колах змінного струму вимикання тиристора здійснюється природно в момент проходження струму через нуль невимушена комутація) – тому тиристори набули широкого застосування в колах змінного струму.

Спеціальні типи тиристорів (симістор, фототиристор,

двоопераційний тиристор, оптронний тиристор)

Симістор або си­метричний тиристор - прилад, який є ке­рованим як при по­зитивній, так і при негативній напрузі на ньому. ВАХ симістора та його умовне позначення наведе­но на мал.6.

Прилад являє собою п'ятишарову структуру. Його параметри подібні до параметрів триністора.

Оптроний тиристор - це поєднання світлодіода та фототиристора в одному корпусі. Якщо через світлодіод пропускати струм (під дією Uk), він генеруватиме світловий потік, який, падаючи на структуру тирис­тора в зоні керуючого р-п переходу, призведе до генерації в НП вільних носіїв заряду. Ці носії під дією прикладеної до тиристора напруги ство­рюють струм керування і тиристор вмикається. Головна перевага оптронних тиристорів - це відсутність гальванічного зв'язку між колом керування та силовим колом. Умовне позначення оптронного тиристо­ра наведене на мал. 2.32.

Наявність у тиристорів внутрішнього додатнього зворотного зв'язку (зона від'ємного опору на ВАХ) надає їм ряд важливих властивостей.

Головне: для вмикання тиристора достатньо в його коло керування подати короткий імпульс струму невеликої потужності. Далі відкритий стан підтримується за рахунок внутрішнього додатного зв'язку. Тому тиристори мають дуже великий коефіцієнт підсилення за потужністю (десятки тисяч).

Порівняно з транзисторами, тиристори більш стійкі до переван­тажень, але мають досить вузький діапазон робочих частот (до сотень герц).

Електростатичні тиристори

Окрім розглянутих вище, в останній час в енергетичній електроніці використовують і деякі новітні види тиристорів, що з'явилися завдяки досягненням напівпровідникової технології. Це, наприклад, електрос­татичні тиристори (або SITh- тиристори – Static Induction Thyristor). Технологія їх виготовлення настільки складна, що опанована у світі лише декількома фірмами. Відповідно, їх вартість досить висока.

Еквівалентна схема і позначення такого тиристора наведені на мал.7.

У нормальному стані він проводить струм. Вимикання здійснюється подачею на керуючий електрод негативної відносно до катода напруги.

№8

Навчальна дисципліна Основи промислової електроніки та МПТ

СпеціальністьМонтаж і експлуатація електроустаткування підприємств іцивільних споруд

для позааудиторної самостійної роботи

До теми: Функціональна мікроелектроніка. Основні напрямки розвитку електроніки і мікроелектроніки.

1. Навчальна мета:Ознайомити студентів з преспективами розвитку електроніки і мікроелектроніки.

2. Студент повинен знати: - дані наукового – технічного прогнозу

розвитку елементної бази електроніки;

- елементи оптоелектроніки;

- елементи на лазерах;

- елементи на магнітних плівках;

- хемотронні елементи;

- елементи акустоелектроніки.

3. Студент повинен вміти: - вибирати технологію виготовлення і метод конструювання перспективних н/п приладів.

4Базові знання, необхідні для засвоєння теми:

5.Орієнтовна карта роботи з літературою: