Штыревой конструкции
специальными прижимными устройствами к охладителям 6 и 7. Медные основания корпуса соединены с ребристым изолятором 8 и образуют герметизированную область вокруг выпрямляющего элемента.
Современные мощные полупроводниковые диоды являются своеобразными генераторами тепловой энергии, выделяющейся в виде потерь мощности P. На 90-95% - это прямые потери, то есть потери от прохождения через вентиль прямого тока.
8
4
6
2
1
3
7 5
Р
ис.
4.2
Схематическое изображение таблеточного СПП
Если известны параметры Вольт - амперной характерис-
тики (ВАХ) диода, а именно – пороговое напряжение Uо и дифференциальное сопротивление Rд, то при заданной нагрузке i(t) может быть найдена зависимость
u(t) = Uо + Rд i(t), (4-1)
откуда прямые потери мощности
Pпр = UоIср + RдI2эф, (4-2)
где Iср – среднее за период значение преобразованного
вентилем тока;
Iэф- эффективное значение прямого тока вентиля.
Введя понятие коэффициента формы тока kф=Iэф/Iср, получим
Pпр = UоIср + I2срk2фRд, (4-3)
Пороговое напряжение Uо и сопротивление вентиля Rд определяется по ВАХ диода (рис. 4.3) путем её спрямле-ния через две точки, первая – со значением тока 0,5 Iном, а вторая - 1,5 Iном [л6]. Угол наклона полученной прямой к оси U определит дифференциальное сопротивление вентиля Rд, а точка пересечения с этой осью – величину порогового напряжения Uо.
Рис. 4.3
Определение порогового напряжения и дифференциального сопротивления вентиля
Выделившаяся в p-n переходе мощность потерь в уста-
новившемся тепловом режиме отводится в охлаждающую среду через теплоотводы. В штыревых вентилях со стороны анода таковыми являются гибкий вывод, металлическая крышка и изолятор, а со стороны катода – медное основание корпуса, контакт этого основания
с охладителем, собственно охладитель и его поверхности, омываемые охлаждающей средой.
В таблеточных вентилях как со стороны анода, так и со стороны катода теплоотводами являются медные основания корпуса, контакты этих оснований с охладителями, собственно охладители и их поверхности, а также боковая поверхность гофрированного изолятора. Тепловые контакты обеспечиваются либо с помощью пайки свинцово-оловянистыми припоями (в штыревых вентилях), либо путем прижатия материалов друг к другу по шлифованным плоскостям (в таблеточных приборах).
Качество любого теплоотвода оценивается уровнем его термического сопротивления, определяемого реакцией температуры на единицу теплового потока [град/Вт]. При идеальном контакте между материалами выпрямляющего элемента теоретическое значение его теплового сопротив-ления может быть приближенно рассчитано по обычной формуле для многослойной стенки, где сопротивление каждого слоя определится по выражению (2-26), § 2.3.
Большое значение имеет контактное соединение корпуса с охладителем. Здесь происходит теплопередача через металлические выступы контактируемых поверх-ностей и воздушную прослойку между ними. Тепловое сопротивление такого теплоотвода зависит от вида контактирующих материалов, чистоты обработки поверхностей и давления между ними, причем даже при величине давления 3600 даН/см2 выступы не претерпевают изменений, и воздушная прослойка между ними остаётся. Это выдвигает задачу максимально чисто обрабатывать контактируемые поверхности.
Схема отвода тепла от вентиля (в установившемся режиме) согласно электрической аналогии тепловых процессов может быть представлена в виде последователь-
но соединенных сопротивлений собственно вентиля Rв и сопротивления естественного отвода тепла от него в охлаждающую среду Rест. Охладитель улучшает теплоотвод, следовательно, должен изображаться подключенным параллельно сопротивлению, соответствующему естественному теплоотводу без охладителя (рис. 4.4).
Рис. 4.4