9.Опишите устройство, принцип действия и назначение тиристоров.

10. Приведите вах и параметры тиристоров.

Устройство, принцип действия и ВАХ тиристора.

Электропреобразовательный п/п-вый прибор с тремя или более р-n-переходами, ВАХ которого имеет участок отрицательного сопротивления, называют тиристором. При включении тиристора в цепь переменного тока он открывается, пропуская ток в нагрузку лишь тогда, когда значение положительного напряжения достигает определенного уровня, или при подаче отпирающего напряжения на специальный управляющий электрод, поэтому его называют управляемый диод.

По числу внешних электродов тиристоры подразделяют на двухэлектродные — динисторы и трехэлектродные — тринисторы. Те и другие имеют четырехслойную структуру полупроводника с электропроводностями разного типа. Крайние слои являются анодом и катодом, а третий электрод у триодных тиристоров служит управляющим электродом.

Четырехслойная структура тиристора типа р-п-р-п показана на рис. 2.24, а. Крайние слои p₁, n₂, к которым подведены металлические контакты А и К, называют анодом и катодом. Средние слои n₁, р₂ представляют собой базовые области. База р2 имеет металлический контакт, называемый управляющим электродом УЭ. Он подключен к внешнему источнику управляющего напряжения Е_у. ВАХ тиристора приведена на рис, 2.24, б.

Если ток в цепи управляющего электрода равен нулю I_ут = 0, а между анодом и катодом приложено небольшое постоянное напряжение указанной на рис. 2.24, а полярности, меньшее напряжения U_{пр.зкр.max.T}., то переходы П₁ и П₂ сместятся в прямом направлении, а переход П₂ — в обратном. При этом большая часть напряжения будет воспринята обратно смещенным переходом П₂.

С повышением внешнего напряжения ток I_а незначительно растет , так как увеличивается смещение переходов П₁ и П₃ в прямом направлении.

Когда внешнее напряжение U_a станет равным U_{пр.зкр.max.T}. происходит электрический пробой перехода П_3, что приводит к снижению напряжения U₂ обратносмещенного перехода П₂, а следовательно, к уменьшению напряжения на тиристоре, так как U_а=U₁ + U₂ + U₃., величина тока через тиристор при этом увеличивается. Это означает, что прямая ветвь ВАХ имеет участок отрицательного сопротивления (участок ab на рис. 2.24, б), на котором рост тока обусловлен уменьшением напряжения.

Рабочим участком ВАХ является участок cd. При этом падение напряжения между анодом и катодом тиристора невелико, так как все переходы смещены в прямом направлении.

Для выключения тиристора необходимо уменьшить прямой ток I_а до значения, не превышающего значения тока удержания I_удт (точка с на рис. 2.24, б), или подать на тиристор напряжение обратной полярности. При этом переходы П₁ и П₃ смещаются в обратном направлении, а переход П₂ остается прямо смещенным. ВАХ получится такой же, как и для обычного диода при его обратном включении (участок оа).

Напряжение включения U_{пр.зкр.max.T}. можно уменьшить, если в цепь какой-либо из баз, примыкающих к переходу П₂, ввести от внешнего источника Е_у дополнительное число носителей заряда за счет тока управления I_уТ. Регулируя значение тока управления, можно изменять уровень напряжения включения тиристора. (рис. 2.24, б).

Основные параметры тиристора, определяемые из его ВАХ:

-максимально допустимый ток I_{откр.max.T} в открытом состоянии тиристора, при котором обеспечивается заданная надежность;

-максимально допустимое обратное напряжение тиристора U_обр.max.T при котором обеспечивается заданная надежность, оно примерно в два раза меньше пробивного;

-максимально допустимое постоянное прямое напряжение U_{пр.зкр.max.T} при котором тиристор находится в закрытом состоянии;

- ток включения I_вкл.Т ;

-удерживающий ток тиристора I_удт — минимальный ток, который поддерживает тиристор в открытом состоянии .

Тиристоры применяют в управляемых выпрямителях, инверторах, преобра-зователях частоты .