4.Какие требования предъявляются к параметрам управляющего импульса тиристора?

Требования, предъявляемые к параметрам управляющих импульсов, определяются типом тиристора, схемой, в которой используется тиристор, и режимом его работы. Для надежного включения тиристора необходимо обеспечить такие значения тока управления и напряжения на управляющем электроде, которые соответствуют области гарантированного включения тиристора с учетом максимально допустимых значений тока, напряжения и пиковой мощности, выделяемой на управляющем электроде

Для расчета параметров управляющих импульсов и схемы управления используют следующие данные: семейство вольт-амперных характеристик управляющего электрода (ВАХУ), наибольшие значения неотпирающего тока и неотпирающего напряжения, минимальные значения отпирающих тока и напряжения , максимально допустимые значения прямого тока управляющего электрода и импульсного прямого напряжения, максимально допустимая средняя мощность потерь на управляющем электроде, графическая зависимость (типичная) минимального отпирающего тока от длительности импульсов управления и максимально допустимые значения импульсной мощности потерь на управляющем электроде при различной длительности и скважности импульсов трапецеидальной формы.

Указанные параметры и характеристики заданы в информационных материалах при определенных классификационных условиях.

5.Как происходит переходный процесс открытия и закрытия тиристора?

Рисунок 1

Тиристор включается подачей импульса тока на его управляющий электрод. Так как после отпирания вентиля ток управления больше не влияет на его работу, то для управления тиристора применяются кратковременные импульсы. Для четкого включения импульс тока управления должен иметь достаточную крутизну.

При подаче импульса управления (рис. 1, а) тиристор переходит из запертого состояния в открытое не мгновенно, так как для инжекции носителей электричества в слои p2 и n1 требуется определенное время. За время включения tвкл (рис. 1, б) принимают промежуток времени от момента подачи импульса до момента когда прямое напряжение Uпр уменьшается до 10% от первоначального значения.

В зависимости от мощности тиристора время включения tв=2¸20 мкс.

Физически в течении времени задержки t3 происходит первоначальная инжекция электронов из эмиттерной области П2 в базовую область p2. Ток, проходящий через вентиль за это время, увеличивается сравнительно медленно и определяется числом электронов, протекающих через переход П2. За время нарастания тока tн происходит резкое уменьшение сопротивления перехода П2, что вызывает лавинообразное нарастание тока Iпр. Переходный процесс заканчивается с установлением на приборе значения напряжения DUпр, а ток Iпр достигает установившегося значения Iпр. С увеличением амплитуды импульса тока управления и крутизны площади фронта время задержки и время нарастания тока уменьшается.

Выключить тиристор можно уменьшая Iпр ниже значения тока удержания, но в этом случае время запирания будет большим. Чтобы его снизить к тиристору необходимо приложить обратное напряжение. В этом случае начинается процесс исчезновения носителей электричества из всех слоев, за счет их рекомбинации и ухода через p-n-переходы.

Рисунок 2

Рассмотрим процесс выключения тиристора (рис. 2). Он состоит из нескольких этапов:

1) за временя t1 происходит уход дырок и электронов из зон, прилегающих к переходам П1 и П3, что вызывает появление в цепи вентиля обратного тока Iобр, при этом DUпр еще остается положительным;

2) в период времени t2 переходы П1 и П3 восстанавливают свои запирающие свойства и обратный ток уменьшается до значения тока утечки. Напряжение на тиристоре при этом равно обратному напряжению (определяется источником тока).

Время (t1+t2) – время восстановления запирающих свойств вентиля в обратном направлении. Однако, за это время вентиль не восстанавливает свои запирающие свойства при включении в прямом направлении, так как в зонах прилегающих к переходу П2 имеется еще достаточная концентрация дырок и электронов. Снижение ее осуществляется в результате рекомбинации дырок и электронов и требует некоторого времени t3. Только после этого переход П2 запирается и появляется возможность прикладывать к вентилю прямое напряжение.

Сумма (t1+t2+t3) – время выключения тиристора или время восстановления запирающих свойств в прямом направлении. Обычно время выключения тиристора много больше времени включения, и именно оно является определяющим при выборе частоты включения тиристоров в преобразователях (tвыкл=12¸250 мкс).