2. Тиристори

Тиристор це напівпровідниковий прилад, який складається з чотирьох областей напівпровідника з типами провідності, що чергуються. Основу приладу складає кристал кремнію. Існують некеровані або діодні тиристори (динисторы) і керовані або тріодні тиристори, звуть тиристорами. Структура і схема включення некерованого тиристора показана на рисунку 2.11,а, де зовнішнє джерело напруги через резистор підключене плюсом до p- області, що називається анодом, а мінусом, - до n- області, що називається катодом.

а) структура і схема включення б) еквівалентна структура;

в) вольт-амперна характеристика

Рисунок 2.11 - Некерований тиристор

Структура, умовне графічне і буквене позначення керованого тиристора, його вольт-амперна характеристика дані на рисунку 2.12 а, б, в.

Зовнішній p- шар називають анодом (А), зовнішній n- шар - катодом (К), а два внутрішні шари - базами. Одна з баз має вивод – управляючий електрод (У). При прямому включенні (анод позитивний по відношенню до катода) переходи П1 і П3 зміщені в прямому напрямі, а перехід П2 - у зворотному напрямі. До тих пір, поки П2 закритий, прямий струм практично дорівнює нулю (ділянка оа характеристики на рисунку 2.12 в). При деякому значенні прямої напруги, рівному Uвкл.max, за рахунок перерозподілу зарядів в області баз перехід П2 відкривається (точка а). Опір його швидко зменшується (ділянка аб), і тиристор працює на ділянці бв характеристики, яка подібна ВАХ діода.

а) структура; б) умовне графічне і буквене позначення керованого тиристора; в) вольтамперная характеристика

Рисунок 2.12 - Керований тиристор

Напруга включення Uвкл.max можна зменшити введенням додаткових носіїв заряду у будь-який з шарів, прилеглих до переходу П2. Додаткові носії заряду на рисунку 2.12,а вводяться в шар р від допоміжного управляючого ланцюга з незалежним джерелом Е_y. При збільшенні струму управління I_У характеристика - рисунок 2.12,в зміщується вліво (до природної прямої гілки ВАХ діода). Тиристор залишається у включеному стані, струм, що доки протікає через нього, більший за критичний, що називається струмом утримання. Як тільки I_ПР стане менше I_УД, тиристор закривається. Слід зазначити, що після включення тиристора об'ємні заряди в області переходу П2 будуть компенсовані основним струмом, якщо він більше струму I_УД, і тоді струм управління I_У не потрібний. Тому для зниження втрат в тиристорі він управляється короткими імпульсами I_У.

При зворотному включенні тиристора (анод негативний по відношенню до катода) закриті два переходи П1 і П3, і тиристор струму не проводить. Щоб уникнути пробою необхідно, щоб зворотна напруга була менше Uобр.max.

Після того, як тиристор включиться, управляючи властивості електроду У втрачаються, і щоб його вимкнути, необхідно, зменшити анодну напругу до величини і утримувати тиристор в такому стані деякий час, необхідний для того, щоб рассосалися збиткові заряди в внутрішніх p- и n- областях (час включення, в залежно від величини струму що протікає перед цим, може складати одиниці або десятки мікросекунд). На відміну від розглянутих тиристорів, що не замикаються, виключення тиристора, що замикається, можна виконати шляхом подання на управляючий електрод У зворотної напруги.

Щоб отримати симетричну ВАХ, розташовану в першому і третьому квадрантах, досить зробити зустрічно-паралельне включення однотипних приладів.

Основні параметри, використовувані при виборі тиристорів :

- гранично допустимий анодний струм у відкритому стані тиристора Iпр.max;

- гранична допустима зворотна напруга Uобр.max, гранична допустима пряма напруга в закритому стані тиристора Uпр.max,

- струм утримання I_УД.

Малопотужні тиристори застосовують в релейних схемах і малопотужних комутуючих пристроях. Потужні тиристори використовують в управляючих випрямлячах, інверторах і різних перетворювачах.

Тема 3 Випрямлячі та стабілізатори

План вивчення теми

1. Випрямлячі. Класифікація, параметри, схеми

2. Стабілізатори. Класифікація, параметри, схеми

1. Випрямлячі. Класифікація, параметри, схеми