19. Диоды, принцип действия и вольтамперная характеристика. Основные параметры силовых диодов.
Диоды – полупроводниковые элементы, которые имеют два вывода и проводят ток в одном направлении.
П – переход; А – анод; К – катод.
3 случая полупроводниковой структуры:
1) Не подключен источник питания. В этом случае активные показатели заряда диффундируют в соседние области.
В результате диффузии основных носителей заряда области p-перехода создаётся зола, обедненная основными носителями заряда. Возникает потенциальный барьер (разность потенциалов 1В). Движение основных носителей заряда создает диффузионный ток. Кроме этого, поле потенциального барьера притягивает неосновные носители заряда, которые присутствуют в слоях. Это вызывает дрейфовый ток. Дрейфовый и диффузионный ток взаимокомпенсируются.
2. К аноду подключен «+», к катоду – «-» (от ИП). В этом случае поля потенциального барьера увеличивается, диффузионный ток уменьшается, дрейфовый ток увеличивается. Данная ситуация описывается прямой ветвью ВАХ.
1 – прямая ветвь ВАХ (прямое включение диода);
2 – обратная (обратное включение диода).
3. К аноду подключен «-» внешнего ИП. В этом случае поле потенциального барьера увеличивается, диффузионный ток уменьшается, дрейфовый ток увеличивается. Описывается обратной ветвью ВАХ.
Основное назначение силовых диодов – создание выпрямителей тока.
Основные параметры и характеристики:
Предельный прямой ток диода (Imax) - максимально допустимый средний за период ток с частотой 50Гц, синусоидальной формы длительно протекающий через диод при их работе в однофазной однополупериодной схеме на активную нагрузку, при максимально допустимой температуре р-n - перехода и определенных условиях теплоотвода. Это основной параметр прибора, определяющий его тип.
Предельное обратное напряжение (Umax) - наибольшее мгновенное напряжение прикладываемое к диоду в обратном направлении, с учетом всех повторяющихся переходных напряжений. Класс вентиля обозначается цифрой, являющийся частным от деления на 100 повторяющегося напряжения.
20. Тиристоры, принцип действия и вольтамперная характеристика. Основные параметры силовых тиристоров.
Тиристор – управляемый диод с 4х-слойной pn-pn структурой, обладающий двумя устойчивыми состояниями: низкой проводимости (тиристор закрыт); высокой проводимости (тиристор открыт).
3
типа:
Двухэлектродные – динисторы.
Трех электродные – тиристоры.
Двух полупериодные – синисторы.
Условие включения тиристора (при одновременном соблюдении двух условий):
На аноде положительный потенциал относительно катода.
На управляемом электроде положительный потенциал относительно катода.
Условие выключения тиристора (выключается самостоятельно при одновременном соблюдении двух условий):
Ток через структуру равен нулю.
На аноде отрицательный потенциал относительно катода.
С
труктура
условного обозначения:
ТБИ 271-200-14-А2-Р3-УХЛ2
ТБИ – быстродействующий импульсный.
271 – конструктивное исполнение.
200 – максимальный прямой ток, А.
14 – класс тиристора (х100=1400В – максимальное Uобр).
А2 – критическая скорость нарастания U в закрытом состоянии.
Р3 – группа по времени включения.
УХЛ – климатическое исполнение (умеренно-холодное).
2 - категория размещения.
В зависимости от максимального прямого тока делятся на:
До 0,3 А – малой мощности.
От 0,3 до 10 А – средней мощности.
Более 10 А – мощные (силовые):
- с плоским основанием.
- штыревого типа.
- таблеточного типа.
Основные параметры (как и у диодов):
Максимальный прямой ток. Это максимально допустимое значение тока с f=50 Гц sin-формы длительно протекающий через тиристор при работе в однородной однополупериодной схеме на активную нагрузку при угле включения α=0 при максимально допустимой температуре перехода.
Максимальное обратное напряжение. Это наибольшее мгновенное напряжение, прикладываемое к тиристору в обратном направлении и прямом закрытом направлении.
α
– угол включения тиристора – угол
измеряемый в электронных градусах от
точки естественного отпирания тиристора
(+на аноде) до момента подачи импульса
на управляющий электрод.
Изменяя угол включения тиристора можно изменять действующее значение тока или напряжения (принцип импульсно-фазового регулирования).