41. Структура и конструктивные особенности запираемых тиристоров типа gct и igbt, принцип действия, параметры и области использования.

Запираемый тиристор - полностью управляемый полупроводниковый прибор, в основе которого классическая четырёхслойная структура. Включают и выключают его подачей положительного и отрицательного импульсов тока на электрод управления. На Рис. 1 приведены структурная схема (б) выключаемого тиристора. Подобно обычному тиристору он имеет катод K, анод А, управляющий электрод G. Различия в структурах приборов заключается в ином расположении горизонтальных и вертикальных слоёв с n- и р-проводимостями.

Базовый слой p, имеет большое число контактов управляющего электрода ,также равномерно распределённых по площади и соединённых параллельно.

Анодный слой p имеет шунты (зоны n), соединяющие n-базу с анодным контактом через небольшие распределённые сопротивления. Они предназначены для уменьшения времени выключения прибора за счёт улучшения условий извлечения зарядов из базовой области n.

Основное исполнение тиристоров GTO таблеточное с четырёхслойной кремниевой пластиной, зажатой через термокомпенсирующие молибденовые диски между двумя медными основаниями, обладающими повышенной тепло- и электропроводностью.

Принцип действия

В цикле работы тиристора GTO различают четыре фазы: включение, проводящее состояние, выключение и блокирующее состояние.

На схематичном разрезе тиристорной структуры (рис. 1,б) нижний вывод структуры анодный. Анод контактирует со слоем p.Затем снизу вверх следуют: базовый слой n, базовый слой p (имеющий вывод управляющего электрода), слой n, непосредственно контактирующий с катодным выводом. Четыре слоя образуют три p-n перехода: j1 между слоями p и n; j2 между слоями n и p;j3 между слоями p и n.

IGCT (тиристор с интегрированным управлением) - это прогрессивный ключ с функциями включения и выключения для современных преобразовательных устройств средней и высокой мощности во всех сферах применения

42.Режимы работы спп в сэу и их характеристика.

Большое разнообразие схем и режимов работы СЭУ определяет отличие причин, механизмов отказов СИП, а также количественных показателей их надежности. Однако с точки зрения физики отказа, особенности режимов работы СПИ во всех девяти группах СЭУ можно свести к четырем базовым режимам: длительному (статический), импульсному, режиму ударных токов и режиму емкостной коммутации. В результате любой частный режим работы СПП можно представить как совокупность нескольких основных (базовых) режимов

Рис. 1.37. Режимы работы СПП в СЭУ

Длительные режимы можно разделить на непрерывные (а) и повторно-кратковременные (б), в которых можно выделить два этапа: τ_пп - переходной режим -средняя за период t_n температура ѳ_ср любой области прибора изменяется; τ_уст - установившийся режим, когда средняя за период t_n температура любой области прибора ѳ_ср = const. Повторно-кратковременный режим характеризуется (рис. 1.38, б) протеканием через СПП импульсов тока определенной частоты f_пк = l/t_u в виде пакетов импульсов длительностью τ_пи и периодом повторения t_п

Одним из основных признаков импульсных режимов (рис. 1.38, в) является то, что к началу следующего импульса тока (нагрузки) температура во всех частях СПП достигает начальных значений ѳ_Н, т.е. значений, которые были до начала предыдущего импульса. При этом в зависимости от частоты повторения импульсные режимы делятся на одиночные и циклические. Режим ударных токов СПП (рис. 1.38, г) характеризуется действием импульсов нагрузки значительной амплитуды по сравнению с импульсами тока в рабочем режиме. При этом импульсы перегрузки могут быть со случайным (аварийный) или периодическим характером повторения. Последние делятся на одиночные и в виде серии импульсов. Обычно за время t_n между очередными импульсами тока i_п перегрузки температура структуры СПП снижается до установившегося значения ѳ_ср, определяемого током рабочей перегрузки, или до ѳ_Н в случае аварийного отключения при воздействии аварийного импульса тока I_ап.т. В данном режиме критическое значение температуры ѳ_кр структуры зависит от длительности импульса тока.

В результате при длительных установившихся режимах, для установления значения предельного среднего тока СПП необходимо определение температуры в зоне p-n-перехода (ѳ_pn) и в зоне контакта корпус - охладитель (ѳ_К). В длительных, повторно-кратковременных и циклических режимах, кроме того, возникает также задача определения температурного поля охладителя. Остальные режимы работы приводят к неустановившемуся тепловому состоянию приборов, когда изменением температурного поля в СПП пренебречь нельзя. Следует отметить, что в длительных повторно-кратковременных режимах возможно изменение температурного поля всей системы СПП - охладитель, оказывая влияние и на внешний теплообмен. В таких режимах возникает необходимость определения температурного поля не только структуры СПП, но и отдельных ее областей, таких как термокомпенсатора, основания прибора, припоя контактов и др.