
книги / Силовые полупроводниковые приборы
..pdfРис. 3.4. Вольт-амперные характеристики тиристора:
а —вольт-амперная характеристика при отсутствии тока управления; б — вольт-
амперная характеристика при наличии прямого тока |
управления; |
1 —ха |
рактеристика открытого состояния; 2 — характеристика |
закрытого состояния; |
|
3 —характеристика обратного непроводящего состояния; 4 —область |
пробоя; |
5 —область отрицательного дифференциального сопротивления; 6 —точка пере
ключения; |
7 —ток удержания; 8 —прямолинейная аппроксимация характерис |
||
тики |
открытого состояния; |
9 —пороговое напряжение Vjyjo)', 10 —напря |
|
жение переключения U(S0)> Ч ~ ток переключения; 12 —обратное напряжение |
|||
|
|
|
пробоя V(BR) |
|
|
Рис. 3.5. Характеристика процесса включения тиристора: |
|
tgd ~ |
время |
задержки; lgr —время нарастания; tgt —время включения; IQ — |
|
|
|
ток управляющего электрода; ид —анодное напряжение |
|
|
|
Рис. З.б. Характеристика процесса выключения тиристора: |
|
|
tq - время выключения; |
ц —анодный ток; ид - анодное напряжение |
Продолжение табл. 3.3
Термин |
Обозначение |
Анодный ток |
•А О'а) |
Ток управления |
'с('у) |
Напряжение управле |
uG(Vy) |
ния |
|
Вольт-амперная харак |
|
теристика |
|
Определение |
|
|
Ток, протекающий |
через |
вы |
воды анода и катода |
|
|
Ток, протекающий |
через |
вы |
вод управляющего |
электрода |
|
и вывод катода |
|
|
Напряжение между |
выводом |
управляющего электрода и вы водом катода
Функция, выражающая зави симость анодного тока от анод ного напряжения, в случае необ ходимости —с током управле
ния |
в качестве параметра |
(рис* |
3.4) |
31
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. |
3.3 |
|||||||||||
Термин |
|
Обозначение |
|
|
|
Определение |
|
|
|
|
||||||||
Точка переключения |
|
|
Точка вольт-амлерной харак |
|||||||||||||||
|
|
|
|
теристики, в которой дифферен |
||||||||||||||
|
|
|
|
циальное |
сопротивление |
равно |
||||||||||||
|
|
|
|
нулю |
и |
|
анодное |
напряжение |
||||||||||
|
|
|
|
достигает |
|
максимального |
зна |
|||||||||||
|
|
|
|
чения |
(рис. |
3.4) |
|
|
|
|
|
|
||||||
Область |
отрицатель |
|
Область |
вольт-амперной |
ха |
|||||||||||||
рактеристики, |
в |
которой |
диф |
|||||||||||||||
ного дифференциального |
||||||||||||||||||
сопротивления |
|
|
ференциальное |
|
сопротивление |
|||||||||||||
|
|
|
|
является отрицательным |
|
|
|
|||||||||||
Закрытое состояние |
|
|
|
Состояние |
тиристора, |
соот |
||||||||||||
|
|
ветствующее отрезку вольт-ам |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
перной |
характеристики |
между |
||||||||||||
|
|
|
|
нулевой |
точкой |
и точкой |
пере |
|||||||||||
|
|
|
|
ключения |
|
или |
|
точками |
пере |
|||||||||
|
|
|
|
ключения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Характеристика закры |
|
Функция, |
выражающая |
зави |
||||||||||||||
симость |
|
тока |
|
от |
напряжения |
|||||||||||||
того состояния |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
в закрытом |
состоянии |
|
|
|
||||||||||
Открытое |
состояние |
• |
|
Состояние |
тиристора, |
соот |
||||||||||||
|
|
|
|
ветствующее отрезку вольт-ам |
||||||||||||||
|
|
|
|
перной |
характеристики |
с |
низ |
|||||||||||
|
|
|
|
ким сопротивлением |
и |
низким |
||||||||||||
|
|
|
|
напряжением |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Характеристика откры |
|
Функция, |
выражающая |
зави |
||||||||||||||
того состояния |
|
ч |
симость |
|
напряжения |
от |
тока |
|||||||||||
|
|
|
|
в открытом состоянии (рис. 3.4) |
||||||||||||||
Прямолинейная |
ап |
|
Аппроксимация |
характерис |
||||||||||||||
проксимация характери |
тики |
открытого |
состояния с |
|||||||||||||||
стики открытого состоя |
помощью |
|
прямой |
линии, |
пере |
|||||||||||||
ния |
|
|
|
секающей |
|
эту |
характеристику |
|||||||||||
|
|
|
|
в |
двух |
|
определенных |
точках |
||||||||||
|
|
|
|
(рис. |
3.4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Обратное |
непроводя |
|
Состояние |
тиристора, |
соот |
|||||||||||||
щее состояние |
|
|
ветствующее участку вольт-ам |
|||||||||||||||
|
|
|
|
перной |
характеристики, |
на |
ко |
|||||||||||
|
|
|
|
тором обратные токи |
меньше, |
|||||||||||||
|
|
|
|
чем |
при |
|
напряжении |
пробоя |
||||||||||
Характеристика обрат |
|
Функция, |
выражающая |
зави |
||||||||||||||
ного непроводящего сос |
симость |
|
тока |
|
от |
напряжения |
||||||||||||
тояния |
|
|
|
в |
обратном |
непроводящем |
со |
|||||||||||
Область пробоя (заги |
стоянии |
(рис. |
3.4) |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Участок вольт-амперной ха |
|||||||||||||||||
ба) |
|
|
|
рактеристики, |
|
следующий |
не |
|||||||||||
|
|
|
|
посредственно за |
участком, со |
|||||||||||||
|
|
|
|
ответствующим |
обратному |
не |
||||||||||||
|
|
|
|
проводящему состоянию, на ко |
||||||||||||||
|
|
|
|
тором |
происходит |
увеличение |
||||||||||||
|
|
|
|
обратного |
|
тока |
до |
значения, |
||||||||||
|
|
|
|
превышающего |
заданное |
(рнс. |
||||||||||||
|
|
|
|
3.4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32
Термин
Напряжение в за крытом состоянии
Напряжение пере ключения
Неповторяющееся импульсное напряжеиие в закрытом состоянии (неповто ряющееся напря жение)
Повторяющееся импульсное на пряжение в закрытом состоянии (повто ряющееся напряже ние)
Импульсное рабочее напряжение в закрытом состоянии (рабочее на пряжение)
Постоянное напряже ние в закрытом состоя нии
Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии
Импульсное напряже ние в открытом состоя нии (прямое падение на пряжения)
Пороговое напряжение
Обозначение
VD(Va,3,c)
^(ВО)(^пер)
U DS M (Vh ^
VDRM(Ua)
VDWM(Uр)
VD(^пост)
(duDldt)cri, lW A W J
VT M (Vai0,c)
и ПТО)(Щ)
Продолжение табл. 3.3
Определение
Анодное напряжение, когда тиристор находится в закрытом состоянии
Анодное напряжение в точке переключения
Наибольшее мгновенное зна чение любого неповторяющегося переходного напряжения в закрытом состоянии, при кладываемого к тиристору
Наибольшее мгновенное зна
чение |
напряжения |
в закры |
том |
состоянии, прикладывае |
|
мого |
к тиристору, |
включая |
все повторяющиеся |
напряже |
ния, но исключая все неповто ряющиеся напряжения
Наибольшее мгновенное зна чение напряжения в закрытом состоянии, прикладываемого к тиристору, исключая все повто ряющиеся напряжения
Напряжение в закрытом со стоянии с постоянным значе нием
Наибольшее значение скорости нарастания напряжения, которое в определенных усло виях не вызывает переключения тиристора из закрытого состоя ния в открытое
Наибольшее мгновенное зна чение напряжения в открытом состоянии, обусловленное током в открытом состоянии задан ного значения
Значение напряжения в откры том состоянии, определяемое точкой пересечения линии пря молинейной аппроксимации ха рактеристики открытого состоя ния с осью напряжения
П р и м е ч а н и е . Обратное напряжение, повторяющееся импульсное обрат* ное напряжение, неповторяющееся импульсное обратное напряжение, импульсное рабочее обратное напряжение, постоянное обратное напряжение (обозначения и определения — см. табл. 3.2).
Вольт-ампериая харак |
Функция, выражающая зави |
теристика управляющего |
симость тока управления от |
электрода |
напряжения управления |
2 О. Г. Чебовский и др. |
33 |
Термин
Прямое напряжение на управляющем электроде
Отпирающее напряже ние
Неотпирающее напря жение
Импульсное прямое на пряжение на управляю щем электроде
Обозначение
«FC ("у)
0 с г(1/у,о)
Усй( ^ . н)
VFCu(Vy max)
Обратное напряжение на управляющем элек троде
Импульсное обратное напряжение на управ ляющем электроде
Ток в закрытом состоя нии (ток утечки)
Ток переключения
Повторяющийся им пульсный ток в закрытом с о с т о я н и и (ток утечки)
URG («у обр)
URGM ( Uy>0брлдо)
*£* Оа, з, с)
ЧвО) (Aiep)
^DRAf (/а з с)
Ток удержания
Ток включеяия
Ток в открытом состоя нии (прямой ток)
Средиий ток в откры том состоянии (средний прямой ток)
(^удерж)
о, с)
' TAV(h, о, с)
Продолжение табл 3 3
Определение
Положительное напряжение между выводами управляющего электрода и катода
Напряжение управления, не обходимое для того, чтобы протекал отпирающий ток
Наибольшее напряжение управления, которое ие переклю чает тиристор из закрытого состояния в открытое при
иА = UDRM
Наибольшее мгиовеииое зна чение прямого напряжения иа управляющем электроде, вклю чая все переходные напряжения Отрицательное напряжение между выводами управляющего
электрода и катода Наибольшее мгновенное зна
чение обратного напряжения на управляющем электроде
Анодный ток, когда тиристор находится в закрытом состоянии Анодный ток в точке переклю
чения Ток в закрытом состоянии,
обусловленный повторяющимся импульсным напряжением в за крытом состоянии
Наименьший анодный ток, необходимый для поддержания тиристора в открытом состоя нии (рис 3 4)
Наименьший анодный ток, необходимый для поддержания тиристора в открытом состоя нии непосредственно после пере ключения из закрытого состоя ния в открытое после прекра щения отпирающего сигнала
Анодный ток, когда тиристор находится в открытом состоя-
НИИ
Значение тока в открытом состоянии, усредненное по всему периоду
П р и м е ч а н и е Для макси мально допустимого среднего тока в открытом состоянии при меняется термин «предельный ток»
34
Термин
Действующий ток в от крытом состоянии (дей ствующий прямой ток)
Критическая скорость нарастания тока в от крытом состоянии (мак симально допустимая скорость нарастания то ка)
Ток перегрузки в от крытом состоянии (ток рабочей перегрузки)
Ударный неповторяю щийся ток в открытом состоянии (ударный ток)
Защитный показатель
Обратный ток
Повторяющийся им пульсный обратный ток (обратный ток)
Ток обратного восста новления
Резистивный обратный ток
Прямой ток управляю щего электрода (ток уп равления)
Отпирающий ток
Обозначение
?TRMS (^действ)
(diTldt)cr,i
[(dtldl)m„xl
!T(.OV)(!p, п )
?TSM (^удар)
J l 2 Л
*RОобр)
fjlRM (Л>бр)
11г0о)
'ТО ('у)
1ст(]у, о)
Продолжение табл 3 3
Определение
Действующее значение тока в открытом состоянии за весь период
Наибольшее значение скорости нарастания тока в открытом состоянии, которую тиристор может выдержать без повреж дения
Ток открытого состояния, ко торый при постоянном проте кании вызвал бы превышение максимально допустимой тем пературы перехода, но который ограничен во времени так, что эта температура не превышается
Ток открытого состояния, при протекании которого превы шается максимально допусти мая температура перехода, но который, как предполагается, во время срока службы тири стора появляется редко с огра ниченным числом повторений я вызывается необычными про цессами в схеме (например, ава риями)
Значение временного интегра ла от квадрата ударного тока в открытом состоянии
Анодный ток, когда тиристор находятся в непроводящем со стоянии
Обратный ток, обусловлен ный повторяющимся импульс ным обратным напряжением
Диодный ток, протекающий во время обратного восстанов ления
Анодный ток, протекающий после окончания времени об ратного восстановления
Ток управляющего электрода при прямом напряжении на управляющем электроде
Наименьший ток управляю щего электрода, необходимый для переключения из закрытого состояния в открытое при иЛ = 12 В
2* |
35 |
Термин
Неотпирающий ток
Обратный ток управ ляющего электрода
Дифференциальное со противление в открытом состоянии (динамическое сопротивление)
Средняя мощность по терь в открытом состоя нии
Мощность потерь в обратном непроводящем состоянии
Мощность потерь при включении
Мощность потерь при выключении
Мощность потерь на управляющем электроде (мощность потерь в це пи управления)
Время включения
Обозначение
?GD (/у, н, о)
lRG Оу, обр)
гГ (Яд)
PT(AV)(Pi,о,с)
PR P Обр)
РТТ(Рвк)
pRQ(p»)
рв ( ру)
tgt (*вк)
Продолжение табл. 3.3
Определение
Ток управляющего электрода при неотпирающем напряжении на управляющем электроде
Ток управляющего электрода при обратном напряжении иа управляющем электроде
Значение сопротивления, оп ределяемое по наклону линии прямолинейной аппроксимации характеристики открытого со стояния
Произведение мгновенных значений тока и напряжения в открытом состоянии, усред ненное по всему периоду
Мощность потерь, обуслов ленная током в обратном не проводящем состоянии
Мощность потерь в тиристоре при его переключении с опре деленного напряжения в закры том состоянии на определенный ток в открытом состоянии
Мощность потерь в тирис торе при его переключении с определенного тока в открытом состоянии на определенное об ратное напряжение
Мощность потерь, обуслов ленная током управления
Интервал времени, в течение которого тиристор переклю чается из закрытого состояния в открытое при наличии от пирающего импульса управле ния
П р и м е ч а н и е . Обычно вре мя включения измеряется от момента, когда импульс управ ления достигает 10 % наиболь шего значения, до момента, когда анодное напряжение пони жается до 10 % начального зна чения (рис. 3.5)
36
Термин Обозначение
Время задержки |
tgd(*з) |
Время нарастания |
V (гн) |
Время выключения
Продолжение табл. 3.3
Определение
Интервал времени между мо ментом, когда импульс управле ния достигает 10 % наибольшего значения, и моментом, когда анодное напряжение понижается до 90 % начального значения, при переключении тиристора с помощью отпирающего им пульса управления из закрытого состояния в открытое (рис. 3.5)
Интервал времени между мо ментом, когда анодное напряже
ние понижается до 90 % своего начального значения, и момен
том, когда оно достигает 10% начального значения, при пере ключении тиристора с помо щью отпирающего импульса управления из закрытого состояния в открытое (рис. 3.5)
Наименьший интервал вре мени между моментом, когда анодный ток после внешнего переключения основных цепей понизился до нуля, и моментом, в который определенное анодное напряжение проходит через нуль без переключения тиристора (рис. 3.6)
П р и м е ч а н и е . Определения и обозначения времени обратного вос становления, времени запаздывания обратного напряжения, времени спада обратного тока, заряда восстановления, заряда запаздывания и остаточного заряда аналогичны определениям и обозначениям этих параметров для диодов (см. табл. 3.2),
|
Таблица 3.4. Термины для симметричных тиристоров |
|
|||||
^Термин |
* |
Обозначение |
|
Определение |
|
||
Основные выводы |
|
Ml, М2( - ) |
Два |
вывода, |
через |
которые |
|
|
|
|
|
протекает основной ток |
|||
Основное |
напряжение |
UM ( - ) |
Напряжение |
между |
основны |
||
|
|
|
|
ми выводами (рис. 3.7) |
|||
Основной |
ток |
|
1м< >М ( - ) |
Ток, |
протекающий |
через ос |
|
|
|
|
|
новные |
выводы |
|
37
|
|
|
|
Продолжение табл. 3.4 |
|||
Термин |
Обозначение |
|
Определение |
|
|||
Критическая скорость |
(d u D \ |
Наибольшее |
значение |
скоро |
|||
V л"у™ "’ |
|||||||
нарастания |
коммутаци- |
сти нарастания основного на- |
|||||
онного напряжения (мак- |
[ 7 < М 1 |
пряжения, которое непосредст- |
|||||
симально |
допустимая |
венно |
после |
нагрузки |
током |
||
L \ л л ] |
|||||||
скорость нарастания на |
в открытом состоянии в проти |
||||||
|
|||||||
пряжения после комму |
|
воположном направлении не вы |
|||||
тации) |
|
|
зывает |
переключения симмет |
|||
|
|
|
ричного тиристора из закрытого |
||||
|
|
|
состояния в открытое (рис. 3.8) |
П р и м е ч а н и е . Определения остальных параметров те же, что и для тиристоров (табл. 3.3), где вместо слова «анодный (-ое, -ая)» следует употреблять «основной (-ое, -ая)».
Рис. 3.7. Вольт-ампериые характеристики симметричного тиристора:
а —вольт-амперная характеристика при отсутствии тока управления; б — вольт-ампериая характеристика при наличии тока управления; 1 —характе ристика открытого состояния; 2 —характеристика закрытого состояния; 3 — область отрицательного дифференциального сопротивления; 4 —точка пере ключения; 5 —ток удержания; 6 —прямолинейная аппроксимация характерис тики открытого состояния; 7 —пороговое напряжение С/дго); 8 —напряжение переключения С!(ВО)\ 9 —ток переключения
Рис. 3.8. К определению термина (duDldi)com
38
Необходимо обратить внимание на то, что в отличие от тиристо
ров, |
где |
ударный неповторяющийся |
ток |
в открытом |
состоянии |
||
Ттш —это |
одиночный полусинусоидальный |
импульс |
длительностью |
||||
10 |
мс, для |
симметричного тиристора |
ITSM —это |
две |
полуволны |
||
тока разной |
полярности каждая длительностью 10 |
мс, |
следующие |
друг за другом с частотой 50 Гц. Кроме того, следует иметь в виду, что тепловые сопротивления симметричного тиристора изме ряются на переменном токе, а не на постоянном, как для тиристоров. Тепловые сопротивления на постоянном токе даются как информа ционные параметры для случая работы симметричного тиристора в режиме реверсивного контактора (при односторонней проводимости).
Таблица 3.5. Обозначения параметров тиристоров-диодов
Термин
Напряжение в обратном проводящем состоянии Пороговое напряжение в обратном проводящем состоянии Импульсное напряжение в обратном проводящем состоя-
НИИ Ток в обратном проводящем состоянии
Средний ток в обратном проводящем состоянии Действующий ток в обратном проводящем состоянии Постоянный ток в обратном проводящем состоянии Повторяющийся импульсный ток в обратном проводя-
щем состоянии Ток перегрузки в обратном проводящем состоянии
Ударный неповторяющийся ток в обратном проводящем состоянии
Дифференциальное сопротивление в обратном проводящем состоянии
Мощность потерь в обратном проводящем состоянии Время прямого восстановления Заряд прямого восстановления
Обозначение
“R
URITO)
U R M
tR
IR A V
IR R M S
!R
I R R M
IR(OV)
IR SM
rR
PRPR tdr Qdr
П р и м е ч а н и е . Тиристоры-дноды характеризуются также, аналогично симметричным тиристорам, термином «критическая скорость нарастания ком мутационного напряжения».
Поскольку тиристор-диод представляет собой как бы парал лельное соединение тиристора, не проводящего в обратном направ лении, и диода, включенного таким образом, что он проводит ток в направлении, когда к тиристору приложено обратное напряжение, то характеризующие параметры те же, что у тиристора, когда про текает прямой ток, и диода при проводящем состоянии, когда про текает обратный ток. В последнем случае вместо термина «прямое направление», применяемого для диода, применяется термин «обрат ное проводящее состояние». Обозначения параметров тиристоровдиодов для обратного проводящего состояния приведены в табл. 3.5, вольт-амперная характеристика —на рис. 3.9.
39
Рис. 3.9. Основная характеристика ти |
|
ристора, проводящего в обратном на |
|
правлении: |
|
а — вольт-амперная характеристика, со |
|
ответствующая нулевому току управ |
|
ляющего электрода, |
б — вольт-ампер |
ная характеристика, |
соответствующая |
текущему прямому току управляющего электрода; 1 —характеристика открыто
го состояния, |
2 —характеристика |
за |
||
крытого |
состояния; 3 —характеристика |
|||
обратного проводящего состояния, 4 — |
||||
область |
отрицательного дифференци |
|||
ального сопротивления; 5 — точка переключения; |
б — ток |
удержания; |
7 — |
|
прямолинейная аппроксимация характеристики |
открытого |
состояния; |
8 — |
прямолинейная аппроксимация характеристики обратного проводящего
состояния; |
9 —пороговое |
напряжение |
С^дгО)» 70 —пороговое напряжение |
в обратном |
проводящем |
состоянии; |
11 —напряжение переключения U(BO)> |
|
|
12 —ток переключения |
Таблица 3 6. Обозначение параметров силовых транзисторов
|
|
Термин |
|
|
Обозначение |
Максимально допустимый постоянный ток коллектора |
|
||||
Максимально допустимый импульсный ток коллектора |
1см |
||||
Максимально допустимый постоянный ток базы |
|
h |
|||
Максимально допустимый импульсный ток базы |
|
1вм |
|||
Максимально |
допустимое |
постоянное |
напряжение |
коллек- |
и СЕ |
тор —эмиттер |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
Максимально |
допустимое |
импульсное |
напряжение |
коллек- |
UСВО |
тор —база |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение |
насыщения |
коллектор —эмиттер |
|
иСЕт1 |
|
Максимально допустимое напряжение |
эмиттер —база |
UЕВ |
|||
Статический |
коэффициент |
передачи тока |
|
>Ч\Е |
|
Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощ- |
Рс |
||||
иость коллектора |
|
|
|
|
|
Тепловое сопротивление переход—корпус |
|
Rfhjc |
|||
Время включения |
|
|
|
ton |
|
Время выключения |
|
|
|
•off |
|
Эффективная эквивалентная температура перехода |
|
Tj |
|||
Эмиттер |
|
|
|
|
£ |
База |
|
|
|
|
в |
Коллектор |
|
|
|
|
с |
40