12.4 Параметры тиристоров

Параметры тиристоров описывают свойства прибора и определяют области его применения. В системе параметров различают предельно допустимые, по ним определяют возможность использования прибора в конкретной ситуации. При превышении даже одного из предельных значений возможен выход прибора из строя. Обычно эти предельные параметры рассчитываются, исходя из конструкции прибора. Характеризующие параметры измеряются прямо или косвенно, они определяют свойства приборов и контролируются в процессе производства. Параметры подразделяются на статические и динамические.

Статические - описывают свойства тиристоров в одном из статических состояний: высокой проводимости или низкой проводимости. Динамические - характеризуют процесс переключения, т.е. переход из состояния низкой проводимости в состояние высокой проводимости и, наоборот, переход из состояния высокой проводимости в состояние низкой проводимости.

12.4.1 Статические параметры тиристоров

Рассмотрим работу тиристора в качестве ключа, который коммутирует последовательно включенную активную нагрузку (рисунок 12.8,а).

Рисунок 12.8 - Схема включения тиристора (а);

к определению статических состояний тиристора (b)

Для определения состояний тиристора построим нагрузочную прямую, отображающую свойства активной нагрузки. Нагрузочная прямая строится по двум точкам в соответствии с уравнением

(12.8)

при положительных и отрицательных значениях Е. Точки пересечения нагрузочной прямой с вольт-амперной характеристикой дают возможные статические состояния тиристора (рисунок 12.8, b).

Точка А – тиристор закрыт, анодный ток очень мал, практически все напряжение приложено к тиристору в прямом направлении , может достигать нескольких тысяч вольт.

Точка В – соответствует открытому состоянию тиристора; анодное напряжение мало (обычно не более 2…2.5 В), а анодный ток может достигать нескольких тысяч ампер.

Точка С - находится на участке с отрицательным динамическим сопротивлением и является неустойчивой.

Точка D соответствует обратному включению тиристора (Е<0).

Статические параметры тиристора описывают статические состояния, которые определены по вольт-амперной характеристике.

Состояние высокой проводимости (точка В) аналогичню открытому состоянию диода, вольт-амперная характеристика имеет вид, показанный на рис. 9.

Рисунок 12.9 - Вольт-амперная характеристика тиристора

в состоянии высокой проводимости

Характеристика тиристора, как и диода аппроксимируется прямой

. (12.9)

Аппроксимирующая прямая проводится через точки ,,.

-максимально допустимое среднее значение тока, длительное время протекающего через тиристор в открытом состоянии. Основной нормирующий показатель, численное значение которого входит в обозначение тиристора.определяется расчетным путем из предельной температуры кристалла при протекании через прибор однополупериодного тока частотой 50 Гц.

Принятая аппроксимация позволяет легко определить импульсное падение напряжения на тиристоре при протекании импульсного тока, близкого к предельному , амплитудное значение которого при однополупериодной форме равно

. (12.10)

Значениеявляется классификационным параметром, по которому тиристоры подразделяются на тиристоры с малыми и большими прямыми напряжениями.

Состояния низкой проводимости точки А и D (рисунок 12.10). В этих точках тиристор должен выдерживать подводимые напряжения. Он не должен самопроизвольно переходить в состояние высокой проводимости или пробоя.

Рисунок 12.10 - Вольт-амперная характеристика тиристора

в состоянии низкой проводимости

В состоянии низкой проводимости нормируются следующие величины:

- максимально допустимое рабочее импульсное напряжение. Это наибольшее мгновенное значение напряжения, прикладываемое к тиристору в непроводящем состоянии, исключая повторяющиеся и неповторяющиеся импульсные напряжения. Напряжение определяется питающей сетью без учета переходных процессов в цепях.

- максимально допустимое повторяющееся импульсное напряжение. Это наибольшее мгновенное значение напряжения, прикладываемое к тиристору в непроводящем состоянии, исключая неповторяющиеся импульсные напряжения. Эти напряжения возникают за счет переходных процессов, возникающих при коммутации токов. Они появляются с частотой цепи.

- максимально допустимое неповторяющееся импульсное напряжение. Это наибольшее мгновенное значение напряжения, прикладываемое к тиристору в непроводящем состоянии. Их появление хаотично, интервал между ними может быть до нескольких секунд. Они появляются в результате кратковременных перенапряжений в питающей сети, вызванных, например, грозовыми разрядами, аварийными отключениями и другими внештатными ситуациями.

На временной диаграмме, показанной на рисунке 12.11, видны различия в определении максимально допустимых импульсных напряжений.

Перечисленные параметры связаны неравенствами:

для прямой ветви закрытого тиристора ,

для обратной ветви тиристора .

Обычно для тиристоров ,.

Рисунок 12.11 - К определению максимально допустимых

импульсных напряжений

Напряжение определяет класс тиристора по напряжению. Выделено 50 классов.=Кл*100. Например, если тиристор 7 класса по напряжению, то=700 В.