14.2. Переходные процессы при открывании и закрывании тиристора

Открываниетиристора при подаче импульса тока управления происходит с некоторой задержкой. Полным временем включенияt_вклназывается время, за которое напряжение между анодом и катодом тиристора уменьшается до 0,1 начального значения. Оно состоит из времени задержки и времени нарастания

. (14.4)

В течение времени задержки t_зв области базы р₃происходит накопление зарядов, необходимых для развития регенеративного процесса. Время задержки зависит от величины тока управления и сопротивления управляющего электрода. Примерный график зависимости времени задержки от величины тока управления представлен на рис. 14.7. Как следует из приведённого графика, для уменьшения времени задержки ток управления следует выбирать не менее тока спрямления.

Рис. 14.7. График зависимости времени задержки от величины тока управления

Время нарастания зависит от типа тиристора и от характера сопротивления во внешней цепи (чисто активное или активно-индуктивное), поэтому оно может составлять до 15 мкс. Для надёжного открывания тиристора длительность импульса управления должна быть больше времени включения, поэтому t_и.упр= 20…50 мкс.

Закрываниене запираемого тиристора происходит при изменении полярности напряжения во внешней цепи или при снижении прямого тока до величины, меньшей тока удержания. График переходного процесса при закрывании тиристора представлен на рис. 14.8.

Рис. 14.8. График переходного процесса при закрывании тиристора

Закрывание сопровождается переходным процессом, так как в открытом состоянии полупроводниковая структура тиристора насыщена свободными носителями зарядов, и необходимо время для их рассасывания (в переходах П1 и П3) и рекомбинации (в переходе П2). Если процесс рекомбинации зарядов не закончился, а полярность напряжения во внешней цепи вновь изменилась, тиристор самопроизвольно откроется.

Здесь t₁– время рассасывания зарядов в области переходов П1 и П3;t_ВО– время полного восстановления обратного сопротивления переходов П1 и П3;t_Р– время рекомбинации зарядов в переходе П2.

Полное время выключения (закрывания) тиристора

, (14.5)

и оно в 3…10 раз больше времени включения. С повышением температуры время выключения возрастает.

14.3. Влияние скорости нарастания прямого напряжения на работу тиристора

Величина напряжения между анодом и катодом, при котором происходит самопроизвольное открывание тиристора без подачи управляющего импульса, зависит от скорости нарастания этого напряжения. Такое явление называется «эффект ».

Увеличение скорости нарастания снижает напряжение включения. Причиной снижения является ёмкостный ток перехода П2. Время протекания ёмкостного тока равно длительности фронта импульса анодного напряжения, а величина тока тем больше, чем больше скорость нарастания этого напряжения . Ёмкостный ток увеличивает коэффициенты передачи₁и₂, и может спровоцировать регенеративный процесс открывания тиристора.

«Эффект » может оказать существенное влияние на работу схемы с тиристорами, когда напряжение во внешней цепи имеет импульсный характер.

14.4. Классификация и система условных обозначений

Классификация тиристоров основана на разделении их по принципу действия, назначению, основным параметрам и конструктивному исполнению и находит отражение в системе условных обозначений. В соответствии с ГОСТ 10862-72 применяется семизначный буквенно-цифровой код.

К

У

2

0

1

А

-

Первый элемент обозначает полупроводниковый материал, из которого изготовлен тиристор: 2 или К – кремний (тиристоры изготавливают из соединений на основе кремния).

Второй элемент – подкласс. Н – динистор (диодный тиристор);

У – тиристор (триодный тиристор).

Третий элемент – число, указывающее мощность и назначение:

1 – тиристоры диодные и не запираемые триодные малой мощности (I_пр.ср< 0,3 А);

2 – тиристоры не запираемые триодные средней мощности (0,3  I_пр.ср  10 А);

3 – тиристоры запираемые триодные малой мощности (I_пр.ср< 0,3А);

4 – тиристоры запираемые триодные средней мощности (0,3  I_пр.ср  10А);

5 – тиристоры триодные симметричные не запираемые малой мощности (I_пр.ср< 0,3 А);

6 – тиристоры триодные симметричные не запираемые средней мощности (0,3  I_пр.ср  10 А);

Четвёртый и пятый элементы – число, указывающее порядковый номер разработки от 01 до 99.

Шестой элемент – буква, указывающая разновидность основных параметров.

Например, КУ201А– кремниевый триодный тиристор средней мощности, с сочетанием параметров А (максимально допустимое напряжение в закрытом состоянии и максимально допустимое обратное напряжение = 25 В).

Более подробные сведения о тиристорах приведены в литературе [4, 9].

Контрольные вопросы

1. В чём отличие динистора и тиристора?

2. Поясните принцип работы динистора. От чего зависит напряжение включения?

3. Что такое ток удержания?

4. Нарисуйте вольтамперную характеристику динистора.

5. Как влияет ток управления на вольтамперную характеристику тиристора? Что такое ток управления спрямления?

6. Поясните суть переходного процесса при открывании тиристора. Какова должна быть длительность импульса тока управления?

7. Поясните суть переходного процесса при закрывании тиристора. Почему время закрывания больше времени открывания?

8. По каким признакам классифицируют тиристоры?

9. Расшифруйте условное обозначение КУ202М.

10. Как влияет скорость нарастания напряжения в цепи анода на работу тиристора?