Лабораторная работа №4

Лабораторная работа №4

Исследование тиристоров

Цель работы: приобрести навыки снятия ВАХ тиристоров.

Программное обеспечение: программный пакет Electronics Workbench Multisim.

I. Краткие теоретические сведения

Тиристор - прибор, содержащий четыре чередующихся слоя полупроводника с проводимостью n- и p- типа.

Различают 3 вида тиристоров:

1) динисторы или диодные тиристоры, у которых имеются выводы лишь от катода и анода. Они содержат три p-n перехода: два эмиттерных по краям и один коллекторный посередине;

2) тринисторы или триодные тиристоры, - приборы с тремя выводами: от катода, анода и базы (управляющего электрода);

3) тетродные тиристоры - приборы с четырьмя выводами: от катода, анода и двух баз (две базы управляющие).

Рисунок 1 – Схема включения тринистора Рисунок 2 – ВАХ тиристора

- Uа – анодное напряжение;

- Iа – анодный ток;

- Iупр – управляющий ток;

- Rн – сопротивление нагрузки;

- Uвкл – напряжение включения;

- Iвкл – ток включения;

- Uуд – напряжение удержания;

- Iуд – ток удержания.

Тиристор является ключевым прибором, имеющим два устойчивых состояния: «закрыто» и «открыто».

Как только анодное напряжение Uа тиристора достигает значения Uвкл, происходит резкое возрастание анодного тока Iа. Коллекторный переход насыщается инжектированными в область баз носителями заряда. Сопротивление этого перехода и падение напряжения на нем резко уменьшаются, тиристор переходит в неустойчивый режим, характеризующийся уменьшением падения напряжения при возрастании анодного тока, что соответствует отрицательному дифференциальному сопротивлению тиристора (этот участок показан штриховкой на рисунке 2). Далее тиристор скачком переходит в режим, при котором резко уменьшается его сопротивление и падение напряжения на нем.

Ток Iупр управляет током Iа и Uа.

II. Ход работы

1. Получить вариант задания у преподавателя.

2. Запустить Multisim и собрать схему по рисунку 3.

Рисунок 3 – Схема включения тиристора

Таблица 1 – Элементы схемы на рисунке 3

Элемент	Group	Family	Component	Обозначение
Тиристор D1	Diodes	SCR	(по варианту)
Переменные резисторы R1, R4	Basic	BASIC_VIRTUAL	POTENTIOMETER_VIRTUAL

Резисторы R1 и R2, а также R4 и R5 в данной схеме служат делителями напряжения.

Сопротивление переменных резисторов R1 и R4 можно изменять с помощью клавиш, которые на схеме изображены возле слова Key. Чтобы увеличить сопротивление резистора, необходимо нажать указанную клавишу (например, A или B). Уменьшить сопротивление можно, используя комбинацию клавиш Shift+Key (например, Shift+A или Shift+B). При этом необходимо предварительно переключить раскладку клавиатуры на английскую. Задать клавишу, по которой будет изменяться сопротивление; изменить шаг или номинальное сопротивление переменного резистора можно на вкладке Value после двойного щелчка по переменному резистору.

При установке вольтметров и амперметров обратите внимание на полярность выводов, которая указывается зелёными значками «+» и «–» рядом с соответствующим выводом.

Чтобы зеркально перевернуть элемент, необходимо щёлкнуть на нём правой кнопкой мыши и выбрать Flip Horizontal или Flip Vertical.

3. Установить сопротивление обоих переменных резисторов на 0%.

4. Запустить схему. Замкнуть ключ J1.

5. Повышая сопротивление резистора R1, снять токи и напряжения, протекающие в тиристоре. Результаты записать в таблицу 2.

Таблица 2 – Исследование влияния Uа на Iа

R1	R4	Iупр, мА	Uа, В	Iа, мА
30%	0%
50%	0%
70%	0%
90%	0%
92%	0%
94%	0%
96%	0%
98%	0%
100%	0%

6. Уменьшая сопротивление резистора R1, проверить, будут ли отличаться напряжения и токи в схеме от данных, полученных в задании 5.

7. По данным из задания 5 построить график зависимости анодного тока тиристора от анодного напряжения. Сделать вывод о влиянии напряжения, поступающего от источника питания, на анодное напряжение и анодный ток тиристора; а также о максимальном напряжении, которое может падать между анодом и катодом тиристора в данной схеме.

8. Установить значение сопротивления резистора R1 на уровне 90%.

9. Постепенно увеличивая сопротивление резистора R4, снять токи и напряжения, протекающие в схеме. Результаты записать в таблицу 3. Отметить, при каком управляющем токе в схеме анодный ток тиристора необратимо изменяется.

Таблица 3 – Исследование влияния Iупр на Uа и Iа

R1	R4	Iупр, мА	Uа, В	Iа, мА
90%	40%
90%	55%
90%	70%
90%	85%
90%	90%
90%	100 %

10. Уменьшая сопротивление резистора R4, проверить, будет ли изменяться Iа. Сделать вывод о влиянии управляющего тока на анодный ток и анодное напряжение.

11. Установить сопротивление R4 на уровне 80%. Разомкнуть ключ J1 и вновь замкнуть. Посмотреть, как при этом изменятся анодный ток и напряжение.

III. Контрольные вопросы

1. Чему равно напряжение включения используемого в вашем варианте тиристора?

2. Чему равен ток включения используемого в вашем варианте тиристора?

3. Как закрыть тиристор, открытый управляющим током?

IV. Содержание отчёта

1. Название и цель работы

2. Схема измерений (п. 2)

3. Таблицы с результатами измерений (п. 5, 9)

4. Графики полученной ВАХ (п. 7)

5. Ответы на контрольные вопросы

6. Выводы (п. 7, 10)