4.14. Тиристоры

Тиристоры – это электрически управляемые элементы, особенностью которых является работа только в ключевом режиме. Наиболее предпочтительным является применение тиристоров в силовых регуляторах переменного напряжения. В силу низкого быстродействия и сложной схемы управления в информационной электронике тиристоры практически не применяются. В силовой электронике они тоже заменяются более простыми в управлении МДП-транзисторами. Схематическое устройство тиристора изображено на рис. 4.42 и функционально может быть представлено в виде соединенных в кольцо двух транзисторовp-n-р- иn-p-n-типа.

Если между анодом (А) и катодом (К) приложено положительное напряжение, то обе транзисторные структуры оказываются в активном усилительном режиме. Транзисторы соединены так, что ток коллектора одного из них является током базы другого, и наоборот. Благодаря усилительным свойствам даже кратковременное задание тока базы одному транзистору через управляющий элемент (УЭ) приводит к лавинообразному нарастанию тока в этой кольцевой структуре. В результате оба транзистора оказываются в насыщении, а сопротивление участка анод-катод снижается до минимально возможной величины. Войдя в насыщение, транзисторы теряют усилительные свойства и теряют управляемость – запереть их воздействием на УЭ невозможно.

Запирание транзистора теперь возможно только за счет смены полярности напряжения анод-катод на противоположную. При знакопеременном источнике отключение происходит автоматически каждую отрицательную полуволну. Поэтому наиболее удобно использовать тиристор в качестве регуляторов знакопеременного напряжения промышленной сети.

а б

Рис. 4.42. Условное графическое изображение тиристора: а– схематическое;б – функциональное

Н а рис. 4.43 приведена схема тиристорного регулятора и временные диаграммы, поясняющие процесс регулировки количества энергии в нагрузке за счет изменения временного положения импульса тока управления.

Рис. 4.43. Схема тиристорного регулятора переменного напряжения (а) и временные диаграммы, поясняющие принцип время-импульсного (фазового) регулирования (б)

Для регулирования в течение каждой полуволны знакопеременного источника применяются симисторы(симметричные тиристоры), конструкция которых в упрощенном варианте представляет встречно-параллельное соединение двух тиристоров с общим управляющим электродом.

Импульсный характер тока управления тиристора обеспечивает низкое среднее значение мощности управления, но МДП-структуры и по этому параметру превосходят тиристоры.

4.15. Элементы оптоэлектроники

Оптоэлектронные приборы – это приборы, чувствительные к электромагнитному излучению в видимой, инфракрасной или ультрафиолетовой области спектра. На рис. 4.44 приведены длины волн и частоты, соответствующие различным областям излучения.

Основными элементами оптико-электронного прибора являются:

1. управляемые источники излучения и приборы на их основе – индикаторы для визуального отображения информации, устройства связи и передачи информации;

2. приемники излучения – предназначены для преобразования оптического излучения в другие виды энергии.

По виду энергии, в которую преобразуется оптическое излучение, приемники делятся на фотоэлектрические, тепловые, люминесцентные и фотохимические.

Фотоэлектрическиепредназначены для преобразования световой энергии в электрическую с целью:

1. фотосчитывания, преобразования изображения в электрический сигнал;

2. получения информации о физических величинах – оптоэлектронные датчики температуры, влажности, перемещения и т. д.;

3. прямого преобразования световой энергии в электрическую (солнечные батареи);

4. построения запоминающих устройств;

5. передачи и обработки информации.