Тема 3. Тиристоры и оптроны

1. Назначение, устройство, принцип действия, принцип включения, основное свойство, виды, уго тиристоров

2. Назначение, устройство, принцип действия, принцип включения, основное свойство, виды, уго оптронов

I. Тиристор – полупроводниковый прибор, имеющий три p-n-перехода и три вывода: анод (А), катод (К), управляющий электрод (Уэ).

*Анод – это вывод крайней «p1»-области;

*Катод-это вывод крайней «n2»-области;

*Управляющий электрод-это вывод средней области.

Рис.40

Уэ

+

Принцип включения:

На аноде (А) плюс на катоде (К) минус – прямое включение (Uпр.); p-n-переход управляющего электрода (Уэ) включается в прямом направлении.

Работа

а) Ключ S разомкнут, Uпр увеличивается от 0 до Uвкл., при этом p-n-переходы П₁, П₃ – открытый (прямое включение), П₂ – закрытый (обратное включение), поэтому ток нагрузки Iн = Iа (ток анода) очень мал – тиристор закрыт.

б) Ключ S – разомкнут, при Uпр = Uвкл, происходит пробой p-n-перехода П2, Iн определяется Rн – тиристор открывается.

в) Ключ S замкнут, под действием источника Еу электроны из области n2 входят в область p2 и способствуют пробою p-n-перехода П₂. В результате тиристор открывается при меньшем напряжении включения.

Чем больше ток управления Iу, тем Uвкл меньше.

Основное свойство тиристора:

Тиристор имеет три устойчивых состояния:

1. При обратном включении (А «-», К «+») тиристор всегда закрыт;

2. При прямом включении, если U пр. увеличивается от 0 до U вкл., тиристор закрыт;

3. При U пр.= U вкл. тиристор открывается.

Тиристор закрывается, если ток анода Iа станет меньше тока удержания (Iа < Iа уд).

Например, тиристор закрывается при Uа = 0.

Тиристоры применяются:

• в качестве бесконтактных реле;

• в управляемых выпрямителях (регулирует I и U);

• в тиристорных приводах управляющих работой электрических двигателей;

• в инверторах – преобразователях постоянного тока в переменный ток и наоборот.

Виды и уго тиристоров (условные графические обозначения)

1. незапираемый тиристор с управлением по катоду

Рис.41

2. незапираемый тиристор с управлением по аноду

Рис.42

3. Запираемый тиристор с управлением по катоду

Рис.43

4. Запираемый тиристор с управлением по аноду

Рис.44

5. Тиристор без управляющего электрода - динистор

Рис.45

6. Симметричный тиристор – симистор

Рис.46

Симистор – проводит одинаково ток и при прямом и при обратном включении, в отличии от тиристора который выпрямляет ток.

Симистор

   Симистор - полупроводниковый прибор, который широко используется в системах, питающихся переменным напряжением. Упрощенно он может рассматриваться как управляемый выключатель. В закрытом состоянии он ведет себя как разомкнутый выключатель. Напротив, подача управляющего тока на управляющий электрод симистора ведет к переходу его в проводящее состояние. В это время симистор подобен замкнутому выключателю.

   При отсутствии управляющего тока симистор во время любого полупериода переменного напряжения питания неизбежно переходит из состояния проводимости в закрытое состояние.

   Кроме работы в релейном режиме в термостате или светочувствительном выключателе, разработаны и широко используются системы регулирования, функционирующие по принципу фазового управления напряжением нагрузки, или, другими словами, плавные регуляторы.

Структура симистора

   Симистор можно представить двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно. Он пропускает ток в обоих направлениях. Структура этого полупроводникового прибора показана на рис. 8. Симистор имеет три электрода: один управляющий и два основных для пропускания рабочего тока.

Рис.8. Структура симистора

Функционирование симистора

   Симистор открывается, если через управляющий электрод проходит отпирающий ток или если напряжение между его электродами А1 и А2 превышает некоторую максимальную величину (на самом деле это часто приводит к несанкционированным срабатываниям симистора, происходящим при максимуме амплитуды напряжения питания).

   Симистор переходит в закрытое состояние после изменения полярности между его выводами А1 и А2 или если значение рабочего тока меньше тока удержания I_у.