- •1. Предмет электроники, ее роль в науке и технике
- •2. Полупроводниковые приборы
- •2.1. Электрические свойства полупроводниковых материалов
- •2.2. Механизм электропроводности полупроводников
- •2.2.1. Собственная электропроводность
- •2.2.2. Примесная проводимость
- •2.3. Электронно-дырочный переход (эдп)
- •2.3.1. Технологии изготовления эдп
- •2.3.1.1. Сплавная технология
- •2.3.1.2. Диффузионная технология
- •2.3.2. Эдп при отсутствии внешнего напряжения
- •2.3.3. Эдп при прямом напряжении
- •2.3.4. Эдп при обратном напряжении
- •2.3.4.1. Механизм установления обратного тока при приложении
- •3. Полупроводниковые диоды
- •3.1. Вольт-амперная характеристика (вах) диода
- •3.2. Параметры полупроводниковых диодов
- •4. Виды пробоев эдп
- •4.1. Зеннеровский пробой
- •4.2. Лавинный пробой
- •4.3. Тепловой пробой
- •4.4. Поверхностный пробой
- •5. Основные типы полупроводниковых диодов
- •5.1. Устройство точечных диодов
- •5.2. Устройство плоскостных диодов
- •5.3. Условное обозначение силовых диодов
- •5.4. Условное обозначение маломощных диодов
- •5.5. Конструкция штыревых силовых диодов
- •5.6. Лавинные диоды
- •5.7. Конструкция таблеточных диодов
- •5.8. Стабилитрон
- •5.9. Туннельный диод
- •5.10. Обращенный диод
- •5.11. Варикап
- •5.12. Фотодиоды, полупроводниковые фотоэлементы и светодиоды
- •6. Транзисторы
- •6.1. Распределение токов в структуре транзистора
- •6.2. Схемы включения транзисторов. Статические вах
- •6.3. Схема включения транзистора с общей базой
- •6.4. Схема включения транзистора с общим эмиттером
- •6.5. Схема включения транзистора с общим коллектором
- •6.6. Схемы включения транзистора как усилителя
- •6.7. Краткие характеристики схем включения транзистора. Области применения схем
- •6.7.1. Схема включения транзистора с общей базой
- •6.7.2. Схема включения транзистора с общим эмиттером
- •6.7.3. Схема включения транзистора с общим коллектором
- •6.8. Режимы работы транзистора
- •6.9. Работа транзистора в ключевом режиме
- •6.10. Малосигнальные и собственные параметры транзисторов
- •6.11. Силовые транзисторные модули
- •6.12. Параметры биполярных транзисторов
- •6.13. Классификация и системы обозначений (маркировка) транзисторов
- •6.14. Полевые транзисторы
- •6.14.1. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом
- •6.14.2. Вольт-амперные характеристики полевого транзистора
- •6.14.3. Основные параметры полевого транзистора
- •6.14.4. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •6.14.4.1. Мдп-транзисторы со встроенным каналом
- •6.14.4.2. Мдп-транзистор с индуцированным каналом
- •6.14.5. Достоинства и недостатки полевых транзисторов
- •6.15. Технологии изготовления транзисторов
- •6.16. Биполярные транзисторы с изолированным затвором (igbt - транзисторы)
- •6.17. Силовые модули на основе igbt-транзисторов
- •7. Тиристоры
- •7.1 Назначение и классификация
- •7.2. Диодные и триодные тиристоры
- •7.3. Переходные процессы при включении и выключении тиристора
- •7.3.1. Переходные процессы при включении тиристора
- •7.3.2. Переходные процессы при выключении тиристора
- •7.4. Основные параметры тиристоров
- •7.5. Маркировка силовых тиристоров
- •7.6. Лавинные тиристоры
- •7.7. Симметричные тиристоры (симисторы)
- •7.8. Полностью управляемые тиристоры
- •7.9. Специальные типы тиристоров
- •7.9.1. Оптотиристоры
- •7.9.2. Тиристоры с улучшенными динамическими свойствами
- •7.9.2.1. Тиристоры тд (динамические)
- •7.9.2.2. Тиристоры тб (быстродействующие)
- •7.9.2.3. Тиристоры тч (частотные)
- •7.9.3. Тиристор, проводящий в обратном направлении (асимметричный)
- •7.9.4. Тиристор с обратной проводимостью (тиристор-диод)
- •7.9.5. Комбинированно-выключаемый тиристор (квк)
- •7.9.6. Полевой тиристор
- •7.10. Конструкции тиристоров
- •8. Групповое соединение полупроводниковых приборов
- •8.1. Неравномерности распределения нагрузки при групповом соединении
- •8.2. Параллельное соединение полупроводниковых приборов
- •8.3. Последовательное соединение полупроводниковых приборов
- •8.4. Параллельно-последовательное соединение полупроводниковых приборов
- •9. Охлаждение силовых полупроводниковых приборов
- •9.1. Способы охлаждения полупроводниковых приборов
- •9.2. Воздушное естественное и принудительное охлаждение
- •9.3. Испарительное охлаждение с промежуточным теплоносителем
- •9.4. Сравнение систем охлаждения
7.4. Основные параметры тиристоров
Как и для диодов, основными параметрами тиристоров являются:
– предельный прямой ток Iпр;
– перегрузочная способность;
– прямое падение напряжения Uпр;
– повторяющееся и неповторяющееся прямое или обратное напряжение;
– сопротивление вентиля в прямом и обратном направлении;
– температурный режим.
Кроме того, существует ряд специфических параметров:
– напряжение включения;
– токи включения и удержания (выключения);
– обратный и прямой токи утечки;
– скорость нарастания прямого тока при включении;
– скорость нарастания прямого напряжения на закрытом вентиле;
– время включения и выключения;
– ток, напряжение и предельное значение мощности в цепи управления.
Прямое падение напряжения Uпр при прямом токе Iпр у тиристоров больше, чем у диодов (1,75-2,3 В) вследствие того, что выпрямительный элемент имеет большую толщину и ток преодолевает сопротивления трех p-n-переходов.
Как и диоды, тиристоры делятся на классы по допустимому повторяющемуся напряжению.
Напряжение включения тиристора Uвкл приблизительно равно максимальному обратному пробивному напряжению Uпроб, так как обе эти величины определяются электрической прочностью двух p-n-переходов, следовательно они зависят от класса вентиля.
При повышении температуры значение напряжения включения Uвкл, так же как и значение напряжения пробоя Uпроб, уменьшается. Прямой и обратный токи утечки характеризуют вентильные свойства закрытого тиристора в прямом и обратном направлениях. Для мощных тиристоров значения этих токов находится в пределах 20-40 мА при предельном значении приложенного напряжения и максимально допустимой температуры структуры Tjm.
7.5. Маркировка силовых тиристоров
Приведем пример маркировки силового тиристора, использующегося в составе выпрямительно-инверторного преобразователя ВИП4000 электровозов ВЛ 80Р и ВЛ 85.
Т 353-800-28-61 УХЛ 2 – Т – тиристор; 3 – порядковый номер модификации конструкции; 5 – модификация по диаметру корпуса (73 мм) по ГОСТ 20859.1–89; 3 – конструктивное исполнение корпуса по ГОСТ 20859.1–89 (таблеточный); 800 – предельный ток (среднее значение), А, при заданной температуре корпуса; 28 – класс по напряжению; 6 – группа по критической скорости нарастания напряжения – 250 В/мкс; 1 – группа по времени выключения – не более 500 мкс; УХЛ – климатическое исполнение по ГОСТ 15150–69 – для умеренного и холодного климата; 2 – категория размещения по ГОСТ 15150–69 – установка в помещениях, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от внешней среды.
7.6. Лавинные тиристоры
В тиристорах, также как и в диодах, за счет специальных технологий можно создать такую структуру, в которой при подаче обратного напряжения возникает лавинный пробой. Такие тиристоры не выходят из строя при подаче на них больших значений обратных напряжений. Маркируются они буквами ТЛ (тиристор лавинный). В отличие от обычных тиристоров, они имеют лавинные области на прямой (область АБ) и обратной (область ВГ) ветвях ВАХ (рис. 7.7).
Рис. 7.7. Вольт-амперная характеристика лавинного тиристора
Лавинные области позволяют включать тиристор не только с помощью тока управления, но и подачей на анод прямого напряжения, большего, чем напряжение включения. Кроме того, лавинные тиристоры ограничивают кратковременные импульсы напряжения так же, как и выпрямительные лавинные диоды. При этом рассеиваемая энергия на p-n-переходе должна быть не выше 1 Дж.
Применение в этих приборах кремния высокой очистки и однородности, а так же технология изготовления p-n-переходов позволяют повысить допустимую температуру кремниевого элемента до 140 С, что позволяет увеличить номинальный ток тиристора без увеличения площади p-n-перехода.
Использование лавинных тиристоров в преобразовательных устройствах дает возможность обойтись без дополнительных устройств защиты и равномерного распределения напряжения между последовательно включенными вентилями.