7.9. Специальные типы тиристоров

7.9.1. Оптотиристоры

Основу таких тиристоров составляет оптоэлектронная пара, состоящая из четырехслойной кремниевой структуры и излучающего диода. Так как цепи излучающего диода электрически изолированы от кремниевой структуры и управление происходит только за счет энергии светового луча светодиода, то такой прибор обеспечивает электрическую изоляцию силовых цепей от цепей управления, что упрощает системы управления тиристорами. Промышленность выпускает оптотиристоры на токи 6,3; 10; 40; 100; 160; 250; 320 А.

Приборы на токи:

– 6,3; 10 А – имеют прижимную конструкцию (прикрепляются к охладителю винтами);

– 40; 100; 160 А – имеют штыревую конструкцию;

– 250 и 300 А – имеют таблеточную конструкцию.

Максимальное рабочее напряжение электрической изоляции между силовыми и управляющими выводами составляет 1000 В.

7.9.2. Тиристоры с улучшенными динамическими свойствами

Обычные тиристоры предназначены для работы при частоте 500 Гц. Динамические свойства тиристоров определяются продолжительностью времени включения t_вкл и времени выключения t_выкл. Время выключения тиристора всегда намного больше времени его включения и является поэтому определяющим.

Промышленность выпускала тиристоры марок ТД (динамические), ТБ (быстродействующие) и ТЧ (частотные), обладающими улучшенными свойствами. Обозначение тиристоров выполнено в соответствии с применявшейся в 80-х годах прошлого столетия маркировкой.

7.9.2.1. Тиристоры тд (динамические)

Данные тиристоры рассчитаны на частоту 500 Гц, но могут работать и при высоких скоростях. Для этой цепи в p-n-p-n-структуре применен эмиттер с локальными короткозамкнутыми участками, которые обеспечивают шунтирование емкостных токов. Применение специальной технологии создания p-n- переходов и высокая однородность их параметров по всей площади полупроводниковой структуры позволили повысить стойкость тиристоров к импульсной токовой нагрузке и обеспечить их работу при высоких скоростях нарастания тока при включении.

7.9.2.2. Тиристоры тб (быстродействующие)

Эти тиристоры обладают существенно уменьшенным t_выкл и t_вкл при значительных предельных токах и неповторяющихся напряжениях, а также повышенной стойкостью к скорости нарастания прямого напряжения и тока (t_выкл  20-50 мкс, t_вкл  5 мкс). Эти свойства обеспечивают работоспособность тиристоров ТБ при частотах до 10 кГц.

7.9.2.3. Тиристоры тч (частотные)

Предназначены для работы на частоте 25 кГц (t_выкл  12-30 мкс, t_вкл  5 мкс). Повышение быстродействия этих тиристоров достигается путем специального выполнения p-n- переходов (уменьшение толщины базовых областей) и использование золота в качестве легирующей примеси, что ускоряет процесс рекомбинации электронов и дырок. Эти меры обеспечивают уменьшение времени жизни дырок в n-базе p-n-перехода, что ускоряет рассасывание заряда, накопленного в полупроводниковой структуре в период прохождения прямого тока. От этого заряда и скорости его рассасывания зависит переходного процесса запирания вентиля.

Тиристоры ТБ и ТЧ применяют в инверторах, импульсных регуляторах, прерывателях и преобразователях частоты.