- •Схемотехника в системах управления
- •1 Аналоговая схемотехника
- •1.1 Резисторы (сопротивления)
- •1.2 Конденсаторы
- •1.3 Индуктивность
- •1.4 Диоды
- •1.5 Биполярные транзисторы
- •1.6 Униполярные транзисторы
- •1.7 Тиристоры
- •1.8 ТранзисторыIgbt(Ай Жи Би Ти)
- •1.9 Сит транзисторы и сит-тиристоры
- •1.10 Новые разработки транзисторов и тиристоров
- •1.11 Обратные связи
- •1.12 Операционные усилители
- •2 Логические схемы
- •2.1 Основные определения
- •2.2 Диодные логические схемы
- •2.3 Ттл логические схемы
- •2.4 Особенности 530, 531, 533, 555 серий
- •2.5 Логика на униполярных транзисторах
- •2.6 Логика с оптическими связями
- •2.7 Программируемые логические интегральные схемы (плис)
- •2.8 Обобщенная модель плис
- •2.9 Микросхема плм (к556 рт 1)
- •3 Триггеры
- •3.1 Триггеры на биполярных транзисторах
- •3.2 Триггеры на униполярных транзисторах
- •3.3 Триггеры на логических элементах
- •3.4 СинхронныйRs–триггер
- •3.5 Счетный триггер на логических элементах
- •3.8 Интегральный шестиэлементныйD–триггер тм2
- •3.10 Прозрачные триггеры–защелки
- •3.11 Гонки
- •3.12 Триггеры на приборах с отрицательным сопротивлением. Триггеры на туннельных диодах.
- •3.13 Триггеры на тиристорах
- •3.14 Триггеры на двухбазовых диодах
- •3.15 Триггеры на операционных усилителях
- •4 Генераторы импульсов
- •4.1 Мультивибраторы на биполярных транзисторах
- •4.1.1 Мультивибраторы в ждущем режиме
- •Мультивибраторы на биполярных транзисторах в автоколебательном режиме.
- •4.2 Ждущий мультивибратор на униполярных транзисторах
- •4.3 Генератор импульсов на двух логических элементах с двумя конденсаторами в автоколебательном режиме
- •4.4 Генератор импульсов на четырех логических элементах с одним конденсатором
- •4.5 Генераторы импульсов на логических элементах в ждущем режиме
- •4.6 Генератор импульсов на туннельном диоде в ждущем режиме
- •4.7 Генератор импульсов на туннельном диоде в автоколебательном режиме
- •4.8 Генератор импульсов на тиристоре в ждущем режиме
- •4.9 Генератор импульсов на тиристоре в автоколебательном режиме
- •4.10 Таймеры
- •4.11 Генератор импульсов в ждущем режиме на таймере
- •4.12 Генератор импульсов в автоколебательном режиме на таймере
- •4.13 Блокинг–генераторы в ждущем режиме
- •4.14 Блокинг–генератор в автоколебательном режиме
- •4.15 Магнито–транзисторный преобразователь двухплечевой
- •4.16 Схема с дополнительным трансформатором
- •4.17 Мостовая и полумостовая схемы магнито–транзисторных преобразователей
- •4.18 Генераторы импульсов на оу в автоколебательном режиме
- •4.19 Генератор импульсов на оу в ждущем режиме
- •4.20 Кварцевая стабилизация импульсных генераторов
- •4.21 Генератор импульсов, стабилизированный кварцем
- •5 Генераторы синусоидальных колебаний
- •5.1 Общие определения
- •5.2 Генератор синусоидальных колебаний сLCконтуром и трансформаторной ос
- •5.3 Схемы с индуктивной, емкостной трехточками
- •5.4RCцепи для генераторов синусоидальных колебаний
- •5.5 Генераторы синусоидальных колебаний сRиC–параллелями
- •5.6 Генераторы синусоидальных колебаний с кварцевой стабилизацией
- •5.7 Генераторы синусоидальных колебаний на оу
- •6 Цифроаналоговые и аналого–цифровые преобразователи
- •6.1 Цифроаналоговые преобразователи
- •6.1.1 Цап с весовыми резисторами
- •6.1.2 Цап с матрицей r–2r
- •6.1.3 Цап с сигма–дельта модуляцией
- •6.1.4 Цап с прямым преобразованием
- •6.2 Аналого–цифровые преобразователи
- •6.2.1 Следящие ацп
- •6.2.2 Развертывающие ацп
- •6.2.3 Ацп с регистром последовательного приближения
- •6.2.4 Ацп с двойным интегрированием
- •6.2.5 Ацп параллельного преобразования
- •6.2.6 Ацп с сигма–дельта () модуляцией
- •6.2.7 Микросхема кр1108 пп–1
- •7 Источники питания электронных устройств
- •7.1 Общие определения
- •7.2 Выпрямители
- •7.3 Параметрические стабилизаторы напряжения
- •7.4 Компенсационные стабилизаторы напряжения
- •7.5 Импульсные стабилизаторы напряжения
- •7.6 Импульсные корректоры коэффициента мощности
1.7 Тиристоры
Четырехслойные (в отличие от трехслойного биполярного транзистора) структуры называют динистрами (рисунок 1.54).
а) б) в)
Рисунок 1.54 – Структура динистора а); условное изображение б); характеристика в)
Характеристика S-типа (рисунок 1.54, в) содержит участок а-б отрицательного сопротивления (глубокой внутренней положительной обратной связи). Точка а – ток выключения, точка б – напряжение включения, Uдоп – допустимое обратное напряжение. В определенной степени динистор подобен тиратрону, поэтому получил название неуправляемый тиристор (tiristor). Если внутренние слои n или p имеют выводы, то прибор называется тиристор (тринистор) (рисунок 1.55)
Типовая характеристика тиристора изображена на рисунке 1.56.
Она подобна характеристике динистора, также есть участок глубокой положительной обратной связи а-б, рабочий участок (выше точки а), где тиристор открыт, участки закрытого состояния 0-б и 0-1. У динистора порог б не регулируется, для тиристора этот порог зависит от величины тока управляющего электрода, который иногда называют током спрямления потому, что он спрямляет порог точки б, как показано штриховыми линиями. Если ток нагрузки в цепи тиристора по вертикальной оси достигает уровня точки а и ниже, то тиристор самопроизвольно закрывается.
а) б) в)
г) д)
Рисунок 1.55 – Тиристор а); тот же тиристор, но в виде двух трёхслойных структур б); тиристор на двух транзисторах n-p-n и p-n-p в); условное изображение тиристора г),д)
1
Рисунок 1.56 – Типовая характеристика тиристора
Для того, чтобы сделать ток тиристора меньше уровня Iвыкл достаточно выключить напряжение питания, ток станет нулевым, тиристор закроется. Есть и другие способы, как сделать под напряжением ток тиристора меньше тока выключения. Например, установить разрядный конденсатор и образовать кратковременный импульс тока обратного направления, тогда общая величина прямого и обратного разрядного тока тиристора станет меньше тока выключения и он закроется. Из схемы рисунка 1.55, в) видно, что если управляющие токи электродов 1 и 2 нулевые, оба транзистора закрыты, общий последовательный ток равен почти нулю. Если подать управляющий ток Iу1 или Iу2, то VT1 или VT2 будут открыты, например, VT1, силовой ток потечет по цепи +источник питания …. открытый VT1 …. база-эмиттер VT2 в прямом направлении ….минус источника питания. Образуется основной ток: эмиттер-коллектор VT1 …. коллектор-эмиттер VT2 в прямом направлении …. минус источника питания. Чтобы закрыть VT1 по цепи управляющего электрода, необходимо образовать ток, обратный Iу1, по крайней мере равный силовому току в прямом направлении, это трудно. Поэтому первые тиристоры были неполностью управляемыми, они только открывались по управляющему электроду, закрывались уровнем тока, меньшим Iвыкл. Впоследствии разработаны тиристоры, их называют двухоперационными, то есть открывающимися и закрывающимися по управляющему электроду (в отличие от однооперационных, только открывающиеся по управляющему электроду). Причем, запирание по управляющему электроду производится как посредством p-n-перехода, так и полевым, оптическим запиранием. Например, приборы, называемые МСТ (MOS Controlled Thuristor) (MOS – metal – oxide – semiconductor – металл, изоляция, полупроводник) (controlled - управляемый) отпираются и запираются полем при очень высоких плотностях тока (>2000 А/см2) - рисунок 1.57.
Рисунок 1.57 – Двухоперационный силовой тиристор
Тиристор состоит из управляющих полевых транзисторов VT1 и VT4 с каналами p-типа и двух как бы биполярных транзисторов VT2 и VT3. Вначале тиристор закрыт, т.е. все транзисторы закрыты. При подаче минус импульса на затвор VT4 относительно плюса источника питания он открывается, образуется цепь: + источника питания …. открывшийся VT4 …. переход база-эмиттер VT3 …. минус источника питания. VT3 открывается, образуется цепь: + источника питания …. переход эмиттер-база VT2 в прямом направлении …. открытый VT3 …. минус источника питании. Транзистор VT2 открывается …. образуется основная цепь: плюс источника питания …. открывшийся VT2 …. открытый VT3 …. минус источника питания: тиристор открыт. При закрывании подается импульс минуса на затвор VT1, он открывается, шунтирует переход эмиттер-база VT2, последний закрывается; после снятия импульса с VT1 он закрывается, следовательно, закрывается и VT3, тиристор закрыт.
Другой тип тиристора GTO (Gate Turn-Off Thuristor), ток до 2500 ампер и 4500 вольт, по напряжению.
Симисторы – симметричные тиристоры (триаки – в зарубежной литературе), структура, условное изображение, характеристика приведены на рисунке 1.58.
Содержит пять слоев полупроводника с различным типом проводимости, эквивалент двух, встречно-параллельно включенных тиристоров.
В сравнении с транзисторами тиристоры относятся к низкочастотным приборам, но обладают на порядок большими перегрузочными свойствами и имеют высоковольтные характеристики. Используются в ключевых режимах силовой электроники (ток до нескольких килоампер, напряжение до нескольких киловольт и более).
а) б) в)
Рисунок 1.58 – Симистор (триак); структура а); условное изображение б); характеристики в)