5.5 Основные параметры и конструкция тиристоров

1) Напряжение включения– прямое напряжение, при котором тиристор переходит из открытого состояния в закрытое.

Зависит от температуры: чем выше температура, тем меньше напряжение пробоя.

= 10 В – 2,5 кВ.

2) Ток включения – такое значение прямого анодного тока в закрытом состоянии, выше которого тиристор перейдёт в открытое состояние при разомкнутой цепи управления.

Ток включения падает с увеличением температуры.

3) Отпирающий ток управления – номинальный ток в цепи управляющего вывода, который обеспечивает гарантированное включение тиристора в открытое состояние.

Как правило, указывается при фиксированном напряжении.

Есть ток спрямления – ток, при котором тиристор переводится в открытое состояние даже при минимальных напряжениях.

Есть напряжение спрямления.

4) Временные параметры:

а) Время задержки – время от подачи отпирающего импульса до увеличения анодного тока на величину 0,1– ток нагрузки.

б) Время включения – время, в течение которого тиристор переходит из закрытого состояния в открытое, и ток меняется от 0,1до 0,3.

в) Время выключения – время, в течение которого тиристор гарантированно переходит в закрытое состояние при прерывании тока или при подаче напряжения на тиристор.

4) Остаточное напряжение – значение напряжения на тиристоре, находящемся в открытом состоянии при прохождении максимального тока.

5) Максимально возможная скорость нарастания прямого анодного напряжения () –та скорость нарастания, которая ещё не приводит к отпиранию тиристора при разорванной цепи управления.

6) Максимальное обратное напряжение – максимальное обратное напряжение, которое может быть подано на тиристор без пробоя его структуры.

7) Максимально допустимый ток (в открытом состоянии) – максимальный ток, который может быть пропущен через тиристор без ухудшения его свойств.

I = 10 А – 1 кА.

8) Ток выключения () – минимальный ток, при значениях ниже которого тиристор отключается, если в цепи управления нет тока (цепь разомкнута).

9) Максимально допустимая скорость нарастания прямого тока – скорость нарастания прямого тока, которая не вызывает нарушений в структуре тиристора.

Наиболее опасен этот параметр для мощных тиристоров, рассчитанных на большие токи.

При работе тиристора на нём выделяется достаточно большая мощность как в статическом, так и динамическом режиме.

Тиристоры изготавливаются с элементами крепления с радиаторами.

Наибольшее распространение получили две конструкции.

Недостаток: сложно обеспечить хороший тепловой контакт с радиатором.

Такую конструкцию имеют тиристоры малой и средней мощности.

2) Таблеточная конструкция.

Тиристор крепится к радиатору с обеих сторон. Радиаторы изолированы.

5.6 Icbt-транзисторы

ICBT-транзистор – составной транзистор, изготовленный в одном технологическом цикле.

Входной транзистор – полевой; выходной – мощный биполярный транзистор. За счёт этого увеличивается крутизна ICBT-транзистора.

=, (5.2)

где − крутизна первого транзистора;

− коэффициент передачи второго транзистора.

может достигать нескольких десятков.

Выходной биполярный транзистор работает в режиме насыщения, в базе не накапливается избыточный заряд.

Эти тиристоры имеют очень малое сопротивление в открытом состоянии: R= 0,001 Ом.

Недостаток: не очень высокие частотные свойства − = 100 кГц.

Применяются ICBT-транзисторы для замены тиристоров.

ICBT-транзисторы являются приборами с полным управлением.

VT1 – входной транзистор МДП с ИК;

VT2 – выходной мощный БП;

VT3 – паразитный транзистор, который создаётся в структуре в процессе производства.

Основное достоинство ICBT-транзисторов: высокая повторяемость характеристик. Поэтому их можно включать последовательно или параллельно.

Чаще всего ICBT-транзисторы выпускаются в составе силового модуля.

Силовой модуль: от 1 до 6 ICBT-транзисторов в цепи управления, а также в цепи защиты.

Характеристики:

Входные характеристики – как у полевого транзистора с изолированным каналом:

Выходные характеристики – как у обыкновенного полевого транзистора:

5.7 Однопереходный транзистор

Однопереходный транзистор – трёхэлектродный полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя невыпрямляющими контактами в базовой области.

Этот транзистор предназначен для усиления и генерации колебаний.

Однопереходный транзистор имеет два устойчивых состояния: закрытое (сопротивление между двумя базами очень большое – тока нет) и открытое (ток между двумя базами может принимать большие значения).

Между этими двумя состояниями есть участок отрицательного дифференциального сопротивления.

Если , то за счёт протекания тока откp-n-переход смещается в обратном направлении.

Если > , то p-n-переход открывается и начинается инжекция неосновных носителей в область базы.

Вначале инжекция происходит только в нижнюю часть базы, сопротивление этого участка падает, и ток ещё больше увеличивается. На выходной характеристике получается участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Для компенсации неосновных носителей заряда через невыпрямляющий контакт течёт ток. Концентрация во всей базе увеличивается. Сопротивление междуирезко уменьшается. Транзистор переходит во включенное состояние. Это состояние будет продолжаться до тех пор, пока будет происходить инжекция дырок через эмиттерный переход.

' <''.

Однопереходный транзистор как любой прибор с отрицательным дифференциальным сопротивлением может быть использован в качестве генератора, переключателя или усилителя. При этом он может обеспечить усиление как по мощности, так и по току.

Найдём коэффициент передачи тока:

, (5.3)

где q – заряд электрона;

S – поперечное сечение базы;

− подвижность носителей заряда;

E – напряжённость электрического поля.

;

;

;

; (5.4)

Коэффициент передачи тока зависит от подвижности соответствующих носителей заряда.

Для ОПТ в качестве базы лучше выбирать проводник n-типа. Т. к. подвижность , то сопротивление будет выше.

КТ117А – ОПТ – применяется в качестве генератора в системах преобразовательной техники.

Основная схема включения однопереходного транзистора:

Через происходит зарядка конденсатораС. Когда достигнетVT1, VT1 откроется и через него потечёт ток , а такжеС будет разряжаться. Происходит выключение транзистора VT1. В дальнейшем цикл повторяется снова.

Схема сама синхронизируется.

Данная схема может работать и без резистора . За счётможно обеспечить термостабильность схемы.

С увеличением температуры ток через однопереходный транзистор увеличивается. Отсутствие приводит к изменению напряжения включения. За счётэто можно скомпенсировать.