 |
Устройство и принцип действия.
|
|
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
«МАИ»
Факультет «РадиоВТУЗ МАИ»
Доклад
По дисциплине «Электротехника»
На тему «Тиристоры»
Выполнила: студентка группы РО-204Б, Абуталипова А.А.
Проверил: кандидат технических наук, Нелин И.В.
Москва, 2017
Определение.
Тиристор – это полупроводниковый прибор, который изготавливается на основе монокристаллического полупроводника, имеющего три (и более) p-n-перехода.
К преимуществам тиристоров относятся: большой срок службы, высокий КПД, малая чувствительность к вибрации и механическим перегрузкам, способность работать при низких (прямых) и высоких (обратных) напряжениях, а также при очень больших токах, достигающих единиц кА.
Тиристор имеет свойство, обеспечивающее ему самые разнообразные применения в автоматике, электронике, энергетике - наличие двух устойчивых состояний:
1. закрытый – полупроводник находится в состоянии низкой проводимости, ток практически не протекает. Сопротивление – десятки кОм, напряжение - единицы тысяч В.
2. открытый – полупроводник в состоянии высокой проводимости, ток проходит через элемент фактически без ограничений. Сопротивление – незначительное.
Рис. 1. Обозначение на схеме.
По сути, тиристор – электрический силовой управляемый ключ (правда, его управляемость не является стопроцентной). В технической литературе встречается и другое название – однооперационный тиристор, ведь управляющий сигнал может только перевести тиристор в открытое (рабочее) состояние. Чтобы выключить тиристор, необходимо принять особые меры, направленные на уменьшение прямого тока до минимума (нуля).
|
|
|
Тиристор имеет нелинейную вольтамперную характеристику (ВАХ) с участком отрицательного дифференциального сопротивления. По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора). После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала, если протекающий через тиристор ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.
Рис. 2. Вольтамперная характеристика тиристора
- Между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание.
- В точке 1 происходит включение тиристора.
- Между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.
- Участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости).
- В точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток Ih.
- Участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора.
- Участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.
Сегодня разработано большое количество тиристоров, отличающихся процессами управления, быстродействием, величиной и направлением током. При этом можно выделить наиболее востребованные типы тиристоров:
· тиристор-диод – эквивалент тиристора, имеющего встречно-параллельное включение с диодом
· динистор (диодный тиристор) – имеет всего два электрода, управляющий электрод отсутствует
· запираемый тиристор
· симистор (симметричный тиристор) – эквивалент двух встречно-параллельно подключенных тиристоров
|
|
|
· инвесторный тиристор – отличается высоким быстродействием, время включения составляет от 5 до 50 мкс
· фоторизистор – роль управляющего электрода выполняет фотоэлемент
Назначение.
В целом применение тиристоров можно разделить на 4 группы:
· силовые ключи – переключатели переменного напряжения. Одним из определяющих моментов, влияющих на востребованность подобных схем, выступает низкая мощность, которая рассеивается тиристором в схемах переключения. В закрытом состоянии мощность практически не рассеивается из-за того, что ток практически равен нулю. А в открытом состоянии рассеиваемая мощность незначительна благодаря небольшим значениям напряжения
· пороговые устройства – в них задействовано основное свойство тиристора – открываться (пропускать ток) при достижении напряжением определенного значения. Эта группа схем особенно активно используется в фазовых регуляторах мощности и релаксационных генераторах
· подключение постоянного тока – для прерывания, включения / выключения используются запирающие тиристоры. Правда, при этом схемы требуют определенной доработки – тиристоры в целом плохо работают в цепях с постоянным током. Но высокая надежность, способность работать с большими по значению токами и напряжениями полностью оправдывают некоторые неудобства
· экспериментальные устройства – в них используется свойство тиристора иметь отрицательное сопротивление, пребывая в переходном режиме
Устройство и принцип действия.
Структура тиристора – это последовательность четырех(p-n-p-n), пяти(p-n-p-n-p Симистор), соединенных последовательно, слоев p и, соответственно, n типа, образующих структуру р-n-р-n:
· крайняя область, на которую поступает положительный (+) полюс питания – анод, р – типа
· другая крайняя область, к которой прикладывается отрицательное (–) напряжение, катод, – >n типа
· управляющий электрод (конструкционно может быть предусмотрено размещение до 2 электродов) присоединяется к внутренним слоям.
Вот так схематично выглядит принцип действия тиристора:
Тиристор снабжен тремя электродами. Управляющий электрод позволяет с помощью небольшого сигнала управления (импульса напряжения) перевести тиристор из закрытого состояния в открытое при неизменном (заданном) напряжении на основных электродах. Обратный переход из открытого состояния в закрытое с помощью управляющего напряжения невозможен.
|
|
|
|
|
|
