Основные параметры динистора

определяет нижнюю границу открытого состояния динистора.

Обратная ветвь ВАХ определяется:

— обратным током утечки при определѐнном обратном напряжении;

предельным обратным напряжением.

Параметры динистора зависят от температуры окружающей

Тринистор или триодный тиристор (см. табл. 4.1) имеет дополнительный вывод – управляемый электрод (УЭ), по которому осуществляется управление процессов его переключения. При этом по цепи УЭ могут выполняться либо одна, либо две операции изменения состояния тринистора. В зависимости от этого различают однои двухоперационные тринисторы. В однооперационных тринисторах по цепи УЭ только отпирают тринистор. Двухоперационные тринисторы позволяют по цепи

управляющего электрода как отпирать, так и запирать тринистор. Для запирания через управляющую цепь пропускают ток противоположного направления.

Управляющий электрод может быть выведен как от слоя p2, так и от слоя n1. В первом случае управляющий отпирающий ток является прямым током перехода p2-n2, а во втором – перехода p1n1(4.4,а).

На рис. 4.3 показано условное графическое обозначение рассмотренных выше типов тринисторов.

Анализ принципа действия указанных типов тиристоров проведѐм на примере наиболее распространѐнного незапираемого тринистора с управлением по катоду (рис. 4.3,а) с помощью его

Четырѐхслойная структура такого тринистора показана на рис. 4.4,а. Управляющий электрод выведен от слоя p2, а цепь управления показана пунктиром. Управляющий ток Iу втекает в УЭ и вытекает из К, являясь прямым током перехода p2-n2.

Рис. 4.3. Тринистор: незапираемый с управлением по катоду (а), по аноду (б), запираемый с управлением по катоду (в), по аноду (г)

Схема включения такого тринистора и его характеристики приведены на рис. 4.4,б,в. При токе Iу=0 ВАХ тринистора совпадает с ВАХ динистора, и процессы, происходящие в тринисторе, полностью совпадают с рассмотренными выше. Так, при Uп=Uп1 тринистор будет заперт, и в нагрузке будет протекать незначительный ток.

При наличии положительного тока управления Iу>0 ВАХ видоизменяется, так как ток эмиттера условного транзистора VT2 увеличивается, а следовательно, увеличивается α2, что уменьшает величину напряжения включения Uвкл. Предположим, что при некотором токе управления Iу1 ВАХ тринистора (пунктирная линия на рис. 4.4,в) изменится так, что нагрузочная прямая станет касательной к ней (точка 2) и тринистор отпирается (точки 2-3). Это состояние сохранится даже при токе управления, равном нулю.

При уменьшении напряжения питания нагрузочная прямая становится касательной к ВАХ в точке 4 при Iу=0 или в точке 6 при Iу=Iу1, и тринистор запирается.

Изменяя значение тока в цепи управления, можно изменить

величину напряжения включения тринистора. При некотором токе

управления тринистора, который называют током спрямления Iу ,

престаѐт существовать участок отрицательного сопротивления, и ВАХ тринистора вырождается в прямую ветвь ВАХ диода (жирная пунктирная линия на рис. 4.4,в).

Управляющий сигнал может подаваться как непрерывно, так и импульсно. Второй способ предпочтительнее.

Мощность включения тринистора Pу=IуUу во много раз меньше мощности его нагрузки.

Таким образом, отпирание тринистора осуществляется по цепи управляющего электрода, а запирание – при уменьшении анодного тока ниже удерживающего.

В рассмотренном тринисторе управляющий электрод выведен от слоя p2 с дырочной проводимостью и управление осуществляется ―втекающим‖ током управления, поэтому такой тринистор называют однооперационным с управлением по катоду (пунктир на рис. 4.4,а).

В тиристорах с управляющим электродом, выведенным от слоя n1, управление осуществляется вытекающим током (пунктир на рис.4.4,а). Такой тринистор называют однооперационным тринистором с управлением по аноду.

Основные параметры тринистора по анодной (силовой) цепи аналогичны параметрам динистора, поэтому рассмотрим здесь лишь параметры цепи управления:

прямой ток управляющего электрода;

прямой импульсный ток управляющего электрода;

обратный ток управляющего электрода.

Тиристоры выпускаются на диапазоны прямых токов от десятков миллиампер до нескольких сотен ампер и напряжения от десятков вольт до нескольких киловольт. Они находят широкое применение в устройствах преобразовательной техники.

Симистор – двунаправленный однооперационный тиристор, способный пропускать ток в обоих направлениях. В симисторе путѐм комбинации p-n-слоѐв создана полупроводниковая структура (рис. 4.5,а), обеспечивающая условия, соответствующие прямой ветви ВАХ тринистора как при прямой, так и при обратной полярности питающего напряжения. Вольтамперная характеристика симистора приведена на рис. 4.5,в.

Силовые выводы симистора некорректно называть анодом и катодом, так как они при изменении полярности питающего напряжения меняются ролями. Поэтому силовой электрод, относительно которого обычно подаѐтся напряжение на управляющий электрод (УЭ), будем называть СЭУ (рис. 4.5,а), а другой СЭ.

Из рис. 4.5,а, на котором приведена упрощенная структура симистора, видно, что в верхней части структуры слой металлизации, имеющий контакт с внешним выводом СЭ, обедняет электрические слои n1 и p1, а в нижней части структуры слой

металлизации, имеющий контакт с внешним выводом СЭУ, объединяет электрические слои p2 и n3. Третий вывод симистора – управляющий электрод (УЭ) имеет контакт со слоем металлизации, объединяющим слои p2 и n4. Слои с противоположным типом электропроводности образуют в структуре пять p-n-переходов.

Для удобства изучения процессов, протекающих в симисторе, представим его в виде эквивалентной схемы, состоящей из двух условных тринисторов VS1 и VS2 (рис. 4.5,б). В первом тринисторе VS1 управляющий электрод соединѐн с n-слоем (n4) и он управляется ―вытекающим‖ током. Следовательно, структура VS1 представляет собой однооперационный тринистор с управлением по аноду. Тринистор VS2, управляющий электрод которого соединѐн с p-слоем (p2), управляется ―втекающим‖ током,

поэтому является тринистором с управлением по катоду.

Рис. 4.5. Симистор: полупроводниковая структура симистора (а), эквивалентная схема (б), вольтамперная характеристика (в), условное графическое изображение (г), схема включения симистора в цепь переменного тока (д)

Рис. 4.5. Продолжение

В первый полупериод питающего напряжения Uп, полярность которого на рис. 4.5,а,б показана без скобок, на p-n-переходы

симистора П2 и П4 подано прямое напряжение, а на переходы П1 и П3 – обратное. Таким образом, на условный тринистор VS1 подано обратное напряжение и он закрыт, а на тринистор VS2 – прямое напряжение. Поэтому в этот полупериод питающего напряжения может быть включѐн в работу тринистор VS2 – правая половина симистора p1-n1-p2-n3. Его ВАХ представлена в первом квадранте на рис. 4.5,в. Однако следует заметить, что пока не подано управляющее напряжение, тринистор VS2 будет закрыт, так как максимальная амплитуда питающего напряжения меньше напряжения включения симистора.

При подаче на управляющий электрод напряжения положительной полярности (на рис. 4.5,а,б полярность показана без скобок), ―втекающий‖ управляющий ток перехода П4 включает тринистор VS2 (правую половину симистора) и через него протекает ток нагрузки.

Во второй полупериод питающего напряжения Uп (на рис.

4.5,а,б полярность показана в скобках) переходы П1 и П3 смещены в прямом направлении, а переходы П2 и П4 – в обратном. При этом работает тринистор VS1 p2-n2-p1-n1 (левая половина симистора). Его ВАХ представлена в третьем квадранте на рис. 4.5,в.

При подаче на управляющий электрод напряжения отрицательной полярности (на рис. 4.5,а,б полярность показана в скобках) переход П5 включается в прямом направлении и протекающий через него ток управления включает тринистор VS1 (левую половину симистора) и через него протекает ток нагрузки.

Таким образом, при управлении нагрузкой в цепи переменного тока симистор включается последовательно с нагрузкой. Для открывания симистора на его управляющий электрод через резистор Rу подаѐтся напряжение, которое обеспечивает необходимый ток управления. Полярность этого напряжения, как правило, совпадает с полярностью напряжения вывода СЭ симистора. Симистор остаѐтся открытым пока через него протекает ток нагрузки больше его тока удержания.

Практически можно считать, что вблизи момента перехода синусоидального питающего напряжения через ноль симистор выключается и для его включения в следующий полупериод требуется следующий управляющий импульс соответствующей полярности.

Таким образом, схема, формирующая сигналы управления для гарантийной работоспособности, должна менять полярность управляющего сигнала согласно полуволне питающего нагрузку напряжения. Импульсный сигнал управления должен быть по длительности больше некоторого минимального импульса, длительность которого на практике обычно принимают равной 50

Возможно управление данного типа симистора однополярным отрицательным управляющим напряжением, которое при управлении в обратном направлении есть свойство его структуры, а в прямом направлении (через тиристор VS2) симистор при этом включается с некоторым запаздыванием.

В открытом состоянии симисторы характеризуются:

падением напряжения на силовых электродах, которое равно 1…2 В;

максимально допустимым током

и ударным током

(кратковременный импульс тока длительностью не более 20…50 мС);

током удержания Iуд;

временами включения tвкл и выключения tвыкл.

ток спрямления Iспр, при котором симисторы полностью открываются;

— отпирающее напряжение управления Uу, при котором симистор переходит в открытое состояние;

— неотпирающее напряжение управления, до которого симистор остаѐтся закрытым;

критическая скорость нарастания силового тока симистора

В закрытом состоянии симисторы не пропускают ток нагрузки пока напряжение на силовых электродах не превысит Uвкл. При превышении Uвкл симистор открывается, как динистор.

Материал взят из книги Полупроводниковые приборы в системах транспортной телематики (Асмолов, Г.И.)

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎

Основные параметры динистора

Основные параметры динистора

О ресурсе

Основные направления

Факты и явления

Общие обзоры

Сборники материалов

Архив статей

Контакты

Правовая оговорка