1.4.4. Типы тиристоров

Основным направлением совершенствования тиристора являлось повышение его быстродействия. Быстродействующие тиристоры используются в инверторах с принудительной коммутацией тиристоров. Кроме того, улучшаются следующие характеристики тиристоров: повышаются значения блокируемого напряжения, коммутируемого тока, допустимых значений /, /, /. и др. Одним из решений, позволивших увеличить значение пробивного прямого напря­жения и одновременно уменьшать время выключения, было создание асиммет­ричных тиристоров (asymmetrical control rectifier — ASCR). В основу этого решения было положено изменение распределения концентрации носителей в кристалле тиристора. Однако при этом было снижено обратное блокирующее напряжение (до нескольких десятков вольт).

Введение дополнительного тиристора (рис. 1.29), интегрированного с основ­ным по цепи управления, существенно сократило время включения тиристора. Распределенная структура управляющего перехода позволила сократить расстояние для распространения электронно-дырочной плазмы при подаче импульса управления и тем самым ускорить процесс включения.. Такая конструкция позволила повысить его стойкость к нарастанию поло­жительного напряжения. Эквивалентная схема модели тиристора с закорочен­ными участками катода приведена на рис.1.29.

Рис. 1.29. Эквивалентная схема и структура тиристора с дополнительным тиристором в цепи управления

Симметричные тиристоры (ТRIAC), представляющие собой интегральное соединение структуры двух встречновключенных тиристоров в одном приборе с общим электродом управления (рис. 1.30, а). Эти приборы используются для фазового управления в цепях переменного тока.

Тиристоры, проводящие обратный ток, выполненные в интегральном испол­нении по схеме со встречновключенным (обратным) диодом (рис. 1.30, б).

В схе­мах с индуктивной нагрузкой после выключения тиристора ток, обусловленный индуктивностью нагрузки, протекает через диод в обратном направлении. Такие приборы позволяют производить рекуперацию энергии, накопленной в индуктив­ности нагрузки, в источник питания или емкостной накопитель (обычно фильтр) в зависимости от схемы электронного устройства. Наличие обратного диода улуч­шает условия выключения тиристора, так как при протекании тока в диоде к тиристору прикладывается небольшое обратное напряжение, обеспечивающее выключение тиристора в «мягком» режиме. Использование быстродействующих диодов позволяет уменьшить время выключения тиристора, т.е. повысить его быст­родействие.

а б в

Рис. 1.30. Схемы различных типов тиристоров: а — симметричный тиристор; б — тиристор, проводящий ток в обратном направлении; в — фототиристор

Оптоуправляемые тиристоры. Оптоуправляемые тиристоры (фототиристоры) (рис. 1.30, в) включаются воздействием светового потока на структуру управления. Световой сигнал управ­ления подключается к тиристору через оптокабели, проводящие световой поток. Эффект включения от воздействия светового потока обусловлен генерацией дополнительных носителей заряда в облучаемой полупроводниковой структуре. Тиристоры являются наиболее мощными электронными ключами, способными коммутировать электрические цепи напряжением до 9 кВ токами до 8 кА. Время выключения быстродействующих тиристоров достигает нескольких микросекунд.