§ 5. Особенности работы и параметры тиристоров.

Импульсный режим работы.

В аппаратуре связи тиристоры находят широкое применение как переключающие устройства, работающие в импульсном режиме. Важнейшей характеристикой работы тиристора в этом режиме является время включения и выключения. Время включенияt_вклопределяется как промежуток времени между моментом подачи управляющего импульса и моментом достижения током тиристора значенияI= 0.9I_m(рис. 13). Время включения состоит из двух промежутков:времени задержки t_з и временинарастания t_нар.

Время t_зопределяется от момента подачи импульса управления до момента при которомI= 0.1I_m. Время задержки определяется для условного транзистораn–p–nтем промежутком, который требуется для диффузии электронов изn– эмиттера через р – базу до коллекторногоp–n– перехода.

Время нарастания связано с инертностью процесса накопления неравновесных зарядов в базовых областях. Для понижения времени t_вклнеобходимо сужать базовые области тиристора. Однако это снизит и напряжениеU_{A вкл}.

Рис.13. - Импульсы тока тиристора

Время выключения– промежуток времени от момента, когда ток тиристора достиг нулевого уровня до момента восстановления запирающей способности тиристора. При подаче на тиристор запирающего обратного напряжения в цепи тиристора протекает некоторое время ток обратного направления. Это происходит в течении времени, которое требуется для рассасывания зарядов, накопленных в среднемp–n– переходе. Избыточные электроны из среднегоn– слоя рассасываются в средний р – слой за счет диффузии и рекомбинации; аналогично избыточные дырки из среднего р – слоя рассасываются в среднемn– слое. Этим объясняется появление обратного тока в цепи тиристора. Следует отметить, что даже после того, как обратный ток достигнет своего установившегося значения и тиристор восстановит свою запирающую способность, в среднемp–n– переходе еще некоторое время сохраняются избыточные заряды. В этом случае при повторной подаче напряжения тиристор открывается при меньших прямых напряжениях, т.к. для отпирания его потребуется меньшее количество новых избыточных зарядов.

Время выключения тиристора обычно больше времени включения. t_вклиt_выклопределяют частотные свойства тиристора.

В настоящее время созданы высокочастотные типы тиристоров, обеспечивающие время включения в сотни нс, а t_выклдо единиц мкс.

Для включения тиристора необходимо: подать на него положительное напряжение (+ к Аноду, - к катоду) и подать управляющий импульс на УЭ.

Для выключения тиристора необходимо: Подать на него обратное напряжение(- к Аноду, + к катоду) либо уменьшить ток тиристора до величины меньше тока удержания и выждать время восстановления запирающих свойств тиристора (продолжая подавать в течении этого времени обратное напряжение).

Влияниетемпературы на работу тиристора.

Повышение температуры окружающей среды приводит к повышению I_обртиристора, а также к повышению коэффициентов передачи токовα₁иα₂. Это означает, что включение будет происходить при меньших значениях управляющих токов. С ростом температуры снижается допустимая мощность рассеивания и допустимое обратное напряжение.

Простейшая схема включения тринистора показана на рис. 15. Подобное включение называют управлением по катоду, т.к. управляющим электродом является базовая область р, ближайшая к катодной областиn. При подаче импульса прямого напряжения через вывод управляющего электрода на эмиттерный переход тринистор отпирается, если, конечно, напряжение источника Е(U_A) достаточно.

Рис. 15. - Простейшая схема включения тиристора с выводом от р – области

Параметры тиристора

Схема параметров тиристоров состоит из параметров, связанных с процессами включения и выключения и импульсной работы, а также из предельно допустимых параметров.

U_{A вкл}– напряжение включения

I_уд– ток удержания

I_{упр вкл}– (для тринисторов) минимальное значение постоянного тока управляющего электрода, который обеспечивает переключение тиристора из закрытого состояния в открытое при определенном режиме в основной цепи.

U_{упр вкл}– напряжение, соответствующееI_{упр вкл}

t_вкл,t_выкл

I_{пр ср.}– среднее допустимое значение тока. Тиристоры малой и средней мощности рассчитаны на токи до 10 А, большой от 10 до 1000 А и выше.

I_{пр max}– максимально допустимое значение тока, подаваемого кратковременно.

Р_max– максимально допустимая мощность, рассеиваемая на тиристоре

U_{обр max}– максимально допустимое обратное напряжение

Маркировка тиристоров

КУ–203 А– тринистор сI_{пр max}до 10 А.

^{1 2 3 4}

1 – буква или цифра исходного материала К – 2 – Si

2 – буква – класс прибора Н – динистор, У – тринистор

3 – Динистор, тринистор (незапираемые) с I_прдо 0.3А: 101÷199

до 10 А: 201÷299

> 10 A: 701÷599

Симметричные тиристоры с Iдо 0.3А: 501÷599

до 10 А: 601÷699

> 10 А: 901÷999

Запираемые: 3,4,8

I_имп < 15 A

I_имп = 15…100 A

I_имп > 100 A

4 – буква – указывает на различия тиристора внутри данного типа по одному или нескольким параметрам.