2. Тиристоры

Переводить динистор в открытое состояние повышением прямого напряжения неудобно, а иногда и недопустимо. От этого недостатка свободны тиристоры. Они имеют третий вывод (в дальнейшем – управляющий электрод), подключенный к одной из баз. За счет тока базы (в дальнейшем – тока управления) соответствующий коэффициент передачи тока эмиттера α₁ или α₃ увеличивается, и происходит включение тиристора при меньшем напряжении U_а.

В зависимости от расположения управляющего электрода (УЭ) тиристоры делятся на тиристоры с катодным управлением и тиристоры с анодным

управлением (рис.20.2, а и 20.2, б). ВАХ тиристора (рис. 20.2, в) представляет семейство кривых, снятых при различном токе управления.

Запишем баланс токов тиристора с учетом того, что через переход П₃

проходит сумма токов основного и управляющего (рис. 20.2 а):

(20.4)

Решая (20.4) относительно I_э, получим

(20.5)

Из (20.5) очевидно, что ток эмиттера зависит от значений α₁ и α₃ и от управляющего тока I_у. Для закрытого состояния α₁ + α₃ < 1. Условие переключения тиристора в открытое состояние можно получить дифференцированием (20.5) по напряжению. После преобразований получим

(20.6)

С ростом тока I_у увеличивается α₃. Поэтому переключение тиристора происходит при меньшем значении U_а, а ВАХ располагаются внутри предшествующих, вплоть до полного исчезновения участка с отрицательным сопротивлением.

Схема включения тиристора и график нарастания его тока приведены на рис. 20.3. Весь процесс включения разделяют на три характерных интервала: интервал задержки t_з, интервал нарастания t_н и интервал установления t_уст.

Интервал задержки расположен от момента подачи управляющего импульса до момента увеличения тока тиристора до значения 0,1·I_уст. При достаточно большом токе управления время задержки достигает долей микросекунды. На интервале нарастания ток тиристора изменяется от 0,1·I_уст до 0,9·I_уст. В сумме интервалы задержки и нарастания могут составлять несколько микросекунд. По окончании интервала нарастания тиристор практически включен, однако его ток продолжает увеличиваться до I_уст еще некоторое время. Это время составляет интервал установления и может иметь значение 10÷500 мкс.

График изменения падения напряжения на тиристоре при его включении аналогичен графику тока, но имеет противоположные знаки приращений. Мгновенная мощность потерь, возникающих при включении тиристора, определяется известным выражением:

.

Для уменьшения мощности потерь стремятся снижать скорость нарастания анодного тока. Этого можно достигнуть, включив последовательно с тиристором индуктивность.

После включения тиристора УЭ теряет управляющие свойства. Поэтому способы выключения тиристора такие же, как и для динистора.

Основные параметры тиристоров аналогичны параметрам динисторов, но их перечень расширяется за счет параметров цепи управления. К ним относятся

– допустимый ток управления I_{у доп};

– допустимое управляющее напряжение отпирания U_{у доп};

– допустимое сопротивление цепи управления R_{у доп};

– допустимая скорость нарастания тока тиристора.