1. 4. Тиристори

Тиристор — напівпровідниковий елемент з трьома р-n-переходами та трьома виводами, один з яких, крім анода та катода, називають керувальним (рис. 13), Використовуються тиристори і з двома виводами (динистори), але відсутність керувального електрода обмежує область використання. Тому, найчастіше використовуються тріодні тиристори (тринистори), що мають ширші функціональні можливості.

Рис. 13. Тиристор: структура (а); схемне зображення (б); воль-амперна характеристика (в)

Для роботи тиристора необхідно прикласти напругу («+» до анода, а «-» до катода). Тоді p-n-переходи П1 і П3 відкриваються і, практич­но уся напруга прикладається до р-n-переходу П2, який закритий й характеризується великим опором. Якщо збільшити напругу живлення до значення U_вмик, то перехід П2 відкриється і тиристор перейде у стан провідності (тиристор відкритий). У цьому випадку спад на­пруги на тиристорі становить (0,5÷1) В. Коли струм зменшується до нуля перехід П2 відновлює свої властивості й переходить у за­критий стан.

Для зменшення величини напруги Uвмик використовують керувальний електрод, за допомогою якого в зону переходу П2 подають додаткові носії заряду (I_кер), що пришвидшує перехід тиристора у відкритий стан (рис. 13, б). Величина I_кер повинна бути більшою від струму спрямлення (I_спр), величина якою залежить від температури тиристора. Тому, для переходу тиристора у відкритий стан, необхідно забезпечити на час дії імпульсу керування I_кср > I_вимк, тільки тоді, піс­ля зняття Iкер , тиристор залишиться в стані провідності і через нього проходить струм І_пр. Якщо ця умова не виконується, тобто Iкер < I_вимк, то тиристор залишиться в закритому стані. Після того, як тиристор перейшов у відкритий стан, коло керування не впливає на його роботу. Отже, тривалість імпульсу керування є невеликою (~10мкс) й визначається тільки умовою I_кер > I_вимк.

Рис. 14. Схема вмикання тиристора

Перехід тиристора з відкритого стану в закритий можливий тільки за умови, що I_пр < I_утр, що практично можна досягнути при І_пр ≈ 0 . Тому тиристори переважно використовуються в схемах змінного струму.

Формування імпульсів керування визначається способом керуван­ня тиристора: амплітудним, фазовим чи фазово-імпульсним. На рис. 15 показано схему регулювання напруги на навантаженні з вико­ристанням амплітудного методу керування тиристором.

Рис. 15. Керування тиристором амплітудним методом

Основними параметрами, за якими вибирають тиристори, є: І_пр — номінальний прямий струм, що визначається допустимим нагріван­ням тиристора; U_зв.доп -- допустима зворотна напруга, яка не приво­дить до пробою тиристора; t_вим — час відновлення властивостей тиристора, який визначається моментом подання імпульсу керування тиристором після його вимкнення.

Маркування тиристорів здійснюється за такою класифікацією:

> 1 позиція — літера Т, що вказує на призначення;

> 2 позиція — літера, яка вказує на вид тиристора (Б — швидкодійний, С — симетричний, Ч— частотний, П— із зворотною провідністю);

> 3 позиція — три цифри, які характеризують конструктивні особ­ливості;

> 4 позиція — число, яке відповідає середньому струму I_а в амперах;

> 5 позиція — клас за напругою, на яку розрахований тиристор;

> 6 позиція — цифри, які визначають номери груп за швидкістю наростання напруги та часом вимикання.

Наприклад: ТБ133-250-8-52 — тиристор швидкодійний, середній анодний струм 250А, восьмий клас за напругою, п'ята група за нарос­танням напруги та друга група за часом вимикання.