Тиристоров

Тиристором называют кремниевый четырехслойный управляемый выпрямитель, в котором чередуются слои с электронной (n) и дырочной (р) проводимостью (рис.4.1 а) [1, 2, 3, 7].

Рис. 4.1. Структура (а) и вольт-амперные характеристики (б) тиристоров

Переходы П1, П2, П3 имеют различные сопротивления в прямом и обратном направлениях. Сопротивление отдельно взятого перехода в прямом направлении составляет доли Ома, а в обратном направлении – сотни тысяч Ом. Переходы П1 и П3 имеют хорошую проводимость при прямом направлении, а П2 – обратном направлении.

Как и все выпрямители, тиристор может пропускать значительный ток I только в одном направлении – от анода к катоду. В обратном направлении тиристор пропускает ничтожно малый ток, так как при таком включении его сопротивление велико.

При включении тиристора в проводящем направлении внутреннее сопротивление его зависит от величины приложенного анодного напряжения Ua и напряжения управления Uy, приложенного между катодом и управляющим электродом УЭ, или, что то же самое, от тока Iy, протекающего через управляющий электрод.

Зависимость рабочего тока I от приложенного напряжения Uа (рис. 4.1б) называют вольтамперной характеристикой тиристора. При повышении напряжения Ua от нуля до Ua1 (ток Iy=0) сила тока I тиристора остается ничтожно малой. Сопротивление тиристора велико и определяется главным образом величиной обратного сопротивления перехода П2, который оказывается смещенным в обратном направлении. Два других р-n перехода (П1 и П3) смещены в прямом направлении и существенного влияния на величину сопротивления тиристора в целом не оказывают. На участке ОА (рис. 4.1б) тиристор закрыт. При увеличении анодного напряжения до предельной величины Ua1, называемой максимальным напряжением переключения, происходит процесс очень быстрого нарастания тока анодного с одновременным резким уменьшением падения напряжения на тиристоре. Поэтому происходит переключение тиристора из закрытого состояния (область I) в открытое (область III).

После переключения сопротивление тиристора имеет тот же порядок, что и сопротивление обычного диода в прямом направлении.

Если увеличивать силу тока управления Iy1<Iy2<Iy3<Iy4, повышая напряжение управления Uy, то тиристор будет открываться при значениях анодного напряжения, меньших Ua1. При снятии анодного напряжения или при изменении его знака тиристор запирается, и его высокое сопротивление вновь восстанавливается.

Таким образом, тиристор может включиться при токе Iy=0, но при большом напряжении Ua1, что на практике не применяется. Для включения тиристора при значительно меньшем напряжении Ua необходимо на тиристор подавать напряжение Uy, а для предотвращения самопроизвольного включения от возможных перенапряжений в прямом направлении в схемах с тиристорами необходимо применять специальные защиты.

Следует отметить, что протекающий ток через включенный тиристор определяется только величиной напряжения питания и подключенной нагрузки.

Обратная ветвь вольтамперной характеристики Iобр= -f(Ua) тиристора подобна характеристике диода. При Uа > Uобр.макс. наступает пробой тиристора, он разрушается и выходит из строя. В схемах с тиристорами всегда возникают “рабочие” обратные напряжения, которые при правильном выборе тиристоров должны быть значительно меньше обратного допустимого паспортного напряжения. Для защиты тиристоров от возможных опасных перенапряжений (Uобр.макс.) необходимо применять специальные защиты.

Номинальной силой тока Iн тиристора называется наибольшее среднее значение силы тока, проходящего в прямом направлении, не вызывающее недопустимого перегрева.

Номинальным напряжением Uн называют наибольшее допустимое амплитудное напряжение, при котором обеспечивается заданная надежность тиристора.

Дата добавления: 2015-07-07