Tiristorun əsas məqsədi iş prinsipi. Tiristorlar. Cihaz, iş prinsipi, cərəyan-gərginlik xüsusiyyətləri. Tiristorların ümumi parametrləri

Dörd qatlı p-n-p-n yarımkeçirici elementlərin meydana gəlməsi güc elektronikasında əsl sıçrayış etdi. Belə cihazlara "tiristorlar" deyilir. Silikon idarə olunan qapılar tiristorların ən çox yayılmış ailəsidir.

Bu tip yarımkeçirici qurğular aşağıdakı quruluşa malikdir:

Blok diaqramından göründüyü kimi, tiristorun üç terminalı var - bir katod, bir nəzarət elektrodu və bir anod. Anod və katod güc dövrələrinə, nəzarət elektrodu isə tiristorun idarə olunan açılması üçün idarəetmə sisteminə (aşağı cərəyan şəbəkələri) qoşulur.

Dövrə diaqramlarında tiristorun aşağıdakı təyinatı var:

Cari gərginliyin xarakteristikaları aşağıda göstərilmişdir:

Bu xüsusiyyətə daha yaxından nəzər salaq.

Əks xarakteristik filial

Üçüncü kvadrantda diodların və tiristorların xüsusiyyətləri bərabərdir. Əgər anoda katoda nisbətən mənfi potensial tətbiq edilirsə, onda J 1 və J 3-ə tərs gərginlik, J 2-yə isə birbaşa gərginlik tətbiq olunur ki, bu da əks cərəyanın axmasına səbəb olur (çox kiçikdir). , adətən bir neçə milliamper). Bu gərginlik sözdə qırılma gərginliyinə qədər artdıqda, J 1 və J 3 arasında cərəyanda uçqun artımı baş verəcəkdir. Bu vəziyyətdə, bu cərəyan məhdud deyilsə, tiristorun sonrakı uğursuzluğu ilə qovşağın pozulması baş verəcəkdir. Qırılma gərginliyini aşmayan tərs gərginliklərdə, tiristor yüksək müqavimət göstərən bir rezistor kimi davranacaqdır.

Aşağı keçiricilik zonası

Bu zonada bunun əksi doğrudur. Katod potensialı anod potensialına nisbətən mənfi olacaq. Buna görə J 1 və J 3-ə birbaşa gərginlik, J 2-yə isə tərs gərginlik tətbiq olunacaq. Nəticə çox kiçik bir anod cərəyanı olacaq.

Yüksək keçiricilik zonası

Anod-katod bölməsindəki gərginlik, keçid gərginliyi deyilən bir dəyərə çatarsa, J2 qovşağının uçqun qırılması baş verəcək və tiristor yüksək keçiricilik vəziyyətinə keçəcəkdir. Bu vəziyyətdə, U a bir neçə yüzdən 1 - 2 volta qədər azalacaq. Bu, tiristorun növündən asılı olacaq. Yüksək keçiricilik zonasında anoddan keçən cərəyan xarici elementin yükündən asılı olacaq, bu da onu bu zonada qapalı keçid kimi nəzərdən keçirməyə imkan verir.

Nəzarət elektrodundan cərəyan keçirsəniz, tiristorun işə salınma gərginliyi azalacaq. Bu, birbaşa nəzarət elektrodunun cərəyanından asılıdır və dəyəri kifayət qədər böyük olduqda, praktiki olaraq sıfıra bərabərdir. Bir dövrədə işləmək üçün bir tiristor seçərkən, əks və irəli gərginliklər qırılma və keçid gərginliklərinin nominal dəyərlərindən çox olmamaq üçün seçilir. Bu şərtləri yerinə yetirmək çətindirsə və ya elementlərin parametrlərində böyük bir dağılma varsa (məsələn, 6300 V tiristor lazımdır və onun ən yaxın dəyərləri 1200 V-dir), onda bəzən elementləri işə salmaq olar. istifadə olunur.

Doğru zamanda, nəzarət elektroduna bir nəbz tətbiq edərək, tiristoru qapalı vəziyyətdən yüksək keçiricilik zonasına köçürə bilərsiniz. UE cərəyanı, bir qayda olaraq, minimum açılış cərəyanından yüksək olmalıdır və təxminən 20-200 mA-dır.

Anod cərəyanı tiristoru (keçid cərəyanını) söndürmək mümkün olmayan müəyyən bir dəyərə çatdıqda, nəzarət pulsu çıxarıla bilər. İndi tiristor yalnız cərəyanı saxlama cərəyanından aşağı salmaqla və ya ona əks polarite gərginliyi tətbiq etməklə sönmüş vəziyyətə qayıda bilər.

Əməliyyatın videosu və keçici proseslərin qrafikləri

Əks kilidləmə rejimi

düyü. 3. Tiristorun əks bloklama rejimi

İki əsas amil tərs və irəli parçalanma rejimini məhdudlaşdırır:

1. Tükənmiş sahənin ponksiyonu.

Əks bloklama rejimində cihazın anoduna bir gərginlik tətbiq olunur, katoda nisbətən mənfi; J1 və J3 qovşaqları tərs, J2 qovşağı isə irəli meyllidir (bax. Şəkil 3). Bu vəziyyətdə tətbiq olunan gərginliyin çoxu J1 və ya J3 qovşaqlarından birində düşür (müxtəlif bölgələrin dopinq dərəcəsindən asılı olaraq). Bu keçid J1 olsun. n1 təbəqəsinin W n1 qalınlığından asılı olaraq dağılma uçqun çoxalması (dağılma zamanı tükənmə bölgəsinin qalınlığı W n1-dən azdır) və ya ponksiyon (tükənmə təbəqəsi bütün n1 bölgəsinə yayılır və J1 qovşaqları) nəticəsində yaranır. və J2 bağlıdır).

Birbaşa kilidləmə rejimi

Birbaşa bloklama ilə, anoddakı gərginlik katoda nisbətən müsbətdir və yalnız J2 qovşağı tərs meyllidir. J1 və J3 qovşaqları irəli meyllidir. Tətbiq olunan gərginliyin çoxu J2 qovşağında düşür. J1 və J3 qovşaqları vasitəsilə azlıq daşıyıcıları J2 qovşağına bitişik bölgələrə yeridilir ki, bu da J2 qovşağının müqavimətini azaldır, onun vasitəsilə cərəyanı artırır və onun üzərindəki gərginliyin düşməsini azaldır. İrəli gərginlik artdıqca, tiristordan keçən cərəyan əvvəlcə yavaş-yavaş artır, bu, cərəyan gərginliyi xarakteristikasında 0-1 bölməsinə uyğundur. Bu rejimdə tiristoru kilidli hesab etmək olar, çünki J2 qovşağının müqaviməti hələ də çox yüksəkdir. Tiristorda gərginlik artdıqca, J2-də gərginliyin nisbəti azalır və J1 və J3-də gərginliklər daha sürətli artır, bu da tiristordan keçən cərəyanın daha da artmasına və J2 bölgəsinə azlıq daşıyıcısının vurulmasına səbəb olur. Müəyyən bir gərginlik dəyərində (onlarla və ya yüzlərlə volt sırasına görə) ona keçid gərginliyi deyilir V BF(cari gərginlik xarakteristikasında 1-ci nöqtə), proses uçqun kimi bir xarakter alır, tiristor yüksək keçiriciliyə malik bir vəziyyətə keçir (açılır) və içərisində mənbə gərginliyi və müqavimət ilə müəyyən edilmiş bir cərəyan qurulur. xarici dövrədən.

İki tranzistorlu model

Birbaşa bloklama rejimində cihazın xüsusiyyətlərini izah etmək üçün iki tranzistorlu model istifadə olunur. Bir tiristor pnp tranzistorunun bir npn tranzistoruna qoşulması kimi qəbul edilə bilər, hər birinin kollektoru digərinin bazasına bağlıdır, Şəkil 1-də göstərildiyi kimi. 4 triod tiristoru üçün. Mərkəzi qovşaq J1 qovşağı tərəfindən vurulan dəliklərin və J3 qovşağının vurulduğu elektronların kollektoru kimi çıxış edir. Emitent cərəyanlar arasındakı əlaqə Mən E, kollektor İ C və əsaslar I B və statik cərəyan qazancı α 1 p-n-p tranzistor da Şəkildə göstərilmişdir. 4, burada I Co kollektor-baza qovşağının əks doyma cərəyanıdır.

düyü. 4. Triodlu tiristorun iki tranzistorlu modeli, pnp tranzistorunda tranzistorların birləşdirilməsi və cərəyan nisbəti.

Oxşar əlaqələr cərəyanların istiqaməti tərsinə çevrildikdə n-p-n tranzistoru üçün əldə edilə bilər. Şəkildən. 4-dən belə nəticə çıxır ki, n-p-n tranzistorunun kollektor cərəyanı eyni zamanda p-n-p tranzistorunun əsas cərəyanıdır. Eynilə, p-n-p tranzistorunun kollektor cərəyanı və nəzarət cərəyanı Ig n-p-n tranzistorunun bazasına axın. Nəticədə, qapalı dövrədə ümumi qazanc 1-dən çox olduqda, regenerativ proses mümkün olur.

pnp tranzistorunun əsas cərəyanı I B1= (1 - α 1) Mən A - I Co1. Bu cərəyan da npn tranzistorunun kollektorundan keçir. Qazancı α 2 olan n-p-n tranzistorunun kollektor cərəyanı bərabərdir Mən C2= α 2 I K + ICo2.

bərabərləşdirmə I B1 Və Mən C2, alırıq (1 - α 1) Mən A - I Co1= α 2 I K + ICo2. Çünki I K = Mən A + Ig, Bu

düyü. 5. İrəli əyilmə rejimində enerji diaqramı: tarazlıq vəziyyəti, irəli bloklama rejimi və irəli keçirmə rejimi.

Bu tənlik cihazın gərginlik diapazonunda qırılmaya qədər statik xüsusiyyətlərini təsvir edir. Qırıldıqdan sonra cihaz p-i-n diodu kimi fəaliyyət göstərir. Nəzərə alın ki, tənliyin sağ tərəfinin sayında olan bütün şərtlər kiçikdir, buna görə də α 1 + α 2 termini< 1, ток Mən A kiçik (α1 və α2 əmsallarının özləri asılıdır Mən A və adətən artan cərəyanla böyüyür) Əgər α1 + α2 = 1 olarsa, onda fraksiyanın məxrəci sıfıra düşür və birbaşa parçalanma baş verir (və ya tiristor açılır). Qeyd etmək lazımdır ki, anod və katod arasındakı gərginliyin polaritesi tərsinə çevrilərsə, J1 və J3 qovşaqları tərs, J2 isə irəli meylli olacaqdır. Belə şəraitdə parçalanma baş vermir, çünki yalnız mərkəzi qovşaq emitent rolunu oynayır və regenerativ proses qeyri-mümkün olur.

Tükənmə təbəqələrinin eni və tarazlıqda, birbaşa bloklama və birbaşa keçirmə rejimlərində enerji zolağı diaqramları Şəkil 1-də göstərilmişdir. 5. Tarazlıqda hər keçidin tükənmə bölgəsi və kontakt potensialı çirkin paylanma profili ilə müəyyən edilir. Anodda müsbət gərginlik tətbiq edildikdə, J2 qovşağı tərs meylli olur, J1 və J3 qovşaqları isə irəli meylli olur. Anod və katod arasında gərginlik düşməsi keçidlərdəki gərginlik düşmələrinin cəbri cəminə bərabərdir: V AK = V 1 + V 2 + V 3. Gərginlik artdıqca, cihazdan keçən cərəyan artır və buna görə də α1 və α2 artır. Bu proseslərin bərpaedici təbiətinə görə cihaz sonda açıq vəziyyətə keçir. Tiristor işə salındıqdan sonra onun içindən keçən cərəyan xarici yük müqaviməti ilə məhdudlaşdırılmalıdır, əks halda gərginlik kifayət qədər yüksək olduqda tiristor uğursuz olacaq. Açıq vəziyyətdə, J2 qovşağı irəli istiqamətdə qərəzlidir (Şəkil 5, c) və gərginlik düşməsi V AK = (V 1 - | V 2| + V 3) təxminən bir irəli əyilmiş qovşaqdakı gərginliyin və doymuş tranzistordakı gərginliyin cəminə bərabərdir.

Birbaşa ötürmə rejimi

Tiristor açıq vəziyyətdə olduqda, hər üç qovşaq irəli meyllidir. Deliklər p1 bölgəsindən vurulur və elektronlar n2 bölgəsindən vurulur və n1-p2-n2 strukturu n1 bölgəsinə çıxarılan diod kontaktı ilə doymuş tranzistor kimi davranır. Buna görə də cihaz bütövlükdə p-i-n (p + -i-n +) dioduna bənzəyir...

Tiristorların təsnifatı

• diod tiristoru (əlavə adı "dinistor") - iki terminalı olan tiristor
  • Diod tiristoru, əks keçirməyən
  • əks istiqamətdə aparan diod tiristoru
  • Diod simmetrik tiristor (əlavə adı "diyak")
• triod tiristoru (əlavə adı "tiristor") - üç terminalı olan tiristor
  • əks istiqamətdə keçirməyən triod tiristoru (əlavə adı "tiristor")
  • əks istiqamətdə keçirən triod tiristoru (əlavə adı "tiristor-diod")
  • triod simmetrik tiristor (əlavə adı "triac", qeyri-rəsmi adı "triac")
  • triod tiristoru asimmetrikdir
  • dəyişdirilə bilən tiristor (əlavə adı "triod dəyişdirilə bilən tiristor")

Dinistor və trinistor arasındakı fərq

Bir dinistor və trinistor arasında heç bir əsas fərq yoxdur, lakin bir dinistorun açılması müəyyən bir dinistorun növündən asılı olaraq anod və katod terminalları arasında müəyyən bir gərginliyə çatdıqda baş verərsə, trinistorda açılış gərginliyi anod və katod arasında müsbət potensial fərqi ilə onun nəzarət elektroduna müəyyən müddət və böyüklükdə cərəyan impulsunun tətbiqi ilə xüsusi olaraq azaldıla bilər və trinistorun dizaynı yalnız nəzarət elektrodunun olması ilə fərqlənir. SCR-lər "tiristor" ailəsindən ən çox yayılmış cihazlardır.

Bir triod tiristoru ilə söndürmə tiristoru arasındakı fərq

Adi tiristorların qapalı vəziyyətinə keçid ya tiristordan keçən cərəyanı dəyərə endirməklə həyata keçirilir. İh, və ya katod və anod arasında gərginlik polaritesini dəyişdirməklə.

Dəyişdirilə bilən tiristorlar, adi tiristorlardan fərqli olaraq, nəzarət elektrod cərəyanının təsiri altında qapalı vəziyyətdən açıq vəziyyətə keçə bilər və əksinə. Söndürmə tiristorunu bağlamaq üçün idarəetmə elektrodundan onun açılmasına səbəb olan polaritedən fərqli polariteli bir cərəyan keçirmək lazımdır.

Triak

Triac (simmetrik tiristor) yarımkeçirici bir cihazdır, strukturunda iki tiristorun arxa-arxa əlaqəsinə bənzəyir. Hər iki istiqamətdə elektrik cərəyanını ötürməyə qadirdir.

Tiristorların xüsusiyyətləri

Müasir tiristorlar 1 mA-dan 10 kA-a qədər cərəyanlar üçün istehsal olunur; bir neçə V-dən bir neçə kV-ə qədər olan gərginliklər üçün; onlarda irəli cərəyanın artım sürəti 10 9 A/s, gərginlik - 10 9 V/s-ə çatır, işə düşmə vaxtı bir neçə onda bir neçə on mikrosaniyə, söndürmə vaxtı bir neçə vahiddən bir neçə yüz mikrosaniyəyə qədər dəyişir; Effektivlik 99%-ə çatır.

Ərizə

• İdarə olunan düzəldicilər
• Konvertorlar (inverterlər)
• Güc tənzimləyiciləri (dimmerlər)

həmçinin bax

• CDI (Kondensator Boşaltma Alovlanması)

Qeydlər

Ədəbiyyat

• GOST 15133-77.
• Kublanovski. Ya. S. Tiristor cihazları. - 2-ci nəşr, yenidən işlənmiş. və əlavə - M.: Radio və rabitə, 1987. - 112 s.: xəstə. - (Kütləvi Radio Kitabxanası. Məsələ 1104).

Bağlantılar

• Tiristorlar: iş prinsipi, dizaynları, növləri və daxil edilmə üsulları
• Mikrokontroller və ya rəqəmsal dövrə vasitəsilə tiristorların və triakların idarə edilməsi
• Enerji təchizatı sistemlərində çevirici qurğular
• Roqaçev K.D. Müasir gücə çevrilən tiristorlar.
• İdxal edilən tiristorların yerli analoqları
• Tiristorlar və analoqlar üzrə kataloqlar, Tiristorların dəyişdirilməsi, diodların dəyişdirilməsi.Zener diodları

Passiv bərk vəziyyət	Rezistor Dəyişən rezistor Trimmer rezistoru Varistor kondensatoru Dəyişən kondansatör Trimmer kondansatör induktoru Kvars rezonatoru· Sigorta · Özünü sıfırlayan qoruyucu Transformator
Aktiv Bərk Hal	Diod· LED · Fotodiod · Yarımkeçirici lazer · Schottky diodu· Zener diod · Stabilistor · Varikap · Varicond · Diod körpüsü · Uçqun diodu · Tunel diodu · Gunn diodu Transistor · Bipolyar tranzistor · Sahə effektli tranzistor · CMOS tranzistoru ·

Diaqramlarda və texniki sənədlərdə tez-tez müxtəlif terminlər və simvollar istifadə olunur, lakin bütün təcrübəsiz elektrikçilər onların mənasını bilmirlər. Qaynaq üçün güc tiristorlarının nə olduğunu, onların iş prinsipini, xüsusiyyətlərini və bu cihazların etiketlənməsini müzakirə etməyi təklif edirik.

Tiristor nədir və onların növləri

Çoxları "Running Fire" çələngində tiristorları görmüşlər; bu təsvir edilən cihazın və onun necə işlədiyinin ən sadə nümunəsidir. Silikon rektifikator və ya tiristor tranzistora çox bənzəyir. Bu, əsas materialı silikon olan çox qatlı yarımkeçirici cihazdır, əksər hallarda plastik bir korpusdadır. İş prinsipinin düzəldici diodla (AC rektifikator cihazları və ya dinistorlar) çox oxşar olması səbəbindən diaqramlardakı təyinat çox vaxt eynidır - bu, rektifikatorun analoqu hesab olunur.

Şəkil – Yanğın çələnginin qaçış diaqramı

Var:

• ABB söndürmə tiristorları (GTO),
• standart SEMIKRON,
• güclü uçqun tipi TL-171,
• optocouplers (məsələn, TO 142-12.5-600 və ya MTOTO 80 modulu),
• simmetrik TS-106-10,
• aşağı tezlikli MTT-lər,
• paltaryuyan maşınlar üçün triac BTA 16-600B və ya VT,
• tezliyi TBC,
• xarici TPS 08,
• TYN 208.

Ancaq eyni zamanda, IGBT və ya IGCT tipli tranzistorlar yüksək gərginlikli cihazlar (sobalar, dəzgahlar və digər sənaye avtomatlaşdırılması) üçün istifadə olunur.

Foto - Tiristor

Lakin, iki qatlı (PN) tranzistor (PNP, NPN) olan dioddan fərqli olaraq, tiristor dörd qatdan (PNPN) ibarətdir və bu yarımkeçirici cihaz üç p-n keçidindən ibarətdir. Bu halda, diod rektifikatorları daha az səmərəli olur. Bu, tiristor idarəetmə sxemi, eləcə də hər hansı bir elektrikçinin arayış kitabı ilə yaxşı nümayiş etdirilir (məsələn, kitabxanada müəllif Zamyatinin kitabını pulsuz oxuya bilərsiniz).

Tiristor bir istiqamətli AC çeviricisidir, yəni cərəyanı yalnız bir istiqamətdə keçirir, lakin dioddan fərqli olaraq, cihaz açıq dövrə açarı və ya DC düzəldici diodu kimi işləmək üçün edilə bilər. Başqa sözlə, yarımkeçirici tiristorlar yalnız keçid rejimində işləyə bilər və gücləndirici cihazlar kimi istifadə edilə bilməz. Tiristorun açarı özbaşına qapalı vəziyyətə keçə bilmir.

Silikonla idarə olunan rektifikator, bir rejimdən digərinə çox tez keçə bilən triaklar, alternativ cərəyan diodları və unijunction tranzistorları ilə birlikdə bir neçə güclü yarımkeçirici cihazdan biridir. Belə bir tiristor yüksək sürətli adlanır. Təbii ki, burada cihazın sinfi böyük rol oynayır.

Tiristorun tətbiqi

Tiristorların məqsədi çox fərqli ola bilər, məsələn, tiristorlardan istifadə edən evdə hazırlanmış qaynaq çeviricisi, bir avtomobil üçün şarj cihazı (enerji təchizatında tiristor) və hətta generator çox populyardır. Cihazın özü həm aşağı tezlikli, həm də yüksək tezlikli yükləri keçə bildiyinə görə, qaynaq maşınları üçün transformator üçün də istifadə edilə bilər (onların körpüsü məhz bu hissələrdən istifadə edir). Bu vəziyyətdə hissənin işini idarə etmək üçün tiristorda bir gərginlik tənzimləyicisi lazımdır.

Foto - LATR əvəzinə tiristordan istifadə

Motosikllər üçün alovlanma tiristoru haqqında unutmayın.

Dizaynın təsviri və iş prinsipi

Tiristor üç hissədən ibarətdir: "Anod", "Katod" və "Giriş", çox yüksək sürətlə "ON" və "OFF" mövqeləri arasında keçid edə bilən üç p-n keçidindən ibarətdir. Ancaq eyni zamanda, yükə müəyyən miqdarda enerji çatdırmaq üçün müxtəlif müddətlərə, yəni bir neçə yarım dövrə ərzində "ON" vəziyyətindən də dəyişdirilə bilər. Tiristorun işini onun bir cüt tamamlayıcı regenerativ açar kimi bir-birinə bağlı iki tranzistordan ibarət olacağını düşünməklə daha yaxşı izah etmək olar.

Ən sadə mikrosxemlər iki tranzistoru nümayiş etdirir, onlar elə birləşir ki, kollektor cərəyanı “Başlat” əmrindən sonra NPN tranzistor TR 2 kanallarına birbaşa PNP tranzistor TR 1-ə axır. Bu zaman TR-dən cərəyan 1 TR 2-nin əsaslarına kanallara axır. Bu iki bir-birinə bağlı tranzistor elə qurulmuşdur ki, baza-emitter digər tranzistorun kollektor-emitterindən cərəyan alır. Bunun üçün paralel yerləşdirmə tələb olunur.

Şəkil – Tiristor KU221IM

Bütün təhlükəsizlik tədbirlərinə baxmayaraq, tiristor istər-istəməz bir mövqedən digərinə keçə bilər. Bu, cərəyanın kəskin sıçrayışı, temperaturun dəyişməsi və digər müxtəlif amillər nəticəsində baş verir. Buna görə, bir tiristor KU202N, T122 25, T 160, T 10 10 almadan əvvəl, onu yalnız bir test cihazı (üzük) ilə yoxlamaq deyil, həm də əməliyyat parametrləri ilə tanış olmaq lazımdır.

Tipik tiristor cərəyan gərginliyi xüsusiyyətləri

Bu mürəkkəb mövzunu müzakirə etməyə başlamaq üçün tiristorun cari gərginlik xüsusiyyətlərinin diaqramına baxın:

Foto - tiristorun cərəyan gərginliyi xarakteristikasının xüsusiyyətləri

1. 0 və (Vо,IL) arasındakı seqment cihazın birbaşa kilidlənməsinə tam uyğundur;
2. Vvo bölməsində tiristor "ON" vəziyyətindədir;
3. Zonalar (Vvo, IL) və (Vн, In) arasındakı seqment tiristorun açıq vəziyyətində keçid mövqeyidir. Məhz bu sahədə dinistor effekti adlanan hadisə baş verir;
4. Öz növbəsində, nöqtələr (Vн,In) qrafikdə cihazın birbaşa açılmasını göstərir;
5. 0 və Vbr nöqtələri tiristorun söndürüldüyü bölmədir;
6. Bunun ardınca Vbr seqmenti gəlir - bu, əks parçalanma rejimini göstərir.

Təbii ki, dövrədəki müasir yüksək tezlikli radio komponentləri cari gərginlik xüsusiyyətlərinə əhəmiyyətsiz şəkildə təsir göstərə bilər (soyuducular, rezistorlar, rölelər). Həmçinin, simmetrik fototiristorlar, SMD zener diodları, optotiristorlar, triodlar, optokuplerlər, optoelektronik və digər modullar müxtəlif cərəyan-gərginlik xüsusiyyətlərinə malik ola bilər.

Foto - tiristorun cərəyan gərginliyi xarakteristikası

Bundan əlavə, bu halda cihazın qorunmasının yük girişində həyata keçirildiyinə diqqətinizi çəkirik.

Tiristorun yoxlanılması

Bir cihaz satın almadan əvvəl, bir tiristoru multimetr ilə necə yoxlamaq lazım olduğunu bilməlisiniz. Ölçmə cihazı yalnız sözdə test cihazına qoşula bilər. Belə bir cihazın yığıla biləcəyi diaqram aşağıda təqdim olunur:

Foto - tiristor test cihazı

Təsvirə görə, anoda müsbət gərginlik, katoda isə mənfi gərginlik tətbiq etmək lazımdır. Tiristorun həllinə uyğun bir dəyər istifadə etmək çox vacibdir. Rəsmdə nominal gərginliyi 9-12 volt olan rezistorlar göstərilir, yəni test cihazının gərginliyi tiristordan bir qədər yüksəkdir. Cihazı yığdıqdan sonra rektifikatoru yoxlamağa başlaya bilərsiniz. Onu yandırmaq üçün nəbz siqnalları göndərən düyməni basmalısınız.

Tiristoru sınamaq çox sadədir, bir düymə qısa müddət ərzində idarəetmə elektroduna bir açılış siqnalı (katodla müqayisədə müsbət) göndərir. Bundan sonra, tiristorda işləyən işıqlar yanarsa, cihaz işləmir sayılır, lakin güclü qurğular həmişə yük gəldikdən sonra dərhal reaksiya vermir.

Foto - tiristorlar üçün sınaq sxemi

Cihazı yoxlamağa əlavə olaraq, tiristorlar və triaklar OWEN BOOST və ya digər markalar üçün xüsusi kontrollerlər və ya idarəetmə blokundan istifadə etmək tövsiyə olunur; o, tiristorda güc tənzimləyicisi ilə təxminən eyni işləyir. Əsas fərq gərginliklərin daha geniş diapazonudur.

Video: tiristorun iş prinsipi

Spesifikasiyalar

KU 202e seriyalı tiristorun texniki parametrlərini nəzərdən keçirək. Bu seriyada əsas istifadəsi məişət texnikası ilə məhdudlaşan yerli aşağı güc qurğuları təqdim olunur: elektrik sobalarını, qızdırıcıları və s.

Aşağıdakı rəsm tiristorun pinout və əsas hissələrini göstərir.

Şəkil – ku 202

1. Əks vəziyyətdə olan gərginliyi (maksimum) 100 V təyin edin
2. Qapalı gərginlik 100 V
3. Açıq vəziyyətdə nəbz - 30 A
4. Açıq vəziyyətdə təkrarlanan nəbz 10 A
5. Orta gərginlik<=1,5 В
6. Kilidi açılmayan gərginlik >=0,2 V
7. Cərəyanı açıq vəziyyətdə təyin edin<=4 мА
8. Əks cərəyan<=4 мА
9. Sabit tipli kilid açma cərəyanı<=200 мА
10. Sabit gərginliyi təyin edin<=7 В
11. Vaxtında<=10 мкс
12. Bağlanma vaxtı<=100 мкс

Cihaz mikrosaniyələrdə açılır. Təsvir edilən cihazı dəyişdirmək lazımdırsa, elektrik mağazasında bir satış məsləhətçisi ilə məsləhətləşin - o, diaqrama uyğun olaraq analoq seçə biləcək.

Foto – tiristor Ku202n

Bir tiristorun qiyməti onun markasından və xüsusiyyətlərindən asılıdır. Yerli cihazları almağı məsləhət görürük - onlar daha davamlı və əlverişlidir. Spontan bazarlarda yüz rubla qədər yüksək keyfiyyətli, güclü çevirici ala bilərsiniz.

Güc elektronikası üçün yarımkeçirici cihazların yaradılması 1953-cü ildə, yüksək təmiz silikon əldə etmək və böyük ölçülü silikon disklər yaratmaq mümkün olduqda başladı. 1955-ci ildə ilk dəfə dörd qatlı quruluşa malik olan və “tiristor” adlanan yarımkeçiricilərlə idarə olunan cihaz yaradıldı.

Anod və katod arasında müsbət gərginlikdə nəzarət elektroduna bir impuls tətbiq etməklə işə salındı. Tiristorun söndürülməsi ondan keçən birbaşa cərəyanı sıfıra endirməklə təmin edilir, bunun üçün induktiv-kapasitiv keçid dövrələrinin çoxlu sxemləri hazırlanmışdır. Onlar yalnız çeviricinin qiymətini artırmır, həm də çəkisini və ölçülərini pisləşdirir və etibarlılığı azaldır.

Buna görə də, tiristorun yaradılması ilə eyni vaxtda onun idarəetmə elektrodu vasitəsilə söndürülməsini təmin etməyə yönəlmiş tədqiqatlar başladı. Əsas problem baza ərazilərində yükdaşıyıcıların sürətli rezorbsiyasını təmin etmək idi.

İlk belə tiristorlar 1960-cı ildə ABŞ-da ortaya çıxdı. Onlara Gate Turn Off (GTO) deyilirdi. Ölkəmizdə onlar daha çox kilidlənən və ya dəyişdirilə bilən tiristorlar kimi tanınırlar.

90-cı illərin ortalarında idarəetmə elektrodu üçün üzük terminalı olan bir söndürmə tiristoru hazırlanmışdır. O, Gate Commutated Thyristor (GCT) adlanırdı və GTO texnologiyasının sonrakı inkişafı oldu.

GTO tiristorları

Qurğu

Söndürmə tiristoru klassik dörd qatlı quruluşa əsaslanan tam idarə olunan yarımkeçirici cihazdır. Nəzarət elektroduna müsbət və mənfi cərəyan impulsları tətbiq etməklə açılır və söndürülür. Şəkildə. 1-də söndürülmüş tiristorun simvolu (a) və blok diaqramı (b) göstərilir. Adi bir tiristor kimi, bir katod K, bir anod A və bir nəzarət elektrodu var G. Cihazların strukturlarındakı fərqlər n- və p-keçiricilikləri olan üfüqi və şaquli təbəqələrin fərqli bir təşkilində yatır.

Katod təbəqəsinin dizaynı n ən böyük dəyişikliyə məruz qalmışdır. Bir neçə yüz elementar hüceyrəyə bölünür, əraziyə bərabər paylanır və paralel bağlanır. Bu dizayn, cihaz söndürüldükdə yarımkeçirici strukturun bütün ərazisində cərəyanın vahid azaldılmasını təmin etmək istəyi ilə əlaqədardır.

Baza təbəqəsi p, vahid vahid kimi hazırlanmasına baxmayaraq, çox sayda nəzarət elektrodu kontaktına malikdir (təxminən katod hüceyrələrinin sayına bərabərdir), eyni zamanda əraziyə bərabər paylanmış və paralel bağlanmışdır. Əsas təbəqə n şərti tiristorun müvafiq təbəqəsinə bənzər şəkildə hazırlanır.

Anod təbəqəsi p kiçik paylanmış müqavimətlər vasitəsilə n bazasını anod kontaktına birləşdirən şuntlara (zonalar n) malikdir. Anod şuntları tərs bloklama qabiliyyəti olmayan tiristorlarda istifadə olunur. Onlar n baza bölgəsindən ödənişlərin çıxarılması şərtlərini yaxşılaşdırmaqla cihazın bağlanma müddətini azaltmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.

GTO tiristorlarının əsas dizaynı artan istilik və elektrik keçiriciliyi ilə iki mis əsas arasında temperaturu kompensasiya edən molibden disklər vasitəsilə sıxılmış dörd qatlı silikon vafli olan planşet tiplidir. Keramika korpusunda terminalı olan nəzarət elektrodu silikon vafli ilə təmasdadır. Cihaz bir-birindən təcrid olunmuş və soyutma sisteminin növü ilə müəyyən edilmiş dizayna malik olan iki soyuducu yarısı arasında təmas səthləri ilə sıxılır.

Əməliyyat prinsipi

GTO tiristor dövrü dörd mərhələdən ibarətdir: yandırma, keçirmə, söndürmə və bloklama.

Tiristor strukturunun sxematik hissəsində (şəkil 1, b) strukturun aşağı terminalı anoddur. Anod p təbəqəsi ilə təmasdadır.Sonra aşağıdan yuxarıya doğru: əsas təbəqə n, əsas təbəqə p (idarəetmə elektrodunun terminalı var), katod terminalı ilə birbaşa təmasda olan n təbəqəsi. Dörd təbəqə üç p-n keçidini təşkil edir: p və n təbəqələri arasında j1; j2 n və p təbəqələri arasında; j3 p və n təbəqələri arasında.

Mərhələ 1- daxil edilməsi. Tiristor strukturunun bloklama vəziyyətindən keçirici vəziyyətə keçməsi (açılma) yalnız anod və katod arasında birbaşa gərginlik tətbiq edildikdə mümkündür. Keçidlər j1 və j3 irəli istiqamətdə sürüşdürülür və yük daşıyıcılarının keçməsinə mane olmur. Bütün gərginlik tərs meylli olan j2 orta qovşağına tətbiq olunur. j2 keçidinin yaxınlığında yük daşıyıcılarının tükənmiş zonası əmələ gəlir ki, bu da kosmik yük bölgəsi adlanır. GTO tiristorunu işə salmaq üçün nəzarət dövrəsi (p qatına "+" terminalı) vasitəsilə nəzarət elektroduna və katoda U G müsbət polariteli bir gərginlik tətbiq olunur. Nəticədə, keçid cərəyanı I G dövrədən keçir.

Söndürmə tiristorları dIG/dt kənarının yamacı və IGM nəzarət cərəyanının amplitudası üçün ciddi tələblərə malikdir. J3 qovşağı vasitəsilə, sızma cərəyanına əlavə olaraq, I G açılan cərəyan axmağa başlayır. Bu cərəyanı yaradan elektronlar n qatından p təbəqəsinə vurulacaq. Bundan sonra, onlardan bəziləri j2 baza keçidinin elektrik sahəsi ilə n qatına köçürüləcəkdir.

Eyni zamanda, p təbəqəsindən n təbəqəsinə və sonra p təbəqəsinə deşiklərin əks vurulması artacaq, yəni. Azlıq yük daşıyıcılarının yaratdığı cərəyanda artım olacaq.

Baza qovşağından keçən ümumi cərəyan j2 açılma cərəyanını aşır, tiristor açılır, bundan sonra yük daşıyıcıları onun bütün dörd bölgəsindən sərbəst keçəcəklər.

Mərhələ 2- keçirici dövlət. Sabit cərəyan axını rejimində anod dövrəsində cərəyan saxlama cərəyanını üstələyirsə I G nəzarət cərəyanına ehtiyac yoxdur. Bununla birlikdə, praktikada söndürülmüş tiristorun bütün strukturlarının daim keçirici vəziyyətdə olması üçün hələ də müəyyən bir temperatur rejimi üçün nəzərdə tutulmuş cərəyanı saxlamaq lazımdır. Beləliklə, bütün işə salma və keçirmə vəziyyəti zamanı idarəetmə sistemi müsbət polaritenin cari nəbzini yaradır.

Keçirici vəziyyətdə yarımkeçirici strukturun bütün sahələri yük daşıyıcılarının vahid hərəkətini təmin edir (katoddan anoda elektronlar, əks istiqamətdə dəliklər). Anod cərəyanı j1, j2 keçidlərindən, anod və idarəetmə elektrodunun ümumi cərəyanı isə j3 keçidindən keçir.

Mərhələ 3- söndür. GTO tiristorunu sabit gərginlik polaritesi ilə söndürmək üçün U T (bax. Şəkil 3), nəzarət dövrəsi vasitəsilə nəzarət elektroduna və katoda mənfi polarite UGR gərginliyi tətbiq olunur. Bu, axını əsas qat p-də əsas yük daşıyıcılarının (deşiklərin) rezorbsiyasına səbəb olan bir söndürmə cərəyanına səbəb olur. Başqa sözlə desək, p qatına n əsas qatından daxil olan dəliklərin və idarəetmə elektrodu vasitəsilə eyni təbəqəyə daxil olan elektronların rekombinasiyası var.

J2 baza qovşağı onlardan azad edildikdə, tiristor sönməyə başlayır. Bu proses qısa müddət ərzində tiristorun irəli cərəyanının I T-nin kiçik bir dəyər I TQT-ə qədər kəskin azalması ilə xarakterizə olunur (bax. Şəkil 2). Əsas keçid j2 kilidləndikdən dərhal sonra j3 keçidi bağlanmağa başlayır, lakin idarəetmə dövrələrinin endüktansında saxlanılan enerji səbəbindən bir müddət bir qədər açıq vəziyyətdə qalır.

düyü. 2. Anod cərəyanında (iT) və idarəetmə elektrodunda (iG) dəyişikliklərin qrafikləri

İdarəetmə dövrəsinin endüktansında saxlanılan bütün enerji istehlak edildikdən sonra, katod tərəfindəki j3 qovşağı tamamilə söndürülür. Bu andan etibarən tiristordan keçən cərəyan nəzarət elektrodunun dövrəsi vasitəsilə anoddan katoda keçən sızma cərəyanına bərabərdir.

Rekombinasiya prosesi və buna görə də söndürmə tiristorunun söndürülməsi əsasən ön dIGQ/dt-nin yamacından və əks idarəetmə cərəyanının I GQ amplitudasından asılıdır. Bu cərəyanın tələb olunan yamacını və amplitüdünü təmin etmək üçün idarəetmə elektroduna j3 keçidi üçün icazə verilən dəyərdən artıq olmayan bir gərginlik UG tətbiq edilməlidir.

Mərhələ 4- bloklama vəziyyəti Bloklama vəziyyəti rejimində idarəetmə blokundan U GR mənfi polarite gərginliyi idarəetmə elektrodu və katoda tətbiq olaraq qalır. Ümumi cərəyan I GR, tiristorun sızma cərəyanından və j3 qovşağından keçən əks idarəetmə cərəyanından ibarət olan idarəetmə dövrəsindən keçir. Keçid j3 əks istiqamətlidir. Beləliklə, irəli bloklama vəziyyətində olan bir GTO tiristorunda iki qovşaq (j2 və j3) tərs meyllidir və iki kosmik yük bölgəsi meydana gəlir.

Bütün bağlanma və bloklama vəziyyətində idarəetmə sistemi mənfi polarite nəbzini yaradır.

Təhlükəsizlik dövrələri

GTO tiristorlarının istifadəsi xüsusi qoruyucu sxemlərin istifadəsini tələb edir. Onlar çəki və ölçüləri, çeviricinin qiymətini artırır və bəzən əlavə soyutma qurğuları tələb edir, lakin cihazların normal işləməsi üçün lazımdır.

Hər hansı bir qoruyucu dövrənin məqsədi yarımkeçirici cihazı dəyişdirərkən elektrik enerjisinin iki parametrindən birinin artım sürətini məhdudlaşdırmaqdır. Bu halda CB qoruyucu dövrəsinin kondansatörləri (şəkil 3) qorunan qurğuya paralel bağlanır T. Onlar tiristor söndürüldükdə irəli gərginlik dUT/dt artım sürətini məhdudlaşdırırlar.

LE boğucuları T cihazı ilə ardıcıl olaraq quraşdırılır. Onlar tiristor işə salındıqda irəli cərəyan dIT/dt artım sürətini məhdudlaşdırırlar. Hər bir cihaz üçün dUT/dt və dIT/dt dəyərləri standartlaşdırılıb, onlar istinad kitablarında və cihazlar üçün pasport məlumatlarında göstərilib.

düyü. 3. Qoruyucu dövrə diaqramı

Reaktiv elementlərin boşaldılmasını və yüklənməsini təmin etmək üçün qoruyucu sxemlərdə kondansatörlərə və şoklara əlavə olaraq əlavə elementlər istifadə olunur. Bunlara daxildir: tiristor T söndürüldükdə və CB kondansatörü doldurulduqda rezistor RB-dən yan keçən DB diodu, tiristor T işə salındıqda CB kondansatörünün boşalma cərəyanını məhdudlaşdıran RB rezistoru.

Nəzarət sistemi

İdarəetmə sistemi (CS) aşağıdakı funksional blokları ehtiva edir: kilidin açılması impulsunun yaradılması üçün dövrədən və tiristorun açıq vəziyyətdə saxlanması üçün siqnal mənbəyindən ibarət olan aktivləşdirmə sxemi; kilidləmə siqnalı yaratmaq üçün dövrə; tiristoru qapalı vəziyyətdə saxlamaq üçün dövrə.

Bütün idarəetmə sistemləri sadalanan blokların hamısını tələb etmir, lakin hər bir idarəetmə sistemində kilidin açılması və kilidlənməsi impulslarının yaradılması üçün sxemlər olmalıdır. Bu halda, idarəetmə dövrəsinin və söndürülmüş tiristorun güc dövrəsinin qalvanik izolyasiyasını təmin etmək lazımdır.

Söndürülmüş tiristorun işini idarə etmək üçün idarəetmə elektroduna siqnal vermə üsulu ilə fərqlənən iki əsas idarəetmə sistemindən istifadə olunur. Şəkildə təqdim olunan vəziyyətdə. 4, məntiqi blok St tərəfindən yaradılan siqnallar qalvanik izolyasiyaya (potensial ayrılmağa) məruz qalır, bundan sonra onlar SE və SA açarları vasitəsilə söndürülmüş tiristorun T nəzarət elektroduna verilir. İkinci halda, siqnallar əvvəlcə idarəetmə bloku ilə eyni potensiala malik olan SE (on) və SA (söndürmə) düymələri üzərində hərəkət edin, sonra UE və UA qalvanik izolyasiya cihazları vasitəsilə idarəetmə elektroduna verilir.

SE və SA açarlarının yerindən asılı olaraq aşağı potensiallı (NPSU) və yüksək potensiallı (VPSU, şək. 4) idarəetmə sxemləri fərqləndirilir.

düyü. 4. Nəzarət dövrəsi seçimi

NPSU idarəetmə sistemi VPSU-dan struktur cəhətdən daha sadədir, lakin onun imkanları tiristordan axan birbaşa cərəyan rejimində işləyən uzunmüddətli idarəetmə siqnallarının yaradılması, habelə idarəetmə impulslarının dikliyini təmin etmək baxımından məhduddur. Uzunmüddətli siqnalları yaratmaq üçün daha bahalı təkan çəkmə sxemlərindən istifadə etmək lazımdır.

VPSU-da yüksək yamac və idarəetmə siqnalının artan müddəti daha asan əldə edilir. Bundan əlavə, burada nəzarət siqnalı tamamilə istifadə olunur, NPSU-da isə onun dəyəri potensial ayırma cihazı (məsələn, impuls transformatoru) ilə məhdudlaşır.

Məlumat siqnalı - yandırmaq və ya söndürmək əmri - adətən optoelektronik çevirici vasitəsilə dövrəyə verilir.

Tiristorlar GCT

90-cı illərin ortalarında ABB və Mitsubishi yeni tip Gate Commutated Thyristor (GCT) hazırladılar. Əslində, GCT GTO-nun daha da təkmilləşdirilməsi və ya onun modernləşdirilməsidir. Bununla belə, idarəetmə elektrodunun prinsipcə yeni dizaynı, eləcə də cihaz söndürüldükdə baş verən nəzərəçarpacaq dərəcədə fərqli proseslər onu nəzərdən keçirməyi məqsədəuyğun edir.

GCT GTO-nun çatışmazlıqlarından azad olmaq üçün hazırlanmışdır, ona görə də ilk növbədə GTO ilə bağlı yaranan məsələləri həll etməliyik.

GTO-nun əsas çatışmazlığı onun keçidi zamanı cihazın qoruyucu sxemlərində böyük enerji itkiləridir. Tezliyin artırılması itkiləri artırır, buna görə də praktikada GTO tiristorları 250-300 Hz-dən çox olmayan bir tezliklə dəyişdirilir. Əsas itkilər tiristor T söndürüldükdə və nəticədə CB kondansatörünün boşaldılması zamanı rezistor RB-də (bax. Şəkil 3) baş verir.

Kondansatör CB, cihaz söndürüldükdə irəli gərginlik du/dt artım sürətini məhdudlaşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Tiristoru du/dt effektinə qarşı həssaslaşdırmaqla, GCT dizaynında həyata keçirilən snubber sxemindən (keçid yolunun formalaşma sxemi) imtina etmək mümkün oldu.

Nəzarət və dizayn xüsusiyyətləri

GCT tiristorlarının əsas xüsusiyyəti, GTO cihazları ilə müqayisədə, həm idarəetmə prinsipini dəyişdirməklə, həm də cihazın dizaynını təkmilləşdirməklə əldə edilən sürətli bağlanmadır. Sürətli bağlanma, cihaz söndürüldükdə tiristor strukturunun tranzistor quruluşuna çevrilməsi ilə həyata keçirilir ki, bu da cihazı du/dt effektinə qarşı həssas edir.

Açıq, keçirici və bloklama fazalarında GCT GTO ilə eyni şəkildə idarə olunur. Söndürüldükdə, GCT nəzarəti iki xüsusiyyətə malikdir:

• nəzarət cərəyanı Ig anod cərəyanına bərabərdir və ya ondan artıqdır Ia (GTO tiristorları üçün Ig 3 - 5 dəfə azdır);
• idarəetmə elektrodu aşağı endüktansa malikdir, bu da nəzarət cərəyanının yüksəlmə sürətinə qaz/dt 3000 A/µs və ya daha çox nail olmağa imkan verir (GTO tiristorları üçün dig/dt dəyəri 30-40 A/µs-dir).

düyü. 5. Söndürüldükdə GCT tiristorunun strukturunda cərəyanların paylanması

Şəkildə. Şəkil 5-də cihaz söndürüldükdə GCT tiristorunun strukturunda cərəyanların paylanması göstərilir. Qeyd edildiyi kimi, işə salınma prosesi GTO tiristorlarının işə salınmasına bənzəyir. Bağlama prosesi fərqlidir. Anod cərəyanının (Ia) dəyərinə amplituda bərabər olan mənfi idarəetmə impulsunu (-Ig) tətbiq etdikdən sonra, cihazdan keçən bütün birbaşa cərəyan idarəetmə sisteminə əyilir və j3 keçidini (p və bölgələr arasında) keçərək katoda çatır. n). J3 qovşağı əks istiqamətlidir və katod tranzistoru npn sönür. GCT-nin daha da söndürülməsi hər hansı bir bipolyar tranzistorun söndürülməsinə bənzəyir ki, bu da irəli gərginliyin du/dt yüksəliş sürətinin xarici məhdudiyyətini tələb etməyən və buna görə də snubber zəncirinin olmamasına imkan verir.

GCT dizaynındakı dəyişiklik, söndürüldükdə cihazda baş verən dinamik proseslərin GTO ilə müqayisədə bir-iki miqyasda daha sürətli getməsi ilə əlaqədardır. Beləliklə, GTO üçün minimum söndürmə və bloklama müddəti 100 μs-dirsə, GCT üçün bu dəyər 10 μs-dən çox deyil. GCT-ni söndürərkən idarəetmə cərəyanının yüksəlmə sürəti 3000 A/µs, GTO - 40 A/µs-dən çox deyil.

Kommutasiya proseslərinin yüksək dinamikasını təmin etmək üçün idarəetmə elektrodunun çıxışının konstruksiyası və qurğunun idarəetmə sisteminin impuls formalaşdırıcısına qoşulması dəyişdirilmişdir. Çıxış, cihazı bir dairədə əhatə edən bir halqada hazırlanır. Üzük tiristorun keramika gövdəsindən keçir və təmasdadır: içəridə nəzarət elektrodunun hüceyrələri ilə; kənarda - nəzarət elektrodunu nəbz formasına birləşdirən bir plaka ilə.

İndi GTO tiristorları Yaponiya və Avropada bir neçə böyük şirkət tərəfindən istehsal olunur: Toshiba, Hitachi, Mitsubishi, ABB, Eupec. Gərginlik UDRM üçün cihazın parametrləri: 2500 V, 4500 V, 6000 V; cari ITGQM ilə (maksimum təkrarlanan kilidləmə cərəyanı): 1000 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A, 4000 A, 6000 A.

GCT tiristorları Mitsubishi və ABB tərəfindən istehsal olunur. Cihazlar 4500 V-ə qədər UDRM gərginliyi və 4000 A-a qədər ITGQM cərəyanı üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Hal-hazırda GCT və GTO tiristorları Rusiyanın Elektrovypryamitel ASC (Saransk) müəssisəsində istehsal olunur.TZ-243, TZ-253, TZ-273, ZTA-173, ZTA-193, ZTF-193 seriyalı tiristorlar istehsal olunur (oxşar. GCT ) 125 mm-ə qədər silikon vafli diametri və gərginlik diapazonu UDRM 1200 - 6000 V və cərəyan ITGQM 630 - 4000 A olan və s.

Söndürmə tiristorları ilə paralel olaraq və onlarla birlikdə istifadə üçün Elektrovypryamitel ASC amortizasiya (snubber) dövrələri və əks cərəyan diodları üçün sürətli bərpaedici diodlar, habelə çıxış mərhələləri üçün güclü bir impuls tranzistoru hazırladı və seriyalı istehsal etdi. idarəetmə sürücüsünün (nəzarət sistemi).

Tiristorlar IGCT

Ciddi nəzarət konsepsiyası sayəsində (alaşımlı profillərə incə nəzarət, mesa texnologiyası, idarə olunan rekombinasiya mərkəzlərinin xüsusi paylanması yaratmaq üçün proton və elektron şüalanması, şəffaf və ya nazik emitentlər texnologiyası, bufer qatının istifadəsi. n-baza bölgəsi və s.) söndürüldükdə GTO-nun xüsusiyyətlərində əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmaya nail olmaq mümkün idi. Cihaz, idarəetmə və tətbiq baxımından HD GTO texnologiyasında növbəti böyük irəliləyiş yeni İnteqrasiya Edilmiş Qapı-Kommutasiyalı Tiristor (IGCT) əsasında idarə olunan qurğular ideyası idi. Sıx idarəetmə texnologiyası sayəsində vahid keçid IGCT-nin təhlükəsiz iş sahəsini uçqun dağılması ilə məhdudlaşan hədlərə qədər artırır, yəni. silisiumun fiziki imkanlarına. du/dt həddini aşmaqdan qorunma sxemləri tələb olunmur. Təkmilləşdirilmiş güc itkisi performansı ilə birlikdə kiloherts diapazonunda yeni tətbiqlər tapıldı. Əsasən şəffaf anod dizaynı sayəsində standart GTO-larla müqayisədə idarəetmə üçün tələb olunan güc 5 dəfə azalır. Monolitik inteqrasiya olunmuş yüksək güclü diodlara malik yeni IGCT cihazları ailəsi 0,5 - 6 MV*A diapazonunda tətbiqlər üçün hazırlanmışdır. Serial və paralel qoşulmanın mövcud texniki imkanları ilə IGCT cihazları güc səviyyəsini bir neçə yüz meqavolta - amperə qədər artırmağa imkan verir.

İnteqrasiya edilmiş idarəetmə bloku ilə anod gərginliyi artmağa başlamazdan əvvəl katod cərəyanı azalır. Bu, çox qatlı idarəetmə lövhəsi ilə birlikdə idarəetmə elektrodunun koaksial bağlantısı vasitəsilə həyata keçirilən idarəetmə elektrodunun dövrəsinin çox aşağı endüktansı sayəsində əldə edilir. Nəticədə 4 kA/µs cərəyanı söndürmək sürətinə nail olmaq mümkün oldu. İdarəetmə gərginliyində UGK=20 V. katod cərəyanı sıfır olduqda, qalan anod cərəyanı bu anda aşağı müqavimətə malik olan idarəetmə blokuna keçir. Bunun sayəsində idarəetmə blokunun enerji istehlakı minimuma endirilir.

"Çətin" idarəetmə ilə işləyərkən, tiristor işə salındıqda p-n-p-n vəziyyətindən 1 μs-də p-n-p rejiminə keçir. Söndürmə tranzistor rejimində tamamilə baş verir, hər hansı bir tetikleyici təsir ehtimalını aradan qaldırır.

Cihazın qalınlığının azaldılması anod tərəfində bir tampon təbəqəsindən istifadə etməklə əldə edilir. Güclü yarımkeçiricilərin tampon təbəqəsi eyni irəliyə doğru qırılma gərginliyində qalınlığını 30% azaltmaqla ənənəvi elementlərin işini yaxşılaşdırır. İncə elementlərin əsas üstünlüyü aşağı statik və dinamik itkilərlə təkmilləşdirilmiş texnoloji xüsusiyyətlərdir. Dörd qatlı bir cihazda belə bir tampon təbəqəsi anod şortlarının çıxarılmasını tələb edir, lakin hələ də bağlanma zamanı elektronları effektiv şəkildə buraxır. Yeni IGCT cihazı bufer qatını şəffaf anod emitenti ilə birləşdirir. Şəffaf anod cərəyanla idarə olunan emitent səmərəliliyi ilə p-n qovşağıdır.

Maksimum səs-küy toxunulmazlığı və yığcamlıq üçün idarəetmə bloku IGCT-ni əhatə edir, soyuducu ilə vahid struktur təşkil edir və yalnız IGCT-nin özünü idarə etmək üçün zəruri olan dövrə hissəsini ehtiva edir. Nəticədə idarəetmə blokunun elementlərinin sayı azalır, istilik yayılması, elektrik və istilik həddindən artıq yüklənmə parametrləri azalır. Beləliklə, idarəetmə blokunun dəyəri və uğursuzluq dərəcəsi də əhəmiyyətli dərəcədə azalır. İnteqrasiya edilmiş idarəetmə bloku ilə IGCT asanlıqla modula bərkidilir və optik lif vasitəsilə enerji təchizatı və idarəetmə siqnal mənbəyinə dəqiq qoşulur. Yayı sadəcə buraxmaqla, diqqətlə hazırlanmış sıxma kontakt sistemi sayəsində IGCT-yə dəqiq hesablanmış sıxma qüvvəsi tətbiq edilir, elektrik və istilik əlaqəsi yaranır. Bu, montajın maksimum asanlığını və maksimum etibarlılığı təmin edir. IGCT-ni tıxac olmadan işləyərkən, sərbəst dönmə diodu da tıxacsız işləməlidir. Bu tələblər klassik proseslərlə birlikdə şüalanma prosesindən istifadə etməklə istehsal olunan təkmilləşdirilmiş xüsusiyyətlərə malik sıxma paketində yüksək güclü diod tərəfindən yerinə yetirilir. Di/dt təmin etmək qabiliyyəti diodun işləməsi ilə müəyyən edilir (bax. Şəkil 6).

düyü. 6. IGCT-də üç fazalı çeviricinin sadələşdirilmiş diaqramı

IGCT-nin əsas istehsalçısı ABB-dir.Tiristor gərginlik parametrləri U DRM: 4500 V, 6000 V; cari ITGQM: 3000 A, 4000 A.

Nəticə

90-cı illərin əvvəllərində güc tranzistoru texnologiyasının sürətli inkişafı cihazların yeni sinfinin - izolyasiya edilmiş qapılı bipolyar tranzistorların (IGBT - İzolyasiya edilmiş Qapı Bipolyar Transistorlar) yaranmasına səbəb oldu. IGBT-nin əsas üstünlükləri yüksək iş tezliyi, səmərəlilik, idarəetmə sxemlərinin sadəliyi və yığcamlığıdır (aşağı idarəetmə cərəyanına görə).

Son illərdə 4500 V-a qədər işləmə gərginliyi və 1800 A-a qədər cərəyan dəyişdirmə qabiliyyəti olan IGBT-lərin meydana çıxması gücü 1 MVt-a qədər və gərginliyə qədər olan cihazlarda qapalı söndürmə tiristorlarının (GTO) yerdəyişməsinə səbəb oldu. 3,5 kV.

Bununla belə, 500 Hz-dən 2 kHz-ə qədər kommutasiya tezliklərində işləyə bilən və IGBT-lərdən daha yüksək performans təklif edən yeni IGCT cihazları sübut edilmiş tiristor texnologiyasının optimal birləşməsini özünəməxsus aşağı itkiləri və səliqəsiz, yüksək effektiv söndürmə texnologiyasını birləşdirir. nəzarət elektrodu IGCT bu gün orta və yüksək gərginlikli elektrik elektronikası tətbiqləri üçün ideal həlldir.

İki tərəfli istilik qurğusu olan müasir güclü güc açarlarının xüsusiyyətləri cədvəldə verilmişdir. 1.

Cədvəl 1. İki tərəfli istilik qurğusu olan müasir güclü güc açarlarının xüsusiyyətləri

Cihaz növü	Üstünlüklər	Qüsurlar	İstifadə sahələri
Ənənəvi tiristor (SCR)	Açıq vəziyyətdə ən aşağı itkilər. Ən yüksək həddən artıq yükləmə qabiliyyəti. Yüksək etibarlılıq. Paralel və ardıcıl olaraq asanlıqla birləşdirilir.	Nəzarət elektrodu vasitəsilə məcburi kilidləməyə qadir deyil. Aşağı əməliyyat tezliyi.	DC sürücüsü; güclü enerji təchizatı; qaynaq; ərimə və qızdırma; statik kompensatorlar; AC açarları
GTO	İdarə olunan kilidləmə qabiliyyəti. Nisbətən yüksək həddindən artıq yükləmə qabiliyyəti. Serial qoşulma imkanı. 4 kV-a qədər gərginlikdə 250 Hz-ə qədər işləmə tezliyi.	Açıq vəziyyətdə yüksək itkilər. Nəzarət sistemində çox böyük itkilər. Potensial enerjinin idarə edilməsi və təchizatı üçün kompleks sistemlər. Böyük keçid itkiləri.	Elektrik sürücüsü; statik kompensatorlar, reaktiv güc; fasiləsiz enerji təchizatı sistemləri; induksiya istilik
IGCT	İdarə olunan kilidləmə qabiliyyəti. Həddindən artıq yükləmə qabiliyyəti GTO ilə eynidir. Aşağı vəziyyətdə keçid itkiləri. İşləmə tezliyi - vahidlərə qədər, kHz. Quraşdırılmış idarəetmə bloku (sürücü). Serial qoşulma imkanı.	Əməliyyat təcrübəsi olmadığı üçün müəyyən edilməmişdir	Güclü enerji təchizatı (DC ötürücü xətlərin çevirici və rektifikator yarımstansiyaları); elektrik ötürücü (tezlik çeviriciləri üçün gərginlik çeviriciləri və müxtəlif məqsədlər üçün elektrik ötürücüləri)
IGBT	İdarə olunan kilidləmə qabiliyyəti. Ən yüksək iş tezliyi (10 kHz-ə qədər). Sadə, aşağı gücə malik idarəetmə sistemi. Quraşdırılmış sürücü.	Açıq vəziyyətdə çox yüksək itkilər.	Elektrik sürücüsü (doğrayanlar); fasiləsiz enerji təchizatı sistemləri; statik kompensatorlar və aktiv filtrlər; əsas enerji təchizatı

İşi aydın təsəvvür etmək üçün tiristorun işinin mahiyyəti haqqında fikir vermək lazımdır.

P-N-P-N dörd yarımkeçirici qovşaqdan ibarət idarə olunan keçirici. Onun iş prinsipi diodunkinə bənzəyir və nəzarət elektroduna elektrik cərəyanı verildikdə həyata keçirilir.

Tiristordan cari keçid yalnız anod potensialı katod potensialından yüksək olduqda mümkündür. Tiristordan keçən cərəyan, cari dəyər bağlanma həddinə düşdükdə keçməyi dayandırır. İdarəetmə elektroduna axan cərəyan tiristorun əsas hissəsindəki cari dəyərə təsir göstərmir və əlavə olaraq tiristorun əsas vəziyyətində daimi dəstəyə ehtiyac yoxdur, yalnız tiristoru açmaq üçün lazımdır.

Tiristorun bir neçə həlledici xüsusiyyətləri var

Açıq vəziyyətdə, cərəyan funksiyası üçün əlverişli olan tiristor aşağıdakı göstəricilərlə xarakterizə olunur:

• Gərginlik düşməsi, daxili müqavimətdən istifadə edərək eşik gərginliyi kimi müəyyən edilir.
• Maksimum icazə verilən cərəyan dəyəri 5000 A-a qədərdir, ən güclü komponentlər üçün tipik rms dəyəri.

Tiristorun kilidli vəziyyətində bu:

• Birbaşa maksimum icazə verilən gərginlik (5000A-dan yüksək).
• Ümumiyyətlə, irəli və tərs gərginlik dəyərləri eynidır.
• Sönmə vaxtı və ya tiristorun katoda nisbətən anod gərginliyinin müsbət dəyərindən təsirlənmədiyi minimum dəyəri olan vaxt, əks halda tiristor kortəbii olaraq açılacaqdır.
• Tiristorun açıq əsas hissəsinin cari xarakteristikasını idarə edin.

Aşağı tezliklər və yüksək tezlikli dövrələr üçün nəzərdə tutulmuş sxemlərdə işləmək üçün nəzərdə tutulmuş tiristorlar var. Bunlar yüksək sürətli tiristorlar adlanır, onların tətbiq sahəsi bir neçə kiloherts üçün nəzərdə tutulmuşdur. Yüksək sürətli tiristorlar qeyri-bərabər irəli və tərs gərginliklərin istifadəsi ilə xarakterizə olunur.

Sabit gərginlik dəyərini artırmaq üçün

düyü. №1. Ümumi əlaqə ölçüləri və tiristorun rəsmləri. m 1, m 2 – açıq vəziyyətdə nəbz gərginliyinin ölçüldüyü nəzarət nöqtələri. L 1 min – anodun terminalları ilə idarəetmə elektrodu arasında havada ən kiçik hava boşluğu (məsafə); L 2 min – minimum məsafədən keçən cari keçid uzunluğu sızmalar terminallar arasında.

Tiristorların növləri

• – diod tiristoru, anod və katoddan ibarət iki terminala malikdir.
• SCR - triod tiristoru əlavə nəzarət elektrodu ilə təchiz edilmişdir.
• Bir triak simmetrik tiristordur, tiristorların anti-seriyalı bağlantısıdır və cərəyanı irəli və tərs istiqamətlərdə keçirmə qabiliyyətinə malikdir.

düyü. № 2. Tiristorun strukturu (a) və cərəyan-gərginlik xarakteristikası (volt-amper xarakteristikası).

Tiristorlar müxtəlif tezlik sərhədləri olan dövrələrdə işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur, normal tətbiqlərdə tiristorlar arxa-arxaya bağlanan diodlara qoşula bilər, bu xüsusiyyət komponentin tab gətirə biləcəyi DC gərginliyini artırmaq üçün istifadə olunur. dövlətdən kənar. Qabaqcıl sxemlər üçün istifadə olunur tiristorGTO (Qapı Dön Oee - kilidlənən tiristor), tamamilə idarə edilə bilər. Onun kilidlənməsi nəzarət elektrodu vasitəsilə baş verir. Bu cür tiristorların istifadəsi çox güclü çeviricilərdə tətbiq tapdı, çünki yüksək cərəyanları keçə bilir.

Məqaləyə şərhlər, əlavələr yazın, bəlkə nəyisə qaçırdım. Baxın, mənim haqqımda başqa faydalı bir şey tapsanız, şad olaram.