У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Глава 1. Понятие о тиристоре. Виды тиристоров. Принцип действия
Глава 2. Применение тиристоров в регуляторах мощности
2.1 Общие сведения о различных регуляторах
2.2 Процесс управления напряжением при помощи тиристора
2.3 Управляемый выпрямитель на тиристоре
Глава 3. Практические разработки регуляторов мощности на тиристорах
3.1 Регулятор напряжения на тиристоре КУ201К
3.2 Мощный управляемый выпрямитель на тиристорах
В данной работе рассмотрены несколько вариантов устройств, где используются элементы тиристоры в качестве регуляторов напряжения и в качестве выпрямителей. Приведены теоретическое и практическое описания принципа действия тиристоров и устройств, схемы этих устройств.
Управляемый выпрямитель на тиристорах — элементах, обладающих большим коэффициентом усиления по мощности, позволяет получать большие токи в нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора.
В данной работе рассмотрены два варианта таких выпрямителей, которые обеспечивают максимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15 В и от 0,5 до 15 В и устройство для регулировки напряжения на нагрузке активного и индуктивного характера, питаемой от сети переменного тока напряжением 127 и 220 В с пределами регулировки от 0 до номинального напряжения сети.
Глава 1. Понятие о тиристоре. Виды тиристоров. Принцип действия
1.1 Определение, виды тиристоров
Тиристором называют полупроводниковый прибор, основу которого составляет четырехслойная структура, способная переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристоры предназначены для ключевого управления электрическими сигналами в режиме открыт — закрыт (управляемый диод).
Простейшим тиристором является динистор – неуправляемый переключающий диод, представляющий собой четырехслойную структуру типа p-n-p-n (рис. 1.1.2). Здесь, как и у других типов тиристоров, крайние n-p-n-переходы называются эмиттерными, а средний p-n-переход – коллекторным. Внутренние области структуры, лежащие между переходами, называются базами. Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешней p-областью – анодом.
В отличие от несимметричных тиристоров (динисторов, тринисторов) в симметричных тиристорах обратная ветвь ВАХ имеет вид прямой ветви. Это достигается встречно-параллельным включением двух одинаковых четырехслойных структур или применением пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).
Рис. 1.1.1 Обозначения на схемах: а) симистора б) динистора в) тринистора.
Рис. 1.1.2 Структура динистора.
Рис. 1.1.3 Структура тринистора.
1.2 Принцип действия
При включении динистора по схеме, приведенной на рис. 1.2.1, коллекторный p-n-переход закрыт, а эмиттерные переходы открыты. Сопротивления открытых переходов малы, поэтому почти все напряжение источника питания приложено к коллекторному переходу, имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает малый ток (участок 1 на рис. 1.2.3).
Рис. 1.2.1. Схема включения в цепь неуправляемого тиристора (динистора).
Рис. 1.2.2. Схема включения в цепь управляемого тиристора (тринистора).
Рис.1.2.3. Вольтамперная характеристика динистора.
Рис.1.2.4. Вольтамперная характеристика тиристора.
Если увеличивать напряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения Uвкл. При напряжении Uвкл в динисторе создаются условия для лавинного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода. Происходит обратимый электрический пробой коллекторного перехода (участок 2 на рис. 1.2.3). В n-области коллекторного перехода образуется избыточная концентрация электронов, а в p-области — избыточная концентрация дырок. С увеличением этих концентраций снижаются потенциальные барьеры всех переходов динистора. Возрастает инжекция носителей через эмиттерные переходы. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождается переключением коллекторного перехода в открытое состояние. Рост тока происходит одновременно с уменьшением сопротивлений всех областей прибора. Поэтому увеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь прибор обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением. Напряжение на резисторе возрастает и происходит переключение динистора.
После перехода коллекторного перехода в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующий прямой ветви диода (участок 4). После переключения напряжение на динисторе снижается до 1 В. Если и дальше увеличивать напряжение источника питания или уменьшать сопротивление резистора R, то будет наблюдаться рост выходного тока, как в обычной схеме с диодом при прямом включении.
При уменьшении напряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивление коллекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода может составлять десятки микросекунд.
Напряжение Uвкл при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением не основных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу. Дополнительные носители заряда вводятся в тиристоре вспомогательным электродом, питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Uупр). Тиристор со вспомогательным управляющим электродом называется триодным, или тринисторным. На практике при использовании термина «тиристор» подразумевается именно элемент. Схема включения такого тиристора показана на рис. 1.2.2. Возможность снижения напряжения U при росте тока управления, показывает семейство ВАХ (рис. 1.2.4).
Если к тиристору приложить напряжение питания, противоположной полярности (рис. 1.2.4), то эмиттерные переходы окажутся закрытыми. В этом случае ВАХ тиристора напоминает обратную ветвь характеристики обычного диода. При очень больших обратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.
10.8. Тиристоры
Тиристор — полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями и тремя или более последовательно включенными p—n переходами. Наиболее распространена структура тиристора с четырьмя чередующимися слоями полупроводников p— и n-типов (рис. 10.35).
Различают управляемые, или триодные, и неуправляемые, или диодные, тиристоры.
Диодный тиристор (динистор) имеет два вывода — анодный и катодный. Его переключение из одного устойчивого состояния в другое, например в цепи переменного тока (см. рис. 6.7), определяется методом нагрузочной характеристики (см. рис. 6.8). Здесь и в дальнейшем примем, что ВАХ тиристоров безынерционные, т.е. I(U)=i(u). При плавном увеличении от нулевого значения ЭДС еэк=Еm эк sinωt диодный тиристор сначала закрыт и ток в цепи мал (точка 1 на ВАХ, рис. 10.35). В точке 2 ВАХ диодного тиристора напряжение на нем достигнет напряжения включения U=Uвкл. Дальнейшее даже незначительное увеличение ЭДС еэк приведет к резкому изменению режима работы цепи (точка 3 на ВАХ), т.е. включению диодного тиристора. При уменьшении ЭДС еэк процессы в цепи протекают в обратном порядке. В точке 4 ВАХ напряжение достигнет напряжения выключения. Дальнейшее уменьшение ЭДС еэк приводит к выключению диодного тиристора.
Н аходят применение также симметричные диодные тиристоры, условное обозначение и ВАХ которых приведены на рис. 10.36.
Триодный тиристор (тиристор) кроме анодного и катодного выводов имеет еще вывод управляющего электрода УЭ. Последний подключается либо к ближайшей к катоду p-области, либо к ближайшей к аноду n-области. В соответствии с этим различают катодное и анодное управление тиристором. Первое более распространено. Структура тиристора с катодным управлением, его условное обозначение и ВАХ приведены на рис. 10.37. При изменении напряжения управления Uуп изменяется и напряжение включения тиристора Uвкл. Следовательно, его можно использовать как управляемый ключ.
Для выключения триодного тиристора необходимо уменьшить его ток практически до нуля и затем в течение некоторого времени приложить напряжение U0.
Основной недостаток триодных тиристоров — возможность самопроизвольного включения при отсутствии напряжения управления Uуп=0, но высокой скорости увеличения напряжения между анодом и катодом . Это объясняется увеличением токов через емкости p—n перехода. Самопроизвольное включение триодного тиристора может произойти также при его нагреве в результате термогенерации носителей зарядов (см. § 10.2).
Запираемые триодные тиристоры являются разновидностью управляемых тиристоров, в которых запирание возможно при помощи коротких по длительности импульсов напряжения Uуп обратной полярности. Их условное обозначение приведено на рис. 10.38, а и б для катодного и анодного управлений соответственно.
Тиристоры только с управляемым включением называются однооперационными; тиристоры с управляемым включением и выключением — двухоперационными.
Производятся запираемые тиристоры (IGCT — Integrated Gate Commutated Thyristors) на токи до 4500 А, коммутируемые напряжения до 6000 В и частоту коммутации до 20 кГц.
Основное достоинство запираемых тиристоров относительно биполярных транзисторов с изолированным затвором (см. § 10.7) — большие значения коммутируемых токов и напряжений и меньшая мощность статических потерь.
Запираемые тиристоры применяются в качестве управляемых ключей в устройствах преобразования электрической энергии для электроприводов большой мощности и линий передачи постоянного тока.