Общие сведения о тиристоре

January 18, 2012 by admin Комментировать »

Рассмотрение источников питания и регуляторов мощности не будет полным, если не сказать о тиристорах — полупроводниковых переключателях, обладающих как высоким напряжением пробоя, так и очень большим коэффициентом усиления тока. Слово «тиристор» происходит от греческого thyra, означающего «дверь», и указывает на то, что он может быть или открыт, или закрыт. Другое название у этого прибора — кремниевый управляемый вентиль (КУВ). Последнее название указывает на то, что тиристор ведет себя как диод с дополнительной возможностью управлять мощностью, направляемой в нагрузку.

Тиристор не будет проводить до тех пор, пока не протечет импульс тока в цепи запуска. Если запуск произошел, то в действие вступает регенеративный процесс, и тиристор продолжает проводить до тех пор, пока источник напряжения не будет удален. Рисунок 9.40 иллюстрирует это свойство на простой схеме, где выпрямляется некоторая часть входного переменного напряжения. Проводящее состояние тиристора не наступает до тех пор, пока импульс тока не протечет от управляющего электрода к катоду; поэтому фаза последовательности запускающих импульсов по отношению к переменному напряжению источника определяет долю периода, в пределах которой открывшийся тиристор пропускает сигнал. Тиристор автоматически выходит из состояния проводимости в конце каждого полупериода, поскольку входное напряжение уменьшается до нуля.

Конструкция и принцип действия тиристора

Тиристор, как показано на рис. 9.41, а, является четырехслойным устройством (р-п-р-п). Однако его условное обозначение (рис. 9.41, 6) выглядит просто как выпрямляющий диод с дополнительным управляющим электродом.

Наиболее удачным подходом к объяснению принципа действия тиристора является представление четырех его слоев в виде двух взаимно связан-

Рис. 9.40. Простая тиристорная схема, иллюстрирующая работу управляемого выпрямителя.

ных транзисторов, как показано на рис. 9.41, в, г. Мы сейчас придем к выводу о совместном регенеративном поведении р-п-р- и я-/?-я-транзисто- ров, опираясь на схему, приведенную на рис. 9.42, где указаны ток нагрузки IL, нусковой ток IG, коллекторный ток транзистора Тх (7С1) и коллекторный ток транзистора Т2 (/С2). Обозначим через hFEX и hfE2 коэффициенты усиления постоянного тока транзисторов Тх я Т2, включенных по схеме с общим эмиттером.

Рис. 9.41. Тиристор:

а — структура; б— условное обозначение; в — транзисторный эквивалент; г — эквивалентная схема с транзисторами.

16 3-663

Рис. 9.42. Схема, объясняющая работу тиристора с точки зрения транзисторного эквивалента.

Очевидно, что по мере приближения величины hfEl hfE2 к единице, ток нагрузки, согласно равенству (9.10), стремится к бесконечности; фактически, конечно, он будет ограничен внешней нагрузкой, а тиристор при этом ведет себя просто как замкнутый ключ.

У всех транзисторов коэффициент усиления тока уменьшается при малых значениях базового тока, и тиристор сконструирован так, чтобы в случае, когда внешний ток запуска примерно равен нулю, произведение коэффициентов усиления тока транзисторов было меньше единицы. По мере увеличения тока запуска до нескольких миллиампер произведение hFEl hFE2 быстро достигает единицы, и тиристор включается.

Внутренняя обратная связь делает тиристор чрезвычайно эффективным и быстрым переключающим устройством (типичное время включения 1 мкс). Им можно воспользоваться для управления очень большими мощностями, поскольку р-n-переходы можно сделать такими, чтобы они выдерживали многие сотни вольт при смещении в обратном направлении. При соответствующих размерах /?-и-переходов с помощью тиристора можно переключать токи величиной в сотни ампер, и при этом на нем падает напряжение всего лишь порядка вольта или около этого. Такого сочетания высокого напряжения пробоя с большим эффективным коэффициентом усиления тока нельзя достичь в мощном транзисторе: большой коэффициент усиления тока требует, чтобы область базы была тонкой, а это приводит к низкому напряжению пробоя.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты