Тиристори

1. ОБЩИ СВЕДЕНИЯ. КОНСТРУКТИВНИ ОСОБЕНОСТИ

Тиристорите са едни от основните елементи в силнотоковата
електротехника. Те покриват цялата гама от мощности, необходими за
практиката. Произвеждат се тиристори за токове от няколко милиампер
до хиляди ампери и напрежение от 50
добрите си ключови свойства те са предпочитани
промишлената електро
Малките размери, преоб
действие, управление с малка мощност
качества.


Поради голямото разнообразие на тиристорни структури
съществуват различни видове корпуси, някои от които са представени на
фиг.1. Мощните тиристори
1
T6. ТИРИСТОРИ

1. ОБЩИ СВЕДЕНИЯ. КОНСТРУКТИВНИ ОСОБЕНОСТИ .
са едни от основните елементи в силнотоковата
електротехника. Те покриват цялата гама от мощности, необходими за
практиката. Произвеждат се тиристори за токове от няколко милиампер
до хиляди ампери и напрежение от 50 V до 5000 V. Благодарение на
добрите си ключови свойства те са предпочитани
промишлената електроника и автоматизираните електрозадв
Малките размери, преобразуването на големи мощности, безконтактното
действие, управление с малка мощност - това са техните най
Фиг.1.
олямото разнообразие на тиристорни структури
съществуват различни видове корпуси, някои от които са представени на
Мощните тиристори най-често се херметизират в метални корпуси с
са едни от основните елементи в силнотоковата
електротехника. Те покриват цялата гама от мощности, необходими за
практиката. Произвеждат се тиристори за токове от няколко милиампера
Благодарение на
добрите си ключови свойства те са предпочитани прибори за
ника и автоматизираните електрозадвижвания.
разуването на големи мощности, безконтактното
това са техните най-важни

олямото разнообразие на тиристорни структури
съществуват различни видове корпуси, някои от които са представени на
метални корпуси с

винт и металокерамични дискови корпуси
структура не се запоява към основата, а се притиска с пружини. Така се
реализира механичен електрически контакт с външните изводи. Така се
гарантира висока надеждно
температурните линейни разширения на различните материали. За
охлаждането на тиристорите се използва
конвекция на топлинните потоци. Най
чрез въздушно охлаждане,
ефективно е водното охлаждане
Тиристорът е типичен
устойчиви състояния -
съпротивление и голям работен ток и
съпротивление и малък ток.
Съществуват много видове тиристо
разгледани процесите в
триелектроден тиристор или тринистор
Действието на тиристора се основава на процесите в
полупроводникова структура от силиций
биполярния транзистор са

възприети следните означения:
емитерни, а средният преход П
2
металокерамични дискови корпуси. При тях полупроводниковата
структура не се запоява към основата, а се притиска с пружини. Така се
реализира механичен електрически контакт с външните изводи. Така се
гарантира висока надеждност, тъй като се компенсират разликите в
пературните линейни разширения на различните материали. За
охлаждането на тиристорите се използва естествена
на топлинните потоци. Най-често топлобменът
чрез въздушно охлаждане, но при разсейване на големи мощности най
водното охлаждане.
е типичен ключов полупроводников елемент с две
- отпушено, характеризиращо се с много малко
ление и голям работен ток и запушено, съответстващо
тивление и малък ток.
Съществуват много видове тиристори. Отначало ще бъдат
и процесите в обикновения тиристор, нарича
тиристор или тринистор.
Действието на тиристора се основава на процесите в
полупроводникова структура от силиций (фиг.2). По аналогия с
биполярния транзистор са
Фиг.2.
възприети следните означения: двата крайни прехода П1 и П
, а средният преход П2 - колекторен, крайните области
При тях полупроводниковата
структура не се запоява към основата, а се притиска с пружини. Така се
реализира механичен електрически контакт с външните изводи. Така се
се компенсират разликите в
пературните линейни разширения на различните материали. За
и изкуствена
топлобменът се осигурява
но при разсейване на големи мощности най-
полупроводников елемент с две
характеризиращо се с много малко
съответстващо на голямо
Отначало ще бъдат
, наричан още
Действието на тиристора се основава на процесите в четирислойна
По аналогия с

и П3 се наричат
колекторен, крайните области Р1 и N2 се

наричат емитери, а средните два слоя се разглеждат като
От гледна точка
емитерът да се нарича
управляващ електрод (УЕ)
Тиристорът може да бъде изпълнен и само с
катод, без управляващ електрод. Такъв елемент се нарича
или динистор и е частен случай на тиристора
намерил широко приложение.
Обикновено базата
базата N1. Широката база определя големите напрежения, които издържа
тиристорът в запушено състояние, а тънката база обуславя възможността
той да бъде управляван от
сравнително нискоомни, като колекторния преход П
емитерните преходи П1
изцяло във високоомната
изправителни свойства и са по
легирани, то те имат голям коефициент на инжекция.

2. ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ И ВОЛТ

3
а средните два слоя се разглеждат като бази


Фиг.3.
От гледна точка на приложението на тиристорите е прието
анод (А), N 2 емитерът - катод (К),
УЕ) или гейт (G).
Тиристорът може да бъде изпълнен и само с два електрода
без управляващ електрод. Такъв елемент се нарича диоден тиристор
е частен случай на тиристора (фиг.3). Той оба
намерил широко приложение.
Обикновено базата Р2 е по-нискоомна и значително по
Широката база определя големите напрежения, които издържа
тиристорът в запушено състояние, а тънката база обуславя възможността
той да бъде управляван от сравнително малки токове. Облас
телно нискоомни, като колекторния преход П2 е по
1 и П3 и обемният му заряд е разположен почти
изцяло във високоомната N1 база. Двата емитерни прехода имат по
изправителни свойства и са по-тесни, но тъй като емитерите са силно
легирани, то те имат голям коефициент на инжекция.
2. ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ И ВОЛТ -АМПЕРНА ХАРАКТЕРИСТИКА
бази.
на приложението на тиристорите е прието Р1
(К), a P2 базата -
два електрода - анод и
диоден тиристор
Той обаче не е
но по-тънка от
Широката база определя големите напрежения, които издържа
тиристорът в запушено състояние, а тънката база обуславя възможността
сравнително малки токове. Областите P2 и N2 ca
е по-широк от
и обемният му заряд е разположен почти
база. Двата емитерни прехода имат по-лоши
тесни, но тъй като емитерите са силно
АМПЕРНА ХАРАКТЕРИСТИКА .

Физическият принцип на действие н
взаимодействието на трите последователно включени
Процесите в тиристорната структура са разгледани при включването
показано на (фиг.4), подходящо за изследване на волт
характеристика.



Фиг.4.

Различават се две вериги:
- работна верига,
на напрежение Е:,
- управляваща верига
напрежение EY, RY и ключа
ВАХ на тиристора при различни стойности на управляващия ток
4
Физическият принцип на действие на тиристора е основан на
действието на трите последователно включени
Процесите в тиристорната структура са разгледани при включването
подходящо за изследване на волт


Фиг.5.
Различават се две вериги:
включваща товарно съпротивление
управляваща верига, включваща източник на управляващо
и ключа k.
ВАХ на тиристора при различни стойности на управляващия ток
ристора е основан на
действието на трите последователно включени PN-прехода.
Процесите в тиристорната структура са разгледани при включването,
подходящо за изследване на волтамперната му
Фиг.5.
тивление RТ и източник
включваща източник на управляващо
ВАХ на тиристора при различни стойности на управляващия ток IY е

5
показана на фиг.5.
За изясняване принципа на действие на тиристора ще бъдат
разгледани няколко случая на включване.
• Нека ключът k е отворен, т.е. IY=0.
Обратно включване на тиристора (I Y =0, UA < 0). Когато на анода
се приложи отрицателен потенциал, а на катода - положителен, тиристорът
е включен в обратна посока. Тогава двата емитерни прехода П 1 и П3 ще
бъдат включени в обратна посока и ВАХ ще бъде анало гична на
полупроводников диод, включен в обратна посока, с обратен ток I C0 и с
пробивно напрежение UBR (участък "а " от ВАХ).
Право включване на тиристора - запушено състояние (I Y=0,
0<UA<UB0). На анода се прилага положителен потенциал, а на катода -
отрицателен. Така емитерните преходи са включени в права посока, а
колекторният - в обратна.
Инжектираните електрони от прехода П3 зареждат базовата област
N1 с отрицателен потенциал, а инжектираните дупки от прехода П 1 -
областта Р2 c положителен потенциал. Тези потенциали намаляват
потенциалната бариера на емитерните преходи и увеличават инжекцията.
При напрежение на тиристора по-малко от U B0, вследствие на
рекомбинацията, базовите области успяват да възстановят своята
неутралност. Тиристорът се намира в запушено състояние и има
съпротивление няколко мегаома. Токът е IKA0 и е по голям от IC0, но е от
същия порядък (10
-6
÷ 10
-3
А). Това състояние на тиристора съответства на
участък" b" от ВАХ.
Право включване на тиристора - отпушено състояние (I
Y=0, UA≥
U
B0). При напрежения равни и по-големи от UB0, базовите области не
успяват да възстановят своята неутралност, тъй като инжекцията на
емитерните преходи е твърде голяма. Бързо нарастващите потоци от
инжектирани електрони и дупки преминават в областта на обемния заряд

на колекторния преход и неговото съпротивление намалява и клони към 0
Работната т.В се премества в
напрежение и голям ток
тиристора. Напрежението
на включване. Съответният ток
на тиристора съответства на участък



Фиг.6.
• Нека ключът k e
Отпушване чрез
положителен потенциал, а на катода
електрод (УЕ) протича ток
инжекция на токоносители от
анодни напрежения. Колкото е по
напрежението на включване на тиристора
тиристора не е необходимо токът
кратък импулс на управляващия електрод, след което анодният ток
поддържа отпушеното състояние.
При достатъчно голяма стойност на
характеристика е като тази на обикновен диод
предпочитаният ток в
6
ния преход и неговото съпротивление намалява и клони към 0
се премества в т.С, характеризираща се с много малко
ние и голям ток Im ≈ E/RT. Това е отпушено
жението UB0 е основен параметър и се нарича
Съответният ток IB0 е токът на включване.
на тиристора съответства на участък "с" от ВАХ.