Теоретичні відомості

Методичні вказівки до виконання роботи

1. Вивчити теоретичний матеріал теми "Тиристори" за вказаними питаннями.

2. Для опрацювання теоретичного матеріалу користуватися рекомендованою літературою або теоретичними відомостями теми.

3. Законспектувати у зошит основні теоретичні положення теми.

4. Підготувати відповіді на контрольні запитання.

5. Оформити звіт та здати на перевірку викладачу.

6. Виконати тестове завдання до роботи.

Теоретичні відомості

1. Призначення та принцип роботи тиристорів.

2. Класифікація тиристорів.

3. Основні параметри тиристорів.

4. Прицип роботи динистора, ВАХ.

5. Прицип роботи тринистора, ВАХ.

Література:

1. Конспект лекцій з дисципліни “Електротехніка, електроніка і мікропроцесорна техніка” / Укл.: Г.В.Карандаков, В.І. Кривенко. – Київ, НТУ, 2008. – 230 с.
2. Сисоєв В. М. Основи радіоелектроніки: Підручник. — К.: Вища шк., 2004.
3. Будіщев М.С. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. Підручник. – Львів: Афіша, 2001. – с. 288-292.
4. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: Підручник. 2-ге вид. – К.: Каравела, 2007. – с. 245-246.

Тиристор – це напівпровідниковий прилад з трьома або більше p-n-переходами (рис. 1), які здатні під дією сигналу керування переходити від закритого (непро­відного) стану до відкритого (провідного). Цей перехід відбувається стрибкоподібно. ВАХ якого має ділянку з негативним диференціальним опором і який використовується для перемикання.

Рис. 1. Структура тиристора

З точки зору застосування, тиристори – це напівпровідниковий ключ, тобто прилад, основне призначення якого полягає в замиканні і розмиканні кола навантаження за допомогою зовнішніх сигналів.

Тиристор має два статичних стани – закритий, або стан низької провідності, і відкритий, або стан високої провідності. Перехід з одного стану в інший відбувається відносно швидко під впливом короткочасного зовнішнього сигналу.

Найбільш розповсюдженими є тиристори на чотиришаровій структурі, показаній на рис. 2, а. Вольт-амперні характеристики такої структури показано на рис. 2, б. а на рис. 2, в — схемне зображення такого тиристора з трьома виводами (електродами) до зовнішнього кола. Електроди приладу називаються: А — анод, К — катод, КЕ — керуючий електрод.

Рис. 2

Якщо ввімкнути тиристор у показане на рис. 2, а коло, то, за відсутністю сигналу на керуючому електроді, струму в колі не буде. Для показаної полярності прикладеної до тиристора напруги р — n-перехід П2 є закритий і тиристор знаходиться на ділянці 1 своєї вольт-амперної характеристики (рис. 2, б). Збільшення напруги до значення напруги вмикання U _вм викликає перехід дірок структури р₁ до n₁ а електронів з структури п₂ до р₂. Ці не основні для структур р₂ та п₁ носії під дією великої зовнішньої напруги з великою швидкістю проходять перехід П2, створюючи лавинне збільшення нових носіїв зарядів. Напруга на тиристорі швидко падає (ділянка II) до значення 0,5+1 В, а напруга на опорі R (рис. 2, а)зростає. Тиристор переходить на ділянку IIIсвоєї вольт-амперної характеристики.

Отже, для переведення тиристора у провідний стан без використання керуючого електрода, треба подати імпульс анодної напруги U_a ≥ U_вм. Для гасіння тиристора треба змінити полярність анодної напруги.

Якщо ж подати на керуючий електрод КЕ напругу, додатню по відношенню до катода К, то це викличе перехід електронів з структур п₂ і n₁ до р₂. Концентрація не основних носіїв зарядів в р₂ збільшується і вмикання тиристора відбувається за наявності напруги U_a ≥ U_вм (рис. 2, б). Після зняття сигналу керування тиристор зберігає відкритий стан і для його закриття слід поміняти полярність анодної напруги U_a.

Тиристори класифікують за такими ознаками: за кількістю виводів, по виду вихідної ВАХ, за способами вимикання й управління і за іншими ознаками.

За кількістю виводів розрізняють:

- діодні тиристори (динистори), що мають тільки два виводи - (анод і катод) (рис. 3, а);

- тріодні тиристори (тринистори), що мають три виводи (два основних і один керуючий) - анод, катод і керуючий електрод (рис. 3, б-д);

- чотирьохелектродні (тетродні) тиристори, що мають чотири виводи (два вхідних і два вихідних) (рис. 3, ж), і т.д.

За видом вихідної ВАХ розрізняють:

- тиристори, що не проводять у зворотному напрямку (рис. 3, а-в);

- тиристори, які проводять у зворотному напрямку (тиристори зі зворотною провідністю, або тиристори-діоди) (рис. 3, д);

- симетричні (двопровідні тиристори, симистори або триаки), які можуть перемикатися у відкритий стан в обох напрямках (рис. 3, г).

За способом вимикання тиристори підрозділяються на незапірні (вимикання забезпечується тільки за вихідним анодним колом) і запірні (вимикання можливо за вхідним керуючим колом).

Рис. 3. Позначення тиристорів:

а - динистор; б - тиристор; в - запірний тиристор; г - симистор; д - тиристор-діод (тиристор зі зворотною провідністю); е - фототиристор; ж - тиристорна оптопара

За способом управління розрізняють тиристори, фототиристори і оптотиристори. Перші керуються (вимикаються) зовнішнім електричним сигналом по керуючому електроду. Фототиристор керується зовнішнім оптичним сигналом, оптотиристор – внутрішнім оптичним сигналом (випромінювач і фототиристор складають в оптотиристорі єдину конструкцію).