Статические параметры тиристоров

Рисунок 12.8 - Схема включения тиристора (а); к определению статических состояний тиристора (b)

Для определения состояний тиристора построим нагрузочную прямую, отображающую свойства активной нагрузки. Нагрузочная прямая строится по двум точкам в соответствии с уравнением

(12.8)

при положительных и отрицательных значениях Е. Точки пересечения нагрузочной прямой с вольт-амперной характеристикой дают возможные статические состояния тиристора (рисунок 12.8, b).

Точка А – тиристор закрыт, анодный ток очень мал, практически все напряжение приложено к тиристору в прямом направлении . Точка В – соответствует открытому состоянию тиристора; анодное напряжение мало (обычно не более 2…2.5 В), а анодный ток большой. Точка С - находится на участке с отрицательным динамическим сопротивлением и является неустойчивой. Точка D соответствует обратному включению тиристора (Е<0).

Статические - описывают свойства тиристоров в одном из статических состояний: высокой проводимости или низкой проводимости.

Состояние высокой проводимости (точка В) аналогичню открытому состоянию диода, вольт-амперная характеристика имеет вид, показанный на рис. 9.

Рисунок 12.9 - Вольт-амперная характеристика тиристора в состоянии высокой проводимости

Характеристика тиристора аппроксимируется прямой

. (12.9)

Аппроксимирующая прямая проводится через точки , , .

-максимально допустимое среднее значение тока.

Состояния низкой проводимости точки А и D (рисунок 12.10). В этих точках тиристор должен выдерживать подводимые напряжения. Он не должен самопроизвольно переходить в состояние высокой проводимости или пробоя.

Рисунок 12.10 - Вольт-амперная характеристика тиристора в состоянии низкой проводимости

В состоянии низкой проводимости нормируются следующие величины:

- максимально допустимое рабочее импульсное напряжение. Это наибольшее мгновенное значение напряжения, прикладываемое к тиристору в непроводящем состоянии, исключая повторяющиеся и неповторяющиеся импульсные напряжения. - максимально допустимое повторяющееся импульсное напряжение. Это наибольшее мгновенное значение напряжения, прикладываемое к тиристору в непроводящем состоянии, исключая неповторяющиеся импульсные напряжения. - максимально допустимое неповторяющееся импульсное напряжение. Это наибольшее мгновенное значение напряжения, прикладываемое к тиристору в непроводящем состоянии.

 

 

3. Динамические параметры тиристоров

Динамические параметры определяют процесс переключения тиристора из закрытого состояния, т.е. низкой проводимости (точка А) в открытое состояние, т.е. высокой проводимости (точка В) под воздействием импульса тока управления. Обратный переход из открытого состояния в закрытое происходит у однооперационных тиристоров за счет изменения полярности приложенного напряжения, а двухоперационных тиристорах - за счет импульса управляющего тока противоположного направления.

Рисунок 12.12 - Временные диаграммы переключения тиристора

Процесс включения тиристора. Для перехода из состояния низкой проводимости в состояние высокой проводимости требуется время , которое складывается из времени задержки и времени нарастания . Как только заряд превысит некоторое критическое значении происходит смена полярности на переходе и тиристор начинает открываться. Продолжительность определяет минимально необходимую длительность импульса управления . В интервале ток нарастает по экспоненте. Это объясняется тем, что ток неравномерно распределяется по сечению кристалла. Повышенная плотность тока на начальной стадии процесса включения вызывает нагрев, что вызывает прожег кристалла и выход тиристора из строя. Для исключения этого эффекта скорость нарастания тока ограничивается. Она не должна превышать критического значения скорости нарастания анодного тока .

Процесс выключения тиристора. Для выключения тиристора необходимо приложить обратное напряжение. На временной диаграмме (рисунок 12.12) в момент времени подается обратное напряжение и ток начинает убывать. В точке ток становится равным нулю, но тиристор в интервале пропускает значительный обратный ток, который вызван рассасыванием зарядов на переходах П1 и П3. Этот интервал называется временем восстановления обратного сопротивления. Затем ток убывает по экспоненте, на этом интервале происходит рекомбинация носителей заряда в переходе П2. Если подать положительное напряжение на анод тиристора раньше, чем пройдет интервал , тиристор самопроизвольно откроется.

Интервал времени от момента прохождения анодного тока через ноль до момента, когда можно подавать положительное напряжение на анод тиристора называется временем восстановления запирающих свойств. Скорость нарастания прямого напряжения, определяемая внешней цепью, не должна превышать критического значения . При превышении этого значения может произойти самопроизвольное включение тиристора без подачи управляющего сигнала. Такое включение является недопустимым и может привести к аварийной ситуации.