Тиристорлардың классификациясы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

Шәкәрім университеті

Ақпараттық-коммуникациялық технологиялар факультеті

Автоматика және есептеу техникасы кафедрасы

СӨЖ

Тақырыбы: Тиристорлардың жұмыс режимдері

Орындаған: Әбдікәрім Ә

Топ: АУ-601

Тексерген: Секербаева А. Б.

Семей 2018

Жоспар:

Кіріспе

Динистордегі физикалық процестер.
Тринистор.
Тиристордың пайдалану өрісі.
Тиристорлық түрлендіргіштер.
Тиристорлардың классификациясы.

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Тиристор - үш немеса одан да көп р-n ауысуынан тұратын, тұрақты екі күйі бар және бір күйден екінші күйге басқару импульсі арқылы ауысып қосылу мүмкіндігі бар электронды аспап. Шартты белгісі:

Тиристор электрлік вентильдің қасиеттеріне ие. Тиристордың әдетте үш шықпасы, оның екеуі (А анод пен К катод) монокристалдың шеткі сблыстарымен түйіседі. Тиристорлардың жүмыс істеу принціпін кілттік әрекет ретінде айтуға болады. Яғни, тиристор қосылулы жағдайда болса кілт тұйықталған, ал ажыратылған жағдайда болса кілт ажыратылған болады.

Екі тиристорды қарама-қарсы параллепь қоссақ, онда айнымапы тоқты екі бағытта да өткізіп, оны реттей алатын симметриялық тиристорды, яғни симисторды аламыз. Шетел әдебиеттерінде оның екі электродтысы - диак деп, үш электродтысы - триак деп атапады. Тиристорлардың 2 күштік электроны болады: анод және катод

Тиристорлар электродтар санына қарай үш электродты тринистор және екі электродты динистор болып жіктеледі.

Динистордың екі ғана электроды (анод пен катод) болғандықтан, оның кернеу түсіріпетін кірісі мен шығысы бір болып, басқару мүмкіндіктерін шектеп, қолдану ауқымдарын тарылтады. Тринисторда да шығыс кернеулері анод пен катодтан алынғанымен, оны меңгеру басқару электродының көмегімен атқарылып, оның пайдалану мүмкіншіліктерін кеңейтеді. Басқару электроды арқылы тиристордың тек қосылуы орындалып, ал оның тоғын тоқтату анод арқылы жүргізілсе, мұндай тиристор бір операциялық немесе толық басқарылмайтын, тіпті жабылмайтын тиристор деп аталады. Тоқты қосу да, ажырату да басқару электродының көмегімен атқарыпатын болса, ондай тиристор екі операцияпық (қосыпу, ажыратылу) толық басқарыпатын, жабылатын тиристор деп аталады. Толық басқарыпатын тиристорды өндірісте пайдалану ыңғайлы болғанымен, олрадың көпшілігі әзірге төменгі қуатты болып, өндірісте қанатын кең жай алмай отыр. Әйтсе де оны жақын болашақтың үлкен үміт күттіретін аспабы десек қателеспейміз.

1. Динистордегі физикалық процестер.

Динистор құрылымы үш р-n ауысуынан (А1, А2, АЗ) тұрады. Сыртқы тоқ көзінің оң полюсі анодқа қосыпған А1 және АЗ ауысулары тура ығысады да, ал А2 ауысуы кері ығысады. А1 мен АЗ-те инжекция басталып, АІ-де кемтіктер ағыны (тоғы) ІР, АЗ-те электрондар ағыны I ^a (тоқ бағыты кері бағытталған) пайда болып, олар аймақтарға (n ¹ және p ² ) еніп, тіпті өз екпіндерімен одан арғы аймақтарға (p ² және n ¹ ) да өте бастайды. Осының салдарынан p ² аймағында кемтіктер пайда болып, ал пі аймағына электрондар келіп қосылып, ондағы негізгі заряд тасушылар санын көбейтеді. Олар болса, p ² -де кемтіктердің оң зарядтарының көбеюі, n ¹ -де электрондардың теріс зарядтарының көбеюі қандай өзгерістерге әкеп соқтыруы мүмкін?! Әрине, осы зарядтарды бейтараптандыру үшін көрші қабаттардан қарама-қарсы заряд тасушылар ағыны пайда болар еді: n ² аймағынан қосымша электрондар, ал p ¹ аймағынан қосымша кемтіктер қозғалысы. Егер осы қосымша тартылған заряд тасушыпар саны бастапқы заряд тасушылар санынан артық бопса, онда бұл процес үсті-үстіне үдейі түсіп, p ² аймағындашектен тыс оң зарядтар, пі аймағында электродтар жиналып, орталық А2 ауысуының тура бағытта ойысуына ( сыртқы кернеудің А2-ге теріс бағытта түскеніне қарамастан) әкеп соғар еді. Сонымен, А1, А2, АЗ ауысуларының бәрі бірдей тура қосыпуға ығысып, динистор шексіз ток өткізе бастар еді. Токтың бұдан кейінгі кедергісі (сыртқы жүктеме кедергісі бопмаған кездегі) жартылай өткізгіш қабаттарының ( р ¹ , n ¹ , р ² , n ² ) өзіндік кедергілерімен ғана анықталып, олардың өте аз шама болуына байланысты, динистор токты шексіз үлкен шамада өткізіп жатыр деп есептеуімізге болар еді.

Жоғарыда айтылған үдемелі процестің пайда болу себебі, кейінгі заряд тасушыларының алғашқы заряд тасушылар санынан артық болуынан. Ал, егер кейінгі заряд тасушыларының саны алғашқыларының санынан кем болса ше? Әрине, онда заряд тасушылар саны бірте-бірте кеми түсіп, олардың мүлдем жойылуына әкеп соғар еді. Бұл жағдайда динистор ток өткізбейтін күйге ауысады, яғни ажыратылады. Бұл оның тұрақты екінші күйі. Ендігі туатын сұрақ: осы екі күйді бір-біріне қалай ауыстырып отыруға болады, яғни ол үшін динисторды қалай қосып, ажыратуға немесе ток өткізетін күйден ток өткізбейтін күйге (немесе керісінше) ауыстыруға болады? Бұл сұрақтың жауабы беріліп те қойылды: егер ток көзі қосылғанда, оның әсерінен пайда болған заряд тасушыларының саны алғашқыларынан артық болса, онда динистордың қосылу күйіне көшкені. Осы шарттың орындалу мүмкіндігін математикалық тұрғыдан қарастырып көру үшін динистор құрылымының кез келген қимасындағы токтар қатынасын алуға болады (қималар бір-бірімен тізбектеле қосылғандықтан, ондағы токтар шамасы тұрақты) .

2. Тринистор.

Тиристордың анод пен катодтан бөлек үшінші басқару электродының бопуы, біріншіден, кіріс-шығыс жопдарының өзара тәуелсіз болуын қамтамасыз етеді, екіншіден, ол арқылы шамасы аз тоқпен (кернеумен) анодтағы үлкен токты (кернеуді) басқаруға мүмкіндік аламыз.

Басқару электродын кез келген ортадағы базапардың бірінен (Б1, Б2) шығаруғы болады. Бірақ оны жүқа база Б2-ден шығарған тиімді.

Сырттан берілген аз ғана басқару тоғынан (І ^бэ ) туған кемтіктерге (р ² аймағында) көршілес n ² катодынан қарсы электрондар қозғалысы пайда болады екен. Олардың біразы кемтіктермен рекомбинацияға түседі, ал қалғандары кең база Б1 айсағына өтіп, ондағы электрондар санын көбейтеді де, өздігінше p ¹ аймағынан қарсы кемтіктер қозғалысын туғызады. Қарсы қозғалған кемтіктердің біразы n ¹ аймағында рекомбинацияға түсіп, қалғандары р ² аймағына өтіп, ондағы кемтіктер санын бұрынғыдан да арттыра түседі . . .

Осы дүркіндік процестің ары қарай дами түсуі, әрине, анод пен катод аралығына түсірілген анодтық кернеуге (U ^a ) және бастапқы себепші болған басқару электродының тоғының (І ^бэ ) шамасына байланысты болады. Егер U ^a шамасы жеткілікті болса (U ^a >U ^қ ), онда тиристор басқаруэлектродының тоғынсыз-ақ іске қосыпып, ток өткізе бастайды (динисторлық режим) . Оның шамасы аздау болған жағдайда (U ^a >U ^қ ), басқару электроды көмекке келіп, ол тиристордың ертерек қосыпуын қамтамасыз етеді. Басқару тоғы Ібэ неғұрлым үлкен болса, тиристордың қосыпуы анод кернеудің соғүрлым төмен шамасында іске асырылады. Бұл жағдайда тиристор сипаттамасының басқару тоғының шамасына қарай тарамдапа түседі. Көріп отырғанымыздай тиристордың қосыпу кернеуі (U ^қ1 , U ^қ2 , . . . ) І ^бэ тоғы артқан сайын төмендей тусіп, тиристордың қосыпуын жеңілдетеді.

Жоғарыда тиристордың қосылуы (а ¹ +а ² ) =1 шартына сәйкес дедік. Ал кәдімгі транзисторлардағы а коэффициентінің бірге жақын екенін ескерсек, онда тиристордың іске қосылуы ток пен кернеудің өте төмен шамаларында жүрмей ме? . . . Сондыұтан да тиристорларды жоғарғы кернеулерге арнап шығару үшін (а ¹ +а ² ) =1 шартын үлкен кернеу шамаларында орындауымыз керек. Міне, осы талапты орындау үшін тиристор құрылымына мынадай екі түрлі ерекшеліктер енгізіледі. 1) а ¹ шамасын өсірмеу үшін бірінші база Б1, яғни пі аймағы кең жасалынады. Бұл жағдайда p ¹ аймағынан енгізілген кемтіктердің көпшілігі кең база БІ-де рекомбинацияға түсіп, р ² аймағынан ( р-n-р транзисторының колпекторларына) аз өтіп, аі шамасын өсірмейді. 2) Катод пен басқару электродын өзара қосымша өткізгішпен қссып (эмиттерлік тұйықтау), басқару тоғының бір бөлігін осы өткізгішпен өткізеді.

Мұнда көзделген негізгі мақсат, кернеудің аз кезінде токтың көп бөпігі осы қосымша өткізгішпен тұйықтапып (р-n ауысуымен өтпей), а ² шамасын өсірмейді де, ал кернеу артқанда р-n ауысуының өзінен өтіп, оның шамасын күрс өсіреді. Яғни кернеудің өсуіне байланысты тоқтың р-n ауысуымен тұйықталатын бөлігі де артып, тиристордың қосылуы да кенеттен тез арада өтеді. Мұның тәжірибе жүзіндегі қосымша пайдасы, оның қосылу мерзімінің тез арада, кернеу шамасының шашаыраңқылығысыз іске асуында.

3. Тиристордың пайдалану өрісі.

Тиристордың пайдалану өрісі айтарлықтай кең. Бір кездерде ол тіпті әртүрлі генераторлар, тириггерлер т. б. аз қуатты құрылғылар жасауға да пайдаланылады. Дегенмен, микроэлектрониканың жедел дамуына байланысты тиристорлар аталған бағыттардан ығыстырып шығарып, өз игілігіне тек жоғары қуатты өрісті ғана қалдырды. Нақты айтқанда, олар төмендегідей бағыттарды игеріп отыр. Біріншіден, олар басқарылмалы түзеткіштерде кеңінен қолданылады, мұнда оның бір бағытта ғана тоқ өткізіп, тоқтың немесе кернеудің белгілі бір бөлігін ғана өткізіп, тоқтың немесе кернеудің белгілі бір бөлігін ғана өткізу қасиеті пайдаланылады. Қандай бөлігін өткізеді деген сүраққа басқару электродына берілген кернеу (тұрақты немесе импульстік) жауап береді.

Сонымен, басқару импульсінің берілетін мезетін (бұрышын) өзгерте отырып, жүктемедегі кернеуді де өзгерте аламыз. Түзеткіштің басқарылмалы деп айтылатын себебі де осыдан.

Түзеткіштік немесе вентильдік қасиет диодтардың бір жақты өткізу қасиеті. Бірақ тиристордың басқарылу мүмкіндігін екі жақты өткізу кезінде де пайдалануға болады. Екінші бағытта өткізуді қарсы қосылған екінші тиристормен қамтамасыз етуге болады. Осы екі тиристор бірге жасалса симисторды аламыз. Сонымен, симистор деп ток тоқ шамасын екі бағыттада реттей алатын электрондық аспапты айтамыз. Сондықтанда да оны айнымалы тоқты басқаратын электрондық аспап деп те атайды.

Тиристор жалпы қуатты электрондық аспап. Оның тоқ шамасы килоамперге, ал кернеу шамасы бірнеше киловольтқа жетуі мүмкін. Транзистормен салыстырып, оның қолдану аймағын айқындағанда да осы жағдай ескеріледі. Қазіргі кезде шамамен 10кВт-қа дейінгі аралықты транзисторлар «жайласа», одан жоғарғы қуат шамаларында, сөз жоқ, тиристорлардың артықшылықтары еркіндік алады.

Әрбір тиристордың шектік мүмкіндіктерін байқап, оның пайдалану ауқымын белгілеу үшін анықтамалықтарда берілетін оның көрсеткіштеріне баға бере білу керек. Пайдалану барысында олардың сенімді жұмыс атқаруы үшін біз оның қандай кернеу түсуіне шыдайтынын білуіміз керек. Осы мүмкіндіктерді көрсету үшін анықтама кітапшаларында ашық тиристордың тоқ шегі мен жабық тиристордың кернеу ұстау шегі белгіленеді. Тоқтың негізінен орташа, тұрақты шамасы көосетілсе (I ^tp ), кернеудің көбінесе қайталанатын (U ^қт ) және қайталанбайтын (Uқб) шектерінің мәндері белгіленеді. Мәселен, электр жүйесінен келетін 220 В кернеудің амплитудасы

220 В = 220 • 1, 41 * 310 В

болатын болса, ол үздіксіз периодпен келіп отыратын болғандықтан қайталанатын кернеу есебінде алынады. Кернеу үстемінің кейбір кездейсоқ құбылыстардың нәтижесінен тууы (мысалы, найзағайдың соғуынан т. с. с. ) қайталанбайтын кернеу есебінде алынады.

Тиристордың көрсеткіштерінің қатарына оның ашық күйіндегі кернеу түсуі U ^аш , ажырату тоғы I ^аж , қосылу I ^қс және ажыратылу I ^аж ұзақтықтары т. б. жатады.

Тиристордың өзіндік ерекше көрсеткіштері ретінде оның анод тоғы мен анод кернеуінің өсу жылдамдықтарының шектерін (dI ^a /dt, dU ^a /dt) атап өтуге болады. Бұларды көрсеткіш есебінде енгізідің себебін түсіндіре кетейік.

Тиристорды тізбекке тез қосқанда, оның анод тоғы белгілі бір жылдамдықпен өседі. Ол бірте-бірте тиристордың көлденең қимасына тарала түсіп, оны толық қамтуға тырысады. Егер тоқтың өсу жылдамдығы қима ауданының өсу жылдамдығынан артық болса, тоқ тығыздығы бірте-бірте өсе келіп, тиристорды істен шығаруы мүмкін. Белгілі бір электрондық аспаптың белгілі бір тоқ қимасының өсу жылдамдығы болғандықтан, оның тоғының өсу жылдамдығына шек қойылып, ол анықтама кітаптарында арнайы көрсетіледі.

Әрбір р-n ауысуының өзіндік сыйымдылығы бар. Оған керней кенеттен және көп түссе, одан соғұрлым көп тоқ ағып, оны есепке алуға мәжбүр боламыз. Тиристор құрамындағы үш бірдей А1, А2, АЗ ауысуларының А2 ауысуы кері қосылған да, сырттан берілген кернеу негізінен сонда түседі. Егер осы коллекторлық А2 ауысуының өзіндік, паразиттік Ск сыйымдылығы анод кернеуі ерекше тез өзгере қалса, тиристор құрамында қандай өзгерістер туар еді. Әрине, I ^c = C ^k (dU ^a /di) болғандықтан, кенеттен өзгерген кернеуден туатын тоқ та үлкен болар еді. Енді аі мен а ² -нің тоққа тәуелді өзгерісін ескере отырып, тиристордың күтпеген жерден іске қосылып кету мүмкіндігін (басқару электродына ток берілмей тұрып) жорамалдауымызға болады. Осындай мезгілсіз қосылуды бопдырмау үшін тиристорға берілетін анод кернеуінің өсу жылдамдығына шек қойылып, ол анықтамалықтарда арнайы көрсетіледі.

4. Тиристорлық түрлендіргіштер.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.