Schemat zastępczy tyrystora.
Na płytkę półprzewodnikową typu P, oznaczoną na rysunku przez P1, nałożono warstwy półprzewodnikowe N1, N2, a następnie na N2 warstwę P2. Złącza między nimi oznaczono przez z1 (N1P1), z2 (P1N2) i z3 (N2P2). Elektroda zewnętrzna P2 stanowi anodę, a elektroda N1 – katodę.
Rysunek przedstawia budowę tyrystora i schemat jego włączania
Jeżeli do anody doprowadzimy zacisk (-) ze źródła napięcia, a do katody zacisk (+), to prąd w tym obwodzie nie popłynie, bo złącza z1 i z3 będą działać zaporowo. Jeżeli natomiast anodę połączymy z zaciskiem (+), a katodę z zaciskiem (-) źródła napięcia przez zamknięcie wyłącznika w1 (na powyższym rysunku) przy otwartym wyłączniku w2, to złącze z2 będzie działać zaporowo i prąd również nie popłynie. Układ złączy możemy traktować jako tranzystor o bazie P1. doprowadzając niewielkie napięcie między bazę P1 a katodę N1, która odgrywa rolę emitera, możemy zniweczyć zaporowe działanie warstwy z2. Po zamknięciu wyłącznika w2, przy zamkniętym wyłączniku w1, zaobserwujemy odchylenie wskazówki amperomierza.
Na tym polega działanie sterujące tyrystora. Elektroda P1, nazywana bramką, jest elektrodą sterującą
2. Ch-ki i parametry obwodu obwodu głownego tyrystora
Charakterystyka tyrystora w stanie ustalonym (zależność prądu anodowego od napięcia anoda-katoda).
STAN ZAWOROWY:
UR,IR – napięcie i prąd wsteczny
UBR – napięcie przebicia tyrystora, napiecie powyżej ktorego dochodzi do zniszczenia tyrystora
URSM – niepowtarzalne szczytowe napięcie wsteczne, pojawia sie przypadkowo w duzych odstepach czasu
URRM – powtarzalne napięcie wsteczne, ktore nie zagraża tyrystorowi nawet gdy pojawia sie cyklicznie
IRM – szczytowy prąd wsteczny mogący przepływac przez tyrystor w okreslonych warunkach (T≤125ºC oraz UR=URRM)
STAN BLOKOWANIA:
UD,ID – napięcie i prąd zgodne
UB0 – napięcie przełączania, wartość krytyczna napięcia przy ktorym nastepuje zmiana stanu tyrystora (T>125ºC)
UDSM – niepowtarzalne szczytowe napięcie blokowania
UDRM – powtarzalne szczytowe napięcie blokowania (URRM≈UDRM okresla klase napieciowa tyrystora)
IG – prad bramki, musi mieć dostatecznie duża wartosć bo załącza tyrystor przy nawet b.małym nap. Blokowania
STAN PRZEWODZENIA:
UT,IT – napiecie i prad przewodzenia
IT(AV)M – prad graniczny, maksymalny średni prad przewodzenia
UT0 – napięcie progowe
rT – rezyst. Dynam. W stanie przewodzenia rT = ΔUT/ΔIT
Pstr – moc strat, Pstr≈U(T0)IT(AV) + rT IT2(RMS) gdzie: IT(AV)-wart. Śr. Pradu przew.tyryst.; IT2(RMS)-wart.skut. p.p.
7. Efekt strmości prądowej:
występuje w procesie załączania tyrystora (stromość narastania prądu przewodzenia –polega na nierówno,iernym rozkładzie pola w przekroju struktury tyrystora w poczatkowej fazie załączenia. W procesie załączenia stromość narastania prądu przewodzenia < ()erit musi mieć wartośc mniejszą niż dopuszczalna –tzn. krytyczna stromość narastnia prądu przewodzenia()erit
Metodę tą stosuje się w obwodach, gdzie płynące prądy posiadają takie duże natężenie, że niemożliwe jest obciążanie nimi pojedynczego tyrystora. W konstrukcjach korzystających z równoległych tyrystorów należy zapewnić jednoczesny moment załączenia każdego z tyrystorów, a także równomierny rozpływ prądów po poszczególnych gałęziach obwodu. Stosowany jest układ wyzwalania szybkiego, który w jednym momencie podaje na każdą z bramek odpowiednio uformowane impulsy, których czas trwania jest dłuższy od przeciętnego, co gwarantuje pewność załączenia każdego z egzemplarzy. W celu uniknięcia niesymetrycznego obciążenia prądowego niektórych z gałęzi, należy dobrać do pracy równoległej tyrystory odpowiednio selekcjonowane, o możliwie identycznych charakterystykach prądowo - napięciowych w stanie przewodzenia.
9.Efekt stromości napięciowej
Zawory sterowane ulegają niekontrolowanemu przełączeniu ze stanu blokowania w stan przewodzenia przy napięciach znacznie niższych od oczekiwanych dla użytego materiału.
Pyt. 10 Wyłączanie tyrystora:
ZAD. 11
Model Cieplny tyrystora:
Powodem nagrzewania się struktury złączeniowej tyrystora są wydzielające się na niej
straty mocy.Straty całkowite P można podzielić na :
-straty mocy w stanie przewodzenia
-straty mocy w stanie blokowania i zaworowym
-straty mocy w bramce (sterowania)
-straty przełączania (suma strat mocy przy zalaczaniu i wylaczaniu)
Decydującą część(zwykle ok. 90%) stanowią straty w stanie przewodzenia.
Wartości innych strat są tak małe że się je pomija. Konieczne może być natomiast uwzględnienie strat przełączania jeżeli częstość łączenia tyrystora przekracza kilkaset Herzów.
Wydzielające się w pastylce półprzewodnika straty mocy są odprowadzone przez obudowę i radiator do czynnika chłodzącego, którym jest zazwyczaj opływające radiator powietrze.
12. Struktury pochodne: TRIAK, GTO, GATT
GTO – podstawowa różnica między GTO a zwykłym tyrystorem polega na innym przestrzennym ukształtowaniu obszaru złącza pomiędzy bramka i katoda, to zmienia własciw. Poł. Katodowego.
GTO jest konkurencyjny względem zwykłego tyr. Tylko przy dużych częstotliwościach łączeń.
W stanie blokowania ch-ka taka sama jak w zwykłym tyryst, w tym stanie podstawową wielkością graniczna jest UDRM – powtarzalne szczytowe napięcie blokowania.Stan zaworowy nie występuje w typowych zastosowaniach tysyst wyłączalnych. A dop nap. Zaworowe nie może przekroczyć kilkunastu woltów. ITGRM – powtarzalny max. Prad wyłączający
TRIAK – tyrystor symetryczny. Może być traktowany jako odwrotnie równoległe połączenie dwóch tyrystorów. Może przewodzić prąd w dwóch kierunkach, załączanie realizowane jest przez doprowadzenie prądu do bramki.
GATT – tyrystor o wspomaganym włączaniu. Duża szybkość działania, znaczne skrócenie czasu wyłączania przez ujemne spolaryzowanie bramki. Podobnie jak w zwykłym tyrystorze załączanie dokonuje sie dodatnim impulsem bramki.
18. Parametry dynamiczne tranzystorów
Parametry dynamiczne są wielkościami określającymi właściwości tranzystora w trakcie wyłączania oraz załączania. Do parametrów tych należą:
· tGT - czas załączania. Jest to czas w jakim tranzystor przechodzi ze stanu blokowania w stan przewodzenia, na skutek doprowadzenia właściwego sygnału w obwodzie sterującym. Jest on wyznaczany w momencie przekroczenia określonego poziomu przez prąd impulsu wyzwalającego, który narasta aż do osiągnięcia odpowiedniej wartości prądu w obwodzie głównym.
· tq - czas wyłączania. Jest to czas w którym tranzystor odzyskuje swe właściwości blokujące, w wyniku właściwej zmiany napięcia anodowego, która jest wymuszana w obwodzie zewnętrznym i powoduje wyprowadzenie tranzystora z trybu pracy w stanie przewodzenia. Wyznaczany jest od chwili w którym prąd przewodzenia spada do zera, do momentu w którym możliwe jest ponowne doprowadzenie do tranzystora odpowiedniego napięcia blokowania o ustalonej stromości narastania.
· diT/dt - krytyczna stromość z jaką narasta prąd przewodzenia. Jest to wartość maksymalna, która jeszcze nie powoduje trwałego uszkodzenia tranzystora
· duD/dt - krytyczna stromość, z jaką narasta napięcie blokowania. Jest to wartość maksymalna, która jeszcze nie powoduje przełączenie tranzystora ze stanu blokowania do stanu przewodzenia.
19.Prostownik 1-pulsowy,obciążenie R
Pyt.20 Prostownik 1-pulsowy obciążenie RL:
ZAD 21.
Prostownik jednopulsowy Obciążenie RLE
Przebiegi z obciążeniem RLE
Załączenie tyrystora jest możliwe tylko w przypadku jego dodatniej polaryzacji tzn. w zakresie kątów załączenia 0 < Jz < p. W przypadku obciążenia typu RL napięcie wyjściowe zawiera również składową ujemną, co powoduje zmniejszenie wartości średniej napięcia wyprostowanego. Aby wyeliminować to zjawisko stosuje się układ w którym dodano tzw. „diodę zerową” .
22. Prostownik 1-pulsowy, obwod RLE, praca falownika, ...
Stosowany do zasilania odbiorników prądu stałego o mocy nie przekraczającej 1kW.
Wartość napięcia zasilającego odbiornik
U2 – wartość skuteczna nap. Zas. Prostownik
Kąt zmienia sie w przedziale przy czym
Wartość średnia napięcia odbiornika pry uwzględnieniu napięcia zasilania E:
λT – kat przewodzenia tyrystora
Przebieg czasowy prądu wyprostowanego płynącego przez odbiornik:
Wartość średnia tego prądu:
27.Prostownik 2-pulsowy, praca falownikowa, schemat, przebieg:
Prostownik dwupulsowy może pracować jako falownik zalezny (komutowanym napięciem sieciowym). Praca falownikowa występuje w przypadku hamowania maszyny prądu stałego. Energia mechaniczna napędu jest zamieniana na energie prądu stałego, a następnie przez prostownik pracujący falownikowo na energie prądu przemiennego i oddawana do sieci prądu przemiennego. Warunki przejścia prostownika do pracy falownikowej to: zmiana kierunke SEM w obwodzie na zgodny z kierunkiem prądu, opóźnienie kąta załączenia oraz istnienie w Siecie prądu przemiennego odbiornika gotowego do przyjęcia oddawanej przez falownik ...
Kony777