Транзисторы в отличие от диодов и стабилитронов относятс к управляемым полупроводниковым элементам и имеют два p-n перехода. В зависимости от чередования слоев с различной проводимостью, различают транзисторы типов p-n-р и n-p-n. Средняя oбласть в любом типе транзистора называется базой (б), одна из крайних - коллектором (к), другая - эмиттером (э).
Меняя величину тока базы, можно управлять изменением значительно больших токов в коллекторно-эмиттерной цепи. В этом проявляются усилительные свойства транзистора, которые количественно выражаются коэффициентом усиления β, отражающим ее отношение между токами коллектора и базы β =IК/IБ.
К эксплуатационным параметрам транзисторов, характеризующим их свойства, относятся в первую очередь наибольшие допустимые значения тока коллектора IК.МАКС, напряжения между коллектором и эмиттером UK-Э.МАКС, а также мощности PК.МАКС, выделяющейся в р-n переходе, и упоминавшийся выше коэффициент усиления.
В полупроводниковых устройствах отечественного производства, используемых в АСЭС, на сегодняшний день применяют в основном три типа транзисторов: МП25Б (p-n-р, β=30...80, IК.МАКС =400 мА в импульсном режиме, UK-Э =40 В, PК.МАКС =200 мВт), МП26Б, отличающийся от МП25Б более высоким напряжением UK-Э =70 В, и КТ315Г (n-р-n, β=50...350, IК.МАКС =100 мА, UK-Э =25 В, PК.МАКС =150 мВт). Аналогом для транзисторов, применяемых в РНГ (тип 2460.025) вагонов с АСЭС производства Германии, служит отечественный транзистор типа КТ608Б (n-p-n, β =40...160, IК.МАКС =400 мА, UK-Э=60 В, PК.МАКС =500 мВт).
В схемах СЭС транзисторы используются, как правило, в устройствах управления, выполняя функции измерения контролируемых параметров, усиления получаемых от датчиков сигналов и формирования сигналов управления для исполнительных элементов. В последнее время есть предложения заменить в РНГ АСЭС тиристоры на силовые транзисторы.
Тиристоры имеют четырехслойную структуру с тремя р-n переходами. Крайние слои, к внешним выводам которых подводится напряжение, как и у диодов носят название: анод - А и катод - К. Тиристор, имеющий лишь два вывода, называется динистор. Внутренний слой с р-проводимостью может снабжаться дополнительным выводом управления - у. Благодаря этому появляется возможность управлять моментом открытия тиристора. Управляемый тиристор называется тринистор.В схемах СЭС до последнего времени применяют лишь тринисторы, которые в дальнейшем тексте описания будут называться обобщающим термином тиристор.
К эксплуатационным параметрам, характеризующим свойства тиристоров, в первую очередь относятся: наибольшее допустимое прямое напряжение на запертом тиристоре, наибольшее допустимое обратное напряжение, ток выключения, ток спрямления, наибольший допустимый прямой ток тиристора, ограничиваемый допустимой температурой нагрева.
Превышение допустимого обратного напряжения тиристора, также как и диода, может привести к его пробою и выходу из строя. Прямая ветвь ВАХ динистора и тринистора (снятая для последнего при отсутствии сигнала управления), в отличие от диода, на начальном участке напоминает обратную. Тиристор остается в заперто состоянии до тех пор, пока прямое напряжение не превысит допустимое, после чего тиристор открывается и по нему начинает протекать прямой ток.
При подаче управляющего тока (IУ) напряжение включения тринистора снижается. При определенном его значении, называемом током спрямления, прямая ветвь ВАХ тринистора становится такой же, как у диода. Открытое состояние тринистора сохраняется даже при отсутствии тока управления, если его прямой ток выше тока выключения. При IУ=0 для закрытия тринистора необходимо обеспечит уменьшение прямого тока ниже значения тока выключения.
Таким образом, тринистор, работающий в цени постоянного тока, с помощью цепи управления может быть лишь открыт в заданный момент времени. Для закрытия же его необходимо применение специальных схем искусственной коммутации, обеспечивающих принудительное уменьшение тока тиристора.
В полупроводниковых устройствах АСЭС пассажирских вагонов применяются тиристоры типов: КУ101У, КУ202К и Т15-160-4, рассчитанные, соответственно, на работу с прямыми токами 75 мА, 10 и 160 А и выдерживающие в запертом состоянии прямые напряжения 150 В - КУ101Е, 300 В - КУ202К и 400 В - Т15-160-4. Более мощные тиристоры на токи 180 А и напряжение до 1200 В, объединённые в модули (по два последовательно включенных элемента), используются в высоковольтном инверторе вагонов с ЦЭС. В схемах с АСЭС тиристоры применяются в устройствах регулирования, стабилизации и защиты.
В вагонах с ЦЭС (рисунок 1.3) на базе тиристорной техники выполнены такие устройства, как: однофазные высоковольтные инверторы WR1, WR2 (2, 3), а также инвертор трехфазного тока DWR 8.1(4), зарядное устройство батареи BLG-6B(5) и вспомогательный инвертор HWR(6).
Интегральные микросхемы - это полупроводниковые изделия, в которых активные (диоды, транзисторы) и пассивные (резисторы, конденсаторы) элементы вместе с соединительными проводниками объединены в отдельную конструкцию. Такое исполнение способствует снижению габарита и массы схемы и повышает её помехоустойчивость.
Интегральные микросхемы (ИМ) делят на два вида: аналоговые и цифровые. Аналоговые ИМ предназначены для обработки и преобразования сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. К аналоговым относятся ИМ, выполняющие функции усилителей, генераторов сигналов, преобразователей и т.д. Цифровые ИМ обрабатывают и преобразуют сигналы, изменяющиеся о закону дискретной функции. В частности, к цифровым относятся логические ИМ, выполняющие такие математические операции, как «И», «ИЛИ», «НЕ» и их комбинации: «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ» и др.
Из большого количества микросхем в вагонах с АСЭС типа ЭВ. 10 применяют микросхемы типов К553УД1А и К553УД2. Первый тип микросхемы входит в состав блока (БУО), управляющего высоковольтным отоплением, второй - в блок реле частоты (БРЧ) и блок управления зарядом (БУЗ). В схемах узлов защиты и регулирования вагонов с АСЭС производства Германии применяются микросхемы типа К1УТ531 А. Все перечисленные ИМ относятся к аналоговым и выполняют функции операционных усилителей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.