Исследование тиристора. Построение на одном графике семейства вольт-амперных характеристик тиристора

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА

ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРИСТОРА

Тиристоры

Тиристором называется полупроводниковый прибор, состоящий из четырёх областей с чередующимися типами электропроводности, предназначенный для переключения в электрических цепях.

На рисунке 10 показана структура тиристора и его условное графическое обозначение.

Тиристор имеет четырёхслойную структуру с тремя р-п - переходами.

Выводы тиристора называются:

-анод: - катод: -управляющий электрод.

В электрическую цепь тиристор включается после­довательно с нагрузкой. Нагрузка подсоединяется либо к аноду, либо к катоду. Управляющее напря­жение подаётся между управляющим электродом и катодом.

Питающее напряжение истопника Е подаётся на тиристор таким образом, что переходы П1 и ПЗ оказываются открытыми, а переход П2- закрытым. Сопротивления открытых переходов нез­начительны. Поэтому почти всё питаю­щее напряжение приложено к закрытому переходу П2. имеющему высокое сопро­тивление. Ток I. протекающий через тиристор от анода к катоду в прямом направлении мал. Тиристор закрыт.

При повышении ЭД.С. источника питания Е ток тиристора увеличивается незначительно до тех пор. пока напряжение, приложенное к тиристору Unp (прямое напряжение), не достигнет некоторого крити­ческого значения 1!вкл (напряжения включения).

После этого происходит лавинообразное увеличение количества носителей заряда за счёт лавинного умножения носителей заряда в р-n-переходе П2 движущимися электронами и дырками. С увеличением количества носителей заряда ток в переходе быстро нарастает, так как электроны из последнего слоя п2 и дырки из первого слоя р1 устремляются в средние слои р1 и п2 и насыщают их неосновными носителями заряда. Ток через тиристор резко увеличивается -тиристор отпирается. Тиристор проводит ток I в направлении от анода к катоду. Этот ток называ­ется прямым током (Inp).   Величина прямого тока ограничивается величиной внешнего сопротивления - величиной сопротивления нагрузки Rh.

После отпирания тиристора напряжение на нём снижается до значения порядка 0.5-1 В. Пробой перехода П2 при отпирании тиристора не вызывает разрушения этого перехода. При пре­кращении тока через тиристор высокое сопротивление перехода восстанавливается. Тиристор вос­станавливает свои запирающие свойства.

Напряжение Uвкл. при котором тиристор отпирается зависит от величины тока управления 1у. протекающего по цепи управляющий электрод - катод от источника управляющего напряжения Еу. Чем больше величина тока управления 1у. тем меньше величина напряжения Uвкл.

Положительный полюс источника управляющего напряжения должен быть подключён к управляющему электроду тиристора.

Под влиянием напряжения Uy увеличивается число неосновных носителей заряда в слоях, прилега­ющих к переходу П2. Эти добавочные носители заряда увеличивают число случаев ионизации в переходе, в связи с чем напряжение включения Uвкл тиристора уменьшается.

После открытия тиристора (перехода тиристора в открытое состояние) ток 1у не оказывает влияния на величину тока через тиристор I. протекающего от анода к катоду. Можно снять напряжение с управляющего электрода тиристора (прервать ток 1у) - тиристор останется в открытом состоянии. Можно изменить полярность источника управляющего напряжения Еу - тиристор останется открытым.

Единственный способ закрыть тиристор, это снизить ток I. протекающий от анода к катоду, до нуля.

При подаче на тиристор обратного напряжения в нём возникает небольшой ток. так как в этом случае закрыты переходы П1 и ПЗ. Во избежание пробоя тиристора в обратном направлении (который выводит тиристор из строя из-за теплового пробоя перехода) необходимо, чтобы обратное напряжение было меньше Iобр.макс.

Тиристор является полу-управляемым прибором.

Тиристор можно включить в нужный момент времени, подав напряжение на управляющий электрод. Чтобы выключить тиристор, необходимо прервать ток через него.

Для работы тиристора прямое напряжение, прикпадываемое между анодом и катодом, должно быть меньше величины напряжения включения Uвкл при токе управления 1у = 0.

Для включения тиристора необходимо подать такое напряжение управления Uy между управляющим электродом и катодом, чтобы обеспечить переход тиристора из закрытого состояния в открытое при минимальном значении напряжения включения Ubkh.

После включения тиристора напряжение управления Uy можно уменьшить до нуля. Включают тиристор, подавая импульсы напряжения на управляющий электрод.

Тиристоры находят широкое применение в управляемых выпрямителях. Включение тиристоров осуществляется подачей импульсов на управляющие электроды.