Тиристорами называют полупроводниковые приборы с двумя устойчивыми режимами работы (включен, выключен), имеющие три или более p-n-переходов.

Тиристор по своему принципу - прибор ключевого действия. Во включенном состоянии он подобен замкнутому ключу, а в выключенном - разомкнутому ключу. Те тиристоры, которые не имеют специальных электродов для подачи сигналов с целью изменения состояния, а имеют только два силовых электрода (анод и катод), называют неуправляемыми, или диодными тиристорами (динисторами). Иначе тиристоры называют управляемыми тиристорами или просто тиристорами.

Они являются основными элементами в силовых устройствах электроники, которые называют также устройствами преобразовательной техники. Типичными представителями таких устройств являются управляемые выпрямители (преобразуют переменное напряжение в однонаправленное) и инверторы (преобразуют постоянное напряжение в переменное). Динисторы, как правило, используются в слаботочных импульсных устройствах.

Существует большое количество различных тиристоров. Для определенности обратимся к управляемому по катоду незапираемому тиристору с тремя выводами (два силовых и один управляющий), который проводит ток только в одном направлении.

Дадим упрощенное изображение структуры тиристора (рис. 1.46) и его условное графическое обозначение (рис. 1.47).

Рис. 1.46. Структура тиристора

Рис. 1.47. Условное графическое обозначение тиристора

Обратимся к простейшей схеме с тиристором (рис. 1.48), где использованы следующие обозначения:

Ia- ток анода (силовой ток в цепи анод-катод тиристора);

Uак -напряжение между анодом и катодом;

I у -ток управляющего электрода (в реальных схемах используют импульсы тока);

Uук -напряжение между управляющим электродом и катодом;

Uпит -напряжение питания.

Рис. 1.48. Схема цепи с тиристором

Предположим, что напряжение питания меньше напряжения переключения Uпер(Uпит <Uпер) и что после подключения источника питания импульс управления на тиристор не подавался. Тогда тиристор будет находиться в закрытом (выключенном) состоянии. При этом р-n-переходы П1 и П3 будут смещены в прямом направлении, а переход П2 - в обратном направлении (см. рис. 1.46), поэтому ток тиристора будет малым () и будут выполняться соотношения , (нагрузка отключена от источника питания).

Если предположить, что выполняется соотношение Uпит >Uпер или что после подключения источника питания (даже при выполнении условия Uпит <Uпер) был подан импульс управления достаточной величины, то тиристор будет находиться в открытом (включенном) состоянии. При этом все три перехода будут смещены в прямом направлении и будут выполняться соотношения В, , (т .е. нагрузка оказалась подключенной к источнику питания).

Характерной особенностью рассматриваемого незапираемого тиристора, который очень широко используется на практике, является то. что его нельзя выключить с помощью тока управления.

Для выключения тиристора на практике на него подают обратное напряжение Uак<0 и поддерживают это напряжение в течение времени, большего времени выключения tвыкл. Оно обычно составляет единицы или десятки микросекунд. За это время избыточные заряды в слоях n1 и p2 исчезают. Для выключения тиристора напряжение питания Uпит в приведенной выше схеме (см. рис. 1.48) должно изменить полярность.

После указанной выдержки времени на тиристор вновь можно подать прямое напряжение (Uак>0), но он останется выключенным до подачи импульса управления.

Тиристор выключается также в случае, когда обратное напряжение не подается, но ток уменьшается до некоторой малой величины, называемой током удержания . При этом напряжение на тиристоре увеличивается скачкообразно. Такой способ выключения на практике используется редко, так как время выключения при этом оказывается значительным.

Существуют запираемые тиристоры, которые могут быть выключены с помощью тока управления. Если на тиристор подано обратное напряжение Uак<0, то переходы П1 и П3 смещаются в обратном направлении и через тиристор протекает малый обратный ток.

Широко используются симметричные тиристоры (симисторы, триаки). Каждый симистор подобен паре рассмотренных тиристоров, включенных встречно-параллельно (рис. 1.49). Дадим условное графическое обозначение симистора (рис. 1.50).

Рис. 1.49. Схема симистора

Рис. 1.50. Условное графическое обозначение симистора

Изобразим семейство статических выходных вольт-амперных характеристик тиристора (рис. 1.51).

Различные характеристики соответствуют различным значениям постоянного тока управления. Но важно помнить. что на практике тиристор обычно включают не постоянным, а импульсным током управления.

Рис. 1.51. Семейство статических выходных вольт-амперных характеристик тиристора

• Назад
• Вперёд