Тринисторы (триодные тиристоры)

 

Во многих современных учебниках и статьях термины «тринистор» и «тиристор» стали синонимами. То есть можно встретить заголовок параграфа «Динисторы и тиристоры». Тем самым как бы подчёркивается, что динистор – это не тиристор. Однако в классическом представлении – всё это разновидности тиристоров.

В тринисторах от одной из средних областей сделан дополнительный вывод, называемый «управляющий элек-трод» (УЭ). В зависимости от того, к чему ближе УЭ – к аноду или катоду, существует классификация: тринисторы с управле-нием по аноду и тринисторы с управлением по катоду. Их структура и условное обозначение показаны на рисунке 2.38.

Слева показан тиристор с управлением по аноду, справа – с управлением по катоду. Соответственно показаны направле-ния токов и напряжений на управляющем электроде.

 

p

n

p

Анод

Катод

Рисунок 2.38 – Структура и условное обозначение тринисторов

n

Управляющий  электрод

Iупр

p

n

p

К

n

УЭ

Iупр

А

-U

+U

-U

Iупр

А

К

А

К

+U

Iупр

 

Главное преимущество, которое даёт тринистор – это возможность, изменяя ток управляющего электрода, изменять напряжение включения. Это очень важное достоинство. Теперь для каждого тока управления существует своя ВАХ. Семейство таких характеристик показано на рисунке 2.39.

Рисунок 2.39 – ВАХ тринистора

Uпр

Iупр1 < Iупр2 < Iупр3

Iупр3

Iпр

O

Iупр2

Iупр1=0

 

Как видно из графиков, чем больше ток управления, тем ниже напряжение включения. Таким образом, открывать и за-крывать тринистор можно подавая напряжение на УЭ не изме-няя при этом напряжения между анодом и катодом. Это невоз-можно сделать в динисторе.

Очевидно, что при I_упр= 0, т.е., если ничего не подавать на УЭ, тринистор является просто динистором.

Тиристоры существуют запираемые и незапираемые. Незапираемый тиристор позволяет при помощи тока управления открыть тиристор, но не позволяет его закрыть. Чтобы вернуть тиристор к состоянию высокого сопротивления нужно умень-шить прямой ток до I_пр< I_уд. На рисунке 2.38 изображены как раз незапираемые тиристоры.

Запираемые тиристоры позволяют как открывать, так и закрывать тиристор при помощи сигнала, подаваемого на УЭ. Условное обозначение запираемого тиристора показано на рисунке 2.40. Они имеют дополнительную перпендикулярную чёрточку на УЭ.

Рисунок 2.40 – Запираемые тринисторы

 

 

Параметры тринисторов в принципе такие же, как у дини-сторов, но к ним добавляются ещё параметры, связанные с управляющим электродом.

- Отпирающий ток управления I _{у от} – минимальный ток УЭ, отпирающий тринистор. Составляет десятки мА.

- Неотпирающее напряжение на УЭ U_у – наибольшее напряжение, не вызывающее отпирания тринистора (до 1 В).

 

Симисторы (симметричные тиристоры)

 

В симисторах добавляется ещё одна область, соответст-венно добавляется ещё один – 4-й p-n переход (рисунок 2.41).

Может использоваться структура p-n-p-n-p или n-p-n-p-n – это не играет принципиальной роли. Ясно также, что к сими-стору не применимы понятия анод и катод в силу его симмет-рии. В результате этого ВАХ становится симметричной для прямой и обратной ветвей. Таким образом, для симистора мож-но использовать напряжение любой полярности или переменное напряжение.

 

p

n

p

Рисунок 2.35 – Структура, условное обозначение и ВАХ симистора

n

p

Существуют также управляемые симисторы, имеющие управляющий электрод. Очевидно, это расширяет их возможно-сти и используются они гораздо чаще.

 

Применение тиристоров

 

Все типы тиристоров используются в качестве бескон-тактных коммутаторов – управляемых ключей для замыкания и размыкания цепей. В этом смысле во многих устройствах они заменили электромагнитные реле, в которых при подаче напря-жения срабатывает электромагнит, притягивая механические контакты и тем самым их замыкая.

 

В сравнении с реле тиристоры, безусловно, обладают явными преимуществами.

 

1) Высокая надёжность.

Реле, безусловно, один из самых ненадёжных электрон-ных компонентов (как и все электромеханические устройства, в которых есть движущиеся части). Многие реле гарантируют лишь несколько тысяч переключений, что, конечно, очень мало.

В противовес этому, тиристоры не имеют никаких движу-щихся контактов, которые изнашиваются, и могут работать очень длительное время.

 

2) Время переключения.

Реле имеют время переключения в лучшем случае не-сколько миллисекунд и это очень много! В нынешних вычисли-тельных схемах требуется время переключения ключа в доли наносекунд, что в миллионы раз меньше.

Между прочим, некоторые первые ЭВМ в качестве пере-ключателей для построения логических элементов использовали реле, но эти времена давно прошли.

Тиристоры тоже имеют довольно большое время пере-ключения – о наносекундах тут говорить не приходится. Как было сказано при рассмотрении параметров тиристоров, время включения/выключения составляет десятки микросекунд.

 

Таким образом, в вычислительной технике тиристоры не используются. Гораздо большее распространение они имеют в управлении мощными электротехническими системами: элек-трическими подстанциями, электровозами, рентгеновскими ап-паратами и т.д. Существуют тиристоры, имеющие токи в тысячи ампер! Выглядят они достаточно внушительно (рисунок 2.36).

Таким образом, более важное значение имеет изучение тиристоров для электротехнических специальностей – электро-снабжения предприятий, электрических машин и пр.

 

 

Рисунок 2.36 – Мощный тиристор

 

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться: