Экспериментальное определение основных характеристик тиристоров

7.4.1 Общие сведения

Тиристоры – переключающие полупроводниковые приборы, имеющие четырёхслойную структуру. Они имеют два устойчивых состояния: открытое (проводящее) и закрытое (непроводящее). Они выпускаются с двумя или тремя выводами. В первом случае они называются динисторами (или диодными тиристорами) во втором – тринисторами (триодными или управляемыми тиристорами). Их условные обозначения показаны на рисунке 7.13. Выводы обозначаются: А – анод, К – катод, УЭ – управляющий электрод. Производятся также симметричные динисторы и тиристоры (симисторы), которые могут проводить ток в обоих направлениях и эквивалентны двум динисторам или тиристорам, соединённым встречно - параллельно.

Рисунок 7.13 Условные обозначения тиристоров

Четырёхслойная структура динистора представлена на рисунке 7.14 а. Для уяснения принципа действия четырёхслойный прибор можно представить как два трёхслойных прибора (рисунок 7.14 б) или два транзистора, соединённых как показано на рисунке 7.14 в.

Рисунок 7.14 Четырёхслойная структура динистора

При прямом приложенном напряжении, показанном на рисунках, левый и правый p – n переходы открыты, а средний закрыт. Через тиристор протекает лишь незначительный ток неосновных носителей (рисунок 7.14 г). По мере увеличения прямого напряжения энергия носителей заряда, проходящих через запертый n₁ – p₂ увеличивается и при некотором напряжении (U_ВКЛ) возникает ударная ионизация атомов полупроводника в зоне n₁ – p₂ перехода, ток резко возрастает, два транзистора (рисунок 7.14 в) открываются, напряжение на тиристоре резко падает, и он переходит в открытое состояние. Вольт-амперная характеристика открытого тиристора аналогична вольт-амперной характеристике диода. При снижении тока тиристор остаётся в открытом состоянии до некоторого небольшого тока, называемого током удержания (I_УД). Он несколько меньше тока включения, показанного на рисунок 7.14 г.

Управляемые тиристоры имеют кроме основных выводов «Анод» и «Катод» третий вывод «Управляющий электрод». Он показан на рисунке 7.14 в пунктиром. Подавая на него импульс тока положительной полярности, мы принудительно открываем один из транзисторов, второй транзистор также открывается, так как через его базу начинает протекать ток коллектора другого транзистора. Напряжение включения уменьшается, как показано на рисунке 7.14 г пунктиром. При токе управления, превышающем открывающий ток управления (I _{откр. у}) вольт-амперная характеристика тиристора полностью аналогична характеристике диода.

Важно, что управляемый тиристор остаётся во включенном состоянии и после снятия управляющего тока. Он выключается только при снижении тока через него ниже тока удержания. Причём, для того чтобы тиристор не включился самопроизвольно при следующей подаче на него прямого напряжения, он должен находиться в выключенном состоянии определённое время, называемое временем восстановления запирающих свойств. Кроме того, скорость нарастания анодного напряжения не должна превышать для данного типа тиристоров допустимую величину.

Экспериментальная часть

Задание

Снять статические вольт-амперные характеристики динистора, управляемого тиристора и триодного симистора. Определить напряжение включения динистора, минимальные открывающие ток тиристора и симистора, токи удержания.

Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь для снятия вольт-амперной характеристики динистора согласно схеме (рисунок 7.15).

Плавно увеличивая напряжение регулируемого источника напряжения, определите напряжение включения динистора (это наибольшее напряжение, при котором ток еще равен нулю, при дальнейшем увеличении напряжения источника ток возрастает скачком, а напряжение на динисторе скачком уменьшается). Запишите значение U_ВКЛ в таблице 7.5

Рисунок 7.15 Цепь для снятия вольт-амперной характеристики динистора

Плавно уменьшая напряжение регулируемого источника напряжения, определить ток удержания динистора (это наименьшее значение тока, при котором динистор еще остается включенным, при дальнейшем снижении напряжения источника ток скачком падает до нуля, а напряжение на динисторе скачком возрастает). Запишите значение I_УД также в табл. 7.5

Привести динистор во включенное состояние и, уменьшая напряжение регулируемого источника, поочередно устанавливать значения тока, указанные в табл. 7.5 и записать соответствующие напряжения на динисторе.

На рисунке 7.16 построить кривую зависимости тока от напряжения (вольт-амперную характеристику).

Таблица 7.5

	I, мА
Динистор (I_УД=0, 4 мА, U_ВКЛ=18, 7 В)	U, В	0, 66	0, 69	0, 72	0, 74	0, 75	0, 77
Тринистор (I_УД=0, 4 мА, I_откр.у=30 мА)	U, В	0, 79	0, 81	0, 81	0, 86	0, 86	-
Симистор при +U (I_УД=0, 4.мА, I_откр.у=0, 63.мА, -5, 3мА)	U, В	0, 7	0, 76	0, 76	0, 82	0, 85	-
Симистор при -U (I_УД=0, 4.мА, I_откр.у=4, 03мА, -2, 3мА)	U, В	0, 7	0, 8	0, 8	0, 84	0, 85	-

Рисунок 7.16 Кривая зависимости тока от напряжения (ВАХ)

Собрать цепь (рисунок 7.17) для исследования характеристик управяемых тиристоров. Ручку потенциометра поверните вправо до упора (ток управления равен нулю).

Включите питание и, вращая ручку регулятора постоянного напряжения влево и вправо до упора, убедитесь, что тиристор закрыт, как при прямом, так и при обратном приложенном напряжении.

Оставьте ручку регулятора постоянного напряжения в крайнем правом положении, и потенциометром увеличивайте ток управления до тех пор, пока не включится лампочка, что свидетельствует о переходе тиристора в открытое состояние. Верните ручку потенциометра в правое крайнее положение и убедитесь, что и при отсутствии тока управления тиристор остаётся включённым.

Выключите тиристор кратковременным разрыванием анодной цепи или снижением приложенного напряжения до любого отрицательного значения.

Снова включите тиристор при максимальном приложенном напряжении, ток управления сделайте равным нулю и, уменьшая приложенное напряжение снимите вольтамперную характеристику (таблица 7.5) и постройте её график (рисунок 7.16).

Снова включив тиристор и, плавно уменьшая напряжение регулируемого источника напряжения, определите ток удержания тиристора (Определяйте его при токе управления равном нулю! ). Запишите значение I_УД также в таблице 7.5.

Рис. 7.17 Цепь для исследования характеристик управяемых тиристоров

Медленно увеличивая ток управления потенциометром (при максимальном анодном напряжении и непроводящем состоянии тиристора), зафиксировать ток управления, при котором происходит включение тиристора. Проделать этот опыт несколько раз и записать I_откр.у в таблицу 7.5

Заменить тиристор симистором МАС97А6, сопротивление в цепи управления 10 кОм на 1 кОм и проделать аналогичные опыты по определению I_откр.у, при двух напряжениях питания: +13 В (ручка регулятора в правом крайнем положении) и - 13 В (ручка регулятора в левом крайнем положении). В каждом из этих случаев симистор может открываться как положительным током управления, так и отрицательным. Для получения отрицательного тока управления переключите питание потенциометра с гнезда +15 В на гнездо -15 В.

Снимите вольтамперные характеристики при положительном и отрицательном анодном напряжениях, определите токи удержания. Результаты запишите в табл. 7.5 и постройте графики на рис. 7.16

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 131415 16 17 18 Следующая ⇒