УСТРОЙСТВО ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИРИСТОРОВ ВАРИКАПОВ Выполнил

УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИРИСТОРОВ, ВАРИКАПОВ Выполнил: студент группы Зл. М – 349 Пургина Е. А. Проверил: Шведова Е. А.

ТИРИСТОРЫ Тиристор это полупроводниковый прибор, предназначенный в основном для регулировки и коммутации больших токов, например в схемах регулирования освещения, терморегуляторах, сварочных аппаратах, мощных электродвигателях.

Тиристоры нашли применение в качестве вентилей в преобразователях электрической энергии, исполнительных и усилительных элементов в системах автоматического управления, ключей и элементов памяти в различных электронных устройствах.

ТИРИСТОРЫ Тиристор имеет 3 вывода: анод, катод и вывод управления. Основу тиристора составляют 3 электронно-дырочных (p-n)перехода. Обозначение тиристора на схемах

ВИДЫ ТИРИСТОРОВ Тиристоры подразделяются на маломощные и силовые в зависимости от их технических характеристик. Основными типами тиристоров являются диодные и триодные тиристоры. В диодных тиристорах переключение прибора из закрытого состояния в открытое осуществляется при превышении напряжения между анодом и катодом некоторого напряжения переключения , являющегося основным параметром динистора. В триодных тиристорах управление прибором происходит по цепи управляющего электрода.

ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ВОЛЬТАМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Тиристор имеет нелинейную ВАХ, которая имеет несколько участков: Между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание. В точке 1 происходит включение тиристора. Между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости). В точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток Ih. Участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора. Участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.

УСТРОЙСТВО ТИРИСТОРА

УСТРОЙСТВО ТИРИСТОРА При изготовлении тиристора берут пластину полупроводника с параметрами области n 1 и методом двухсторонней диффузии формируют области p 1 и p 2. Затем методом односторонней диффузии формируют область n 2. При такой технологии изготовления наименее легированной будет область n 1, а наиболее легированной - область n 2. Контакт к внешнему p-слою называют анодом, а к внешнему n-слою - катодом. Внутренние области р- и n-типа называют базами. Выводы от баз образуют управляющие электроды УЭ 1 и УЭ 2.

Особенностью тиристора является то, что он, переключенный в открытое состояние, будет находиться в этом состоянии сколь угодно долго даже при снятии управляющего сигнала. Это свойство позволяет включать тиристор с помощью коротких импульсов тока и тем самым значительно снизить затраты энергии на управление тиристором.

В зависимости от числа выводов тиристоры делят на: диодные (динисторы), имеющие два вывода - от анода и катода; триодные (тиристоры), имеющие выводы от анода, катода и одной из баз; тетродные, имеющие выводы от всех областей.

Условные графические обозначения тиристоров на электрических схемах

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТИРИСТОРОВ При использовании в качестве токового ключа тиристор включается последовательно с источником питания и нагрузкой. В процессе работы тиристор может находиться в одном из двух возможных состояний. В одном их них тиристор выключен или закрыт. В этом состоянии тиристор имеет высокое сопротивление и ток в нагрузке практически равен нулю. Во втором состоянии тиристор включен или открыт. В этом состоянии тиристор имеет малое сопротивление и ток в цепи определяется сопротивлением нагрузки.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТИРИСТОРОВ 1. Напряжение включения (Uвкл) – это такое напряжение, при котором тиристор переходит в открытое состояние. 2. Повторяющееся импульсное обратное напряжение (Uo 6 p. max ) - это напряжение, при котором наступает электрический пробой. Для большинства тиристоров Uвкл = Uo 6 p. max. 3. Максимально допустимый прямой, средний за период ток. 4. Прямое падение напряжения на открытом тиристоре (Unp = 0, 5/1 В). 5. Обратный максимальный ток – это ток, обусловленный движением неосновных носителей приложении напряжения обратной полярности. 6. Ток удержания – это анодный ток, при котором тиристор закрывается. 7. Время отключения – это время, в течение которого закрывается тиристор. 8. Предельная скорость нарастания анодного тока. Если анодный ток будет быстро нарастать, то p-n переходы будут загружаться током неравномерно. вследствие чего будет происходить местный перегрев и тепловой пробой. 9. Предельная скорость нарастания анодного напряжения. Если предельная скорость нарастания анодного напряжения будет больше паспортной, тиристор может самопроизвольно открыться от электромагнитной помехи. 10. Управляющий ток отпирания – это ток, который необходимо подать, чтобы тиристор открылся без «колена» . 11. Управляющее напряжение отпирания – это напряжение, которое необходимо подать, чтобы тиристор открылся без «колена» .

ВАРИКАПЫ Варикап – это полупроводниковый диод, в котором используется зависимость барьерной емкости р-n-перехода от обратного напряжения. Варикап можно рассматривать как конденсатор, емкость которого можно регулировать при помощи электрического сигнала.

ВАРИКАПЫ

ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Из графика следует, что чем больше приложенное к варикапу обратное напряжение, тем меньше ёмкость варикапа.

КОНСТРУКЦИЯ ВАРИКАПА В кристалл кремния 5 с одной его стороны вдавлен в вакууме алюминиевый столбик 4 для получения p–n-перехода, а с другой стороны – сплав золото-сурьма для получения омического контакта 6. Эта структура вплавляется в вакууме в золоченный кристаллодержатель 7. К алюминиевому столбику прикреплен внутренний вывод 2. Соединение кристаллодержателя с баллоном 3 и выводом 1 осуществляется сплавлением в водороде.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВАРИКАПОВ Для проявления у варикапа емкостных свойств к нему необходимо подвести обратное напряжение. Как известно, при отсутствии внешнего напряжения между областями существует контактная разность потенциалов (потенциальный барьер) и внутреннее электрическое поле. Изменяя напряжение на варикапе, подключенном к колебательному контуру, можно обеспечить дистанционное и безинерционное управление резонансной частотой контура. Нелинейность емкости p-n перехода позволила создать новые типы радиотехнических устройств - параметрические уси лители, схемы умножения и деления частоты и др.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВАРИКАПА Общая емкость — емкость, измеренная между выводами варикапа при заданном обратном напряжении. Коэффициент перекрытия по ёмкости — отношение ёмкостей при двух заданных значениях обратного напряжения на варикапе. Добротность — отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте к сопротивлению потерь при заданном значении ёмкости или обратного напряжения. Постоянный обратный ток — постоянный ток, протекающий через варикап при заданном обратном напряжении. Максимально допустимое постоянное обратное напряжение. Максимально допустимая рассеиваемая мощность.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ