Zárható tirisztor
A hagyományos tirisztorral ellentétben a zárható tirisztor nyitott állapotból zárt állapotba kapcsolható, amikor a fordított impulzus a vezérlőelektródára kerül. A zárható tirisztor ezen tulajdonsága nagymértékben leegyszerűsíti a nagy teljesítményű átalakító eszközök kivitelezését a hagyományos tirisztorok nagyméretű kapcsolási csomópontjainak megszüntetésével.
A zárható tirisztor alapszerkezetét a 8.31. Ábra mutatja. Nagyon hasonlít a hagyományos tirisztor szerkezetéhez. A legfontosabb különbség a zárt tirisztor és a hagyományos között az, hogy az elsőnek emitternek kell lennie keskeny hosszú sávok formájában, amelyeket a vezérlő elektródák veszik körül, anélkül, hogy a katódot átkapcsolnák. Amikor a készülék be van kapcsolva, a vezérlőelektród a katódhoz képest pozitívan elfogult, ami lyukak bevezetéséhez vezet a p-alapjához.
8.31 ábra - Alapszerkezet 8.32. Ábra - Tirisztoros leállítás
A zárható tirisztor ugyanúgy kapcsolódik a vezető állapotba, mint egy hagyományos tirisztor, feltéve, hogy ez a feltétel
ahol # 945; 3 és # 945; 1 - az eszköz n-p-n és p-n-p-komponens-tranzisztorainak jelenlegi erősítési együtthatója egy közös bázisú áramkörben.
Mint egy hagyományos tirisztor esetében, a készülék kezdetben az n + emitter szélén helyezkedik el a vezérlő elektród mellett. Ezután a zárható tirisztor eléri a teljes befogadás állapotát a plazma terjedésének folyamata miatt.
Amikor kapcsolási vezérlő elektródája előfeszítve viszonyítva negatívan a katód és a lyuk aktuális kivonjuk az alap p- (ábra 8.32). A folyamat a készülék kikapcsolása tirisztor kétdimenziós jellegű, valamint a ki a nagyfeszültségű bipoláris tranzisztor. Kikapcsolása készülék elkezdi szélétől emitter, ahol az átmeneti P3 elmozdul az ellenkező irányba. Során off-line részét N- emitter zsugorodik közepe felé az emitter miatt a feszültségesést az ohmos ellenállása a bázis, míg végül, a közepén az emitter nem marad vékony vezető szál.
Ebben az időben, az úgynevezett reszorpciós időnek, az anódáram gyakorlatilag nem változik, az áramerősség közepén lévő áramsűrűség sokkal nagyobbnak bizonyul, mint abban az esetben, ha az egész eszköz vezetőképes állapotban van. Ha a vezérlőelektród elég töltést eredményez, hogy csökkentse a felesleges töltési szintet a vezetőképességi állapot fenntartásához szükséges érték alatt, a zárható tirisztor kikapcsol és az áram a minimális értékre csökken. Az idő, amely alatt ez történik, a hanyatlás idejének nevezik.
Az anód feszültsége növekszik, ahogy az áram csökken. Ugyanakkor a jelenlegi csepp nem nulla, hanem egy bizonyos küszöböt, az úgynevezett maradék áram folyik, amíg a felhalmozódott töltés eltávolítjuk a területen N- bázis (ábra 8.33). Ez a szakasz a helyreállítási időnek nevezhető.
Ábra 8.33 - Az aktuális (a) ábrák és a bázis (b)
amikor a vezérlőelektród kikapcsolja a tirisztort
Meg kell jegyezni a zárható tirisztor megvalósításának jellemzőit és szükséges feltételeit.
1. A tranzisztoros szakaszok aktuális átviteli együtthatók összegének közel kell lennie az egységhez:
Ez a feltétel biztosítja a kis túltöltést a tirisztor bázisok nyitott állapotában (# 8710; Q
(# 945; 1 + # 945; 3- 1) # 8729; # 964; ef), amely eltávolítható a vezérlőelektród fordított áramával. Ugyanakkor, hogy hatékonyan távolítsa el a felesleges díjat, nagy érték # 945; Ezért ez a feltétel a következőképpen alakul:
2. A katód szerkezetének nem szabad tartalmaznia a folyamat shunts-ot. Ez a feltétel szükséges a túltöltés hatékony eltávolításához.
3. A p-alap ellenállásának minimálisnak kell lennie.
4. A katódkeresztség lavina lebontási feszültségének a lehető legnagyobbnak kell lennie (UB3> 20 B).
Az utolsó két feltétel biztosítja a visszafordítható szabályozó áram szükséges mennyiségét.
Ha ezt az értéket meghaladó Iu.zap lavina letörés fellép a katód átmenet P3. és ezt az áramot nem lesz eltávolításával kapcsolatos felhalmozott töltés, de vezethet hiba tirisztor a megnövekedett teljesítmény kiosztott. Ahhoz, hogy csökkenti az ellenállást RB használt katód csíkkal topológia és szerkezet „zaglublonnymi” a P- p + bázis rudak teljes szélességében a katód, amely csökkenti a kereszt bázis ellenállás.
A zárási arány kifejezés két tranzisztoros modellből származhat. Az n + -p-n tranzisztor lyuk alapáramának Ik # 8729; (1 - # 945; 3). Másrészt ez az áram egy anódáram és egy vezérlőáram (945; 1 # 8729; Ia + Iy). E folyamatok egyenlőségéből következik:
Annak érdekében, hogy növelje a nyereséget, amikor a vezérlőelektródát lezárja, meg kell adni # 945, 3 ≤ 1, és # 945; 1 ≥ 0, ami egybeesik a zárt tirisztor első állapotával. A hatás a csipkedte a anódáram során KI csökkenti a dinamikus feszültségek zárt állapotban (UDP), mint a bipoláris tranzisztor. A folyamat sönt tirisztor nélkül az anód feszültség korlátozva N- szorító bázist a dinamikus elektron töltése. Ellentétben a tranzisztor, ahol a belső ellátási fordított áram által szállított ionizáció a tirisztor SCR N- lezárás során bázist injektált lyukak p + - anód, ami ahhoz vezethet, hogy a pusztítás és samovklyucheniyu eszköz során a tranziens miatt a helyi hőmérséklet-emelkedés akár 600-700 ° С.
A túlzott áramsűrűség indító oka elsősorban a p-alap ellenállásának és a töltés felhalmozódásának az n-bázisban bekövetkező hatásának köszönhető. A bomlási fázis során az áttételhez alkalmazott anódfeszültség maximális maximális értéke Udp. elsősorban az összetett n-p-n tranzisztor átviteli arányától (minél nagyobb az átviteli arány, annál kisebb az Udp) és az n-bázis szélességétől függ.
A készülék leállításának szakaszában az emitter mentén elhelyezkedő vezető szakasz végül egy keskeny, lineáris tartományba szorul, amelyet külön vezető térségekké bontanak.
A bomlási fázis után, amikor a P3 emittercsomópont helyreáll, egy fennmaradó áram áramlik át rajta, amely az emitterben újra eloszlik. Annak ellenére, hogy ez az áram jelentéktelen, a meglehetősen magasan alkalmazott anódfeszültség miatt a tirisztor teljesítményének jelentős veszteségei vannak. Az anódfeszültség az aktuális bomlási fázis alatt emelkedhet, ami a du / dt effektusnak köszönhetően további áramkomponenst eredményez. Magas maradékáram esetén a tirisztor újra csatlakoztatva van.
8.34 ábra - A biztonságos üzemeltetés területe
Mindegyik, a fentiekben megfogalmazott eszköz megsemmisítésének változataiban hangsúlyozni kell a jelenlegi növekedés tényét. Ezért a maximális megengedett anódáram IAM értéke meg van adva. amely vezérlőelektróddal kikapcsolható. A feladat megoldásához tanácsos meghatározni a zárható tirisztor biztonságos működésének (OBR) területeit (8.34. Ábra). Az A szakasz a jelenlegi IA.M .. maximális értékének felel meg a korlátozó vezérlőáramhoz kapcsolódó zárási arány korlátai miatt a hőelvezető teljesítmény és az egyenlőség (8.28) korlátozása miatt; A B helyszín figyelembe veszi az Udp határt. főként az p-emitter által injektált lyukak által vezérelt kompozit n-p-n tranzisztor OBR-jében határozzák meg; a C szakasz a kompozit p-n-p tranzisztor maradék áramrégiója. Az ilyen területeken kívüli kimenetel dolgozni a készülék meghibásodásához vezet.
Az OBR kibővítése és a zárt tirisztorok stabilitásának növelése érdekében az anód pn csomópont technológiai tolatását alkalmazzák.
Bár a szerkezetek anód sönt elvesztéséhez vezet a blokkoló képesség az ellenkező irányba, ez nem olyan jelentős korlátozásokat a hatálya alá a zárható tirisztor, ahol van egy anti-parallel dióda, amelyet használni, hogy egy visszáram. Az anódos megkerülés növeli az elülső irányú blokkolási képességet az átviteli együttható csökkentése miatt # 945; 1 az eszköz magas hőmérsékleten történő működtetése esetén.
A nyereség függvényének tipikus formáját az anódáramból zárva a 8.35. Ábra mutatja.
Az alacsony anódáramoknál, amelyek a retenciós áram közelében vannak, a felesleges töltés kicsi és a zárási arány nagy. Magas anódáramoknál a Kz növekedése a csökkenésnek köszönhető # 945; 1 nagy befecskendezési szinten. Ha az anódáram meghaladja az Ia.m értéket, a tirisztor meghibásodik. A maximálisan zárható anódáram a megengedhető visszirányú vezérlőáramból becsülhető
Ábra 8.36 - Záróáramkörök a tranzisztor (a) és a tirisztor (b és c) kapcsolókkal
A tirisztor vezérlõelektródához való reteszelésére szolgáló diagramokat a 8.36. Ábra mutatja. A szétkapcsoló diódák megakadályozzák, hogy az anódforrás befolyásolja a kapcsolási áramkört. Meg kell jegyezni, hogy zárt tirisztorok esetén a nyitó szabályozó áramok amplitúdója 5 ... 10-szer nagyobb, mint a statikus kiegyenlítő áram. A zárható tirisztor kikapcsolási ideje (a negatív impulzus impulzus időtartama) a szabályozóáram növekvő amplitúdójával csökken. A felesleges töltés gyorsabb lesz, ha a fordított áram nagyobb. Az erősen zárható tirisztorok kikapcsolásakor az opto-tirisztorok használata lehetővé teszi az ilyen gombokon alapuló áramkörök zajminőségének jelentős növelését.