ПЭ(Прикладная электроника) / классификация тиристоров
.pdfТиристор – это как минимум четырехслойная полупроводниковая структура, состоящая из полупроводников n -типа и р -типа. Вывод от внешнего проводника n -типа называют катодом (К), вывод от внешнего проводника р -типа – анодом (А), вывод от внутреннего проводника р -типа – управляющим электродом (УЭ). Структура полупроводникового тиристора и его условное графическое обозначение показаны на рис.1.
Классификация тиристоров:
-по управлению: неуправляемые, управляемые;
-по запиранию: незапираемые, запираемые.
-по типу (области применения): диодные (динисторы), низкочастотные, лавинные, высокочастотные, быстродействующие, симметричные, оптронные, силовые модули.
Маркировка тиристоров:
- разработанных после 1964 г.: состоит из четырех элементов: первый – буква или цифра, обозначающая материал (Г или 1 – германий, К или 2 – кремний); второй – буква, определяющее управляемость (Н – неуправляемые, У - управляемые; третий – группу мощности, четвертый - разновидность данного тиристора.
Маркировка тиристоров:
- разработанных после 1979 г.: состоит из пяти элементов: первый – буква, обозначающая тип прибора (Д – диод, Т – тиристор); второй – буква, определяющее область применения (С
– симистор, Ч – высокочастотный,
Б – быстродействующий, О – оптронный, Л – лавинный, М – силовой модуль), третий – конструктивный типоразмер из трех цифр (первая цифра – порядковый номер модификации, вторая цифра – конструктивный размер от 0 до 9, третья цифра – конструктивное исполнение: 0 – бескорпусное, 1 – штыревое с гибким выводом, 2 – штыревое с жестким выводом, 3 – таблеточное), четвертый – номинальный ток, пятый – класс напряжения.
Неуправляемый тиристор (динистор) представляет собой четырехслойную полупроводниковую структуру, показанную на рис.1.
Вольтамперная характеристика (ВАХ) динистора показана на рис.2. ВАХ состоит их двух ветвей: прямая ветвь расположена в первом квадранте, обратная ветвь – в третьем квадранте.
На прямой ветви ВАХ можно выделить три характерных участка:
·Участок 0А: 0 ≤ U ≤ Uмакс , I~0, динистор закрыт.
·Участок АВ: U > Uмакс , 0 < I < Iуд, динистор начинает открываться.
·Участок ВС:: U0 ≤ U ≤ Uмакс , I > Iуд, динистор открыт. На обратной ветви ВАХ можно выделить два участка:
·Участок 1: Uпр < U < 0, I~0, динистор закрыт.
·Участок 2: U < Uпр , I < 0, ток динистора резко увеличивается, что чревато выходом полупроводниковой структуры из строя.
Динисторы используются в качестве релейных элементов в схемах контроля и защиты, приемников излучения в оптоэлектронных парах, в устройствах автоматики.
Марки некоторых маломощных динисторов указаны в табл.1. Основные данные динисторов. Таблица 1.
|
|
|
Прямое |
|
Марка |
Максимальный |
Максимальное |
падение |
|
ток, А |
напряжение, В |
напряжения, |
||
|
||||
|
|
|
В |
|
КН102И |
0,2 |
|
1,5 |
|
КН102Ж |
0,2 |
|
1,5 |
Тип |
Диапазон |
Частота, |
температур,0 |
||
прибора |
С |
Гц |
|
|
Динистор -40…+60 Динистор -40…+60
Незапираемый тиристор (однооперационный тиристор, тринистор) представляет собой четырехслойную полупроводниковую структуру, показанную на рис.3.
Под действием внешнего напряжения полупроводниковый тиристор может находиться в двух состояниях: открытом (проводящем), когда напряжение приложено в прямом направлении (плюс на аноде, минус на катоде), а на управляющий электрод подано напряжение управления (плюс на УЭ, минус на катоде); и закрытом (непроводящем), когда напряжение приложено в обратном направлении (плюс на катоде, минус на аноде). Вольтамперная характеристика (ВАХ) тиристора показана на рис.4. В настоящее время в качестве основного материала для тиристора выступает кремний. ВАХ имеет прямую ветвь (тиристор находится в проводящем состоянии, где его сопротивление составляет порядка 1,0…1,5 Ом) и обратную ветвь (тиристор находится в непроводящем состоянии, где его сопротивление составляет сотни кОм).
Условия нахождения тиристора в проводящем состоянии: U0 ≤ U ≤ Uмакс и I > Iуд.
Условия нахождения тиристора в запертом состоянии:
I < Iуд или Uпр < U < 0.
Тиристоры, также как выпрямительные диоды, выбираются по величине среднего прямого тока Iср и допустимому обратному напряжению Uобр = (0,6…0,7)Uпр .
Марки некоторых тиристоров указаны в табл.2.
Основные данные однооперационных тиристоров. Таблица 2.
|
|
|
Прямое |
|
Диапазон |
|
|
|
Максима-льный |
Максимальное |
падение |
Тип |
Частота, |
||
Марка |
температур,0 |
||||||
ток, А |
напряжение, В |
напряже- |
прибора |
Гц |
|||
|
|
|
ния, В |
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
КУ201Л |
|
|
|
и.тиристор |
-60…+100 |
|
|
КУ202Н |
|
|
|
и.тиристор |
-25…+55 |
|
|
КУ208Г |
|
|
|
и.тиристор |
-55…+70 |
|
|
Т112-16 |
|
100-1200 |
1,2 |
н/ч |
-60…+125 |
|
|
|
тиристор |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
Т253- |
|
400-1200 |
1,0 |
н/ч |
-60…+125 |
|
|
1250 |
|
тиристор |
|
||||
|
|
|
|
|
|||
МТТ160 |
|
400-1600 |
1,1 |
два |
-60…+125 |
|
|
|
тиристора |
|
Пример обозначения тиристора: Т132-50-7 (50 – средний ток в амперах, 7 – максимальное напряжение в сотнях вольт).
Симметричный тиристор (симистор) представляет собой двойную четырехслойную полупроводниковую структуру, показанную на рис.5.
Вольтамперная характеристика (ВАХ) симистора показана на рис.6. ВАХ имеет одинаковые формы прямой и обратной ветвей.
Марки некоторых симисторов указаны в табл.3. Основные данные симисторов. Таблица 3.
|
Максима-льный |
Максимальное |
Прямое |
Тип |
Диапазон |
Частота, |
|
температур,0 |
|||||
Марка |
ток, А |
напряжение, В |
падение |
прибора |
Гц |
|
|
|
|
напряжения, В |
|
С |
|
ТС112- |
|
100-1200 |
1,3 |
симистор |
-60…+125 |
|
10 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ТС171- |
|
200-1200 |
0,8 |
симистор |
-60…+110 |
|
250 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Оптический тиристор (оптотиристор) представляет собой полупроводниковую структуру, показанную на рис.7 и сочетающую в одном корпусе светодиод и управляемый световым потоком динистор.
Вольтамперная характеристика (ВАХ) оптотиристора аналогична ВАХ однооперационного тиристора (рис.4).
Марки некоторых оптотиристоров указаны в табл.4.
Основные данные оптотиристоров. Таблица 4.
Марка
ТО142-80 МТОТО160
|
|
Прямое |
Максима-льный Максимальное падение |
||
ток, А |
напряжение, В напряжения, |
|
|
|
В |
|
600-1200 |
1,1 |
|
400-1600 |
1,1 |
Тип прибора
оптотиристор
Пара оптотиристоров
Диапазон |
Частота, |
температур, |
|
0С |
Гц |
|
|
-40…+100 |
|
-50…+100 |
|
Специальные тиристоры (быстродействующие, лавинные, тиристор-диоды)
представляют собой группу силовых полупроводниковых приборов с улучшенными характеристиками (см. табл.5).
Быстродействующие тиристоры (ТБ) имеют время включения не более 4 мкс и время выключения не более 63 мкс.
Лавинные тиристоры (ТЛ) обладают повышенной устойчивостью к резкому нарастанию напряжения и тока через тиристор.
Тиристор-диоды (ТД) допускают работу в обратном направлении в качестве диода. Основные данные специальных тиристоров. Таблица 5.
|
|
|
Прямое |
|
Диапазон |
|
|
|
Максима-льный Максимальное падение |
|
Частота, |
||||
Марка |
Тип прибора |
температур, |
|||||
ток, А |
напряжение, В напряжения, |
Гц |
|||||
|
|
|
В |
|
0С |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ТБ151- |
|
500-1200 |
1,4 |
б/д тиристор |
-60…+125 |
|
|
50 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
ТЛ171- |
|
500-1100 |
0,9 |
Лавинный |
-60…+140 |
|
|
320 |
|
тиристор |
|
||||
|
|
|
|
|
|||
ТДЧ153- |
400/160 |
600-1600 |
1,2 |
Тиристор-диод -60…+125 |
|
||
400/160 |
|
|
|
|
|
|