Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
14.
Электронными называются бесконтактные аппараты, выполненные на базе полупроводниковых приборов, позволяющие осуществлять коммутацию электрических цепей и управление протекающими через них токами. Поскольку в закрытом состоянии сопротивление электронного аппарата имеет конечное значение, через него протекает малый ток, называемый током утечки.
Основой для изготовления полупроводниковых приборов являются кремний, германий, арсенид галлия и др. При этом два первых используются для создания высоковольтных (до 6,5 кВ) и сильноточных (до 4 кА) приборов. Классификация аппаратов приводилась в лекции 1.
Условно-графическое обозначение некоторых полупроводниковых приборов приводится на рис. 63:
Выводы тиристоров: А – анод, К – катод, УЭ – управляющий электрод. Выводы транзисторов: Э – эмиттер; К – коллектор, Б – база.
К силовым (сильноточным) полупроводниковым приборам (СПП) относятся следующие виды приборов: диоды, триодные тиристоры (непроводящие в обратном направлении), тиристоры, проводящие в обратном направлении, и симметричные тиристоры на максимально допустимые средние токи 10А и более или максимально допустимые импульсные токи 100А и более, стабилитроны и симметричные стабилитроны с максимально допустимой величиной рассеиваемой мощности тепловых потерь 15Вт и более, ограничители напряжения и симметричные ограничители напряжения с максимально допустимой величиной рассеиваемой тепловой энергии потерь 5Дж и более, транзисторы с током коллектора 10А и более.
Внутри каждого вида СПП подразделяются на типы: диоды – по значению максимально допустимого среднего прямого тока, тиристоры – по значению максимально допустимого прямого тока в открытом состоянии и т.д.
Приборы одного типа подразделяются на классы: диоды – по значениям повторяющегося импульсного обратного напряжения, тиристоры – по значениям повторяющегося импульсного обратного напряжения и повторяющегося напряжения в закрытом состоянии и т.д.
Кроме того, виды диодов и тиристоров в зависимости от коммутационных параметров подразделяются на группы по: времени включения и выключении, скорости нарастания напряжения (du/dt), тока (di/dt) и т.д.
В зависимости от отличительных признаков диоды и тиристоры подразделяются на: фототиристор (фотодиод), оптотиристор (оптопара), тиристор-диод, лавинный тиристор (диод).
Кроме того, СПП подразделяются по конструктивному исполнению (см. лекцию 1) и по полярности.
В качестве примера рассмотрим какими параметрами характеризуются наиболее распространенные СПП – диод, SCR-тиристор и IGBT- транзистор.
Основными параметрами, характеризующими сильноточные диоды, являются прикладываемое к ним в обратном направлении напряжение и величина номинального прямого тока. Поскольку диапазон рабочего напряжения для СПП изменяется в широких пределах (от 100 до 6000 В и выше), то для упрощения маркировки их по этому параметру введено понятие класса по напряжению, который определяется как частное от деления значения номинального напряжения прибора на 100. Таким образом, диод 27 класса по напряжению рассчитан на работу при напряжении до 2700В.
Отечественная стандартная линейка значений номинальных токов представляет собой последовательность чисел: 6, 10, 16, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 140, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250.
Дополнительным параметром, характеризующим диод, является время обратного восстановления его. Диоды с малым временем восстановления используются в высокочастотных электронных аппаратах. По времени восстановления диоды входят в группы от 0 (с ненормируемым временим восстановления) до 9 (со временем восстановления 0,4 мкс).
Основными параметрами, характеризующими SCR-тиристоры являются: номинальное напряжение (по группам, как и у диодов), прикладываемое в прямом направлении; номинальный прямой ток (как и у диодов); по скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии; по значению времени выключения; по значению времени включения (аналогично диодам).
По критической скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии тиристоры входят в группы от 0 (с ненормируемой скоростью нарастания) до 9 (со скоростью нарастания 2500В/мкс).
Кроме того, в паспорте СПП указывается скорость нарастания тока в проводящем состоянии – di/dt.
Тиристоры отпираемые и запираемые по управляющему электроду (GTO,IGCT) характеризуются параметрами управляющего сигнала – величиной и длительностью отпирающего и запирающего сигналов.
Помимо перечисленных выше основных параметров в паспортных данных на СПП указываются до 30 и более дополнительных параметров. Кроме того, в паспорте на прибор дается рекомендация по области применения его в аппаратуре (высокочастотной, низкочастотной и т. д.).
Основные параметры сильноточных транзисторов те же, что слаботочных – значение максимально допустимого импульсного напряжения, прикладываемого в прямом направлении, значение максимально допустимого тока коллектора, тока базы, прямого падения напряжения, коэффициента передачи тока и др.
Отличительной особенностью IGBT-транзисторов, по сравнению с обычными, является способность работы на частотах до 10кГц. При этом номинальные параметры сохраняют свои значения практически до 2кГц. Кроме того, одним из основных критериев выбора транзистора является энергия потерь на его переключение из непроводящего состояния в проводящее и наоборот.