Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Электроника

Тиристоры

Тиристоры – это полупроводниковые приборы с тремя или более р-п-переходами, которые имеют два устойчивых состояния и применяются как мощные электронные ключи.

Диодные тиристоры (динисторы) имеют два вывода от крайних чередующихся р- и n-областей (рис. 1.18, а).

Вывод, соединенный с крайней p-областью, называется анодом, а с крайней n-областью – катодом. Внешнее напряжение U является прямым по отношению к переходам П1 и П3 и обратным для перехода П2, поэтому переходы П1 и П3 открыты (подобно открытым диодам), а переход П2 заперт. В результате напряжение U почти целиком приложено к П2 и через тиристор протекает небольшой ток, являющийся обратным током I0 р-n-перехода.

С увеличением напряжения ток через тиристор несколько возрастает (участок 0В характеристики на рис. 1.18, в), а при достижении напряжением, приложенным между анодом и катодом, значения Uвкл, лавинообразно увеличивается, ограничиваясь только сопротивлением нагрузки. Поясним этот процесс.

Тиристор диодный и его условное обозначение (а), эквивалентная схема (б) и вольт-амперная характеристика (в)

Рис. 1.18. Тиристор диодный и его условное обозначение (а), эквивалентная схема (б) и вольт-амперная характеристика (в)

Тиристор можно представить как два биполярных транзистора VT1 и VT2 (рис. 1.18, б). Небольшое приращение тока ΔI Э1 = ΔI вызывает (как в обычном транзисторе) приращение тока коллектора ΔIΚ1, который, поступая в базу транзистора VT2, вызывает приращение его коллекторного тока:

где β2 – коэффициент передачи тока VT2. Но ток коллектора второго транзистора, как показано по схеме, является базовым для первого транзистора (ΔIΚ2 = ΔIБ1), поэтому ток IК1, в свою очередь, увеличивается:

Этот процесс соответствует участку ВС вольт-амперной характеристики с отрицательным сопротивлением и переводит тиристор в открытое состояние, когда он ведет себя как диод в прямом направлении.

Чтобы запереть (погасить) тиристор, необходимо каким-либо образом уменьшить ток I, протекающий через него, до значения, меньше удерживающего Iуд. Если напряжение U, питающее схему, переменное, то тиристор запирается в отрицательный полупериод, когда ток I достигает нуля, если же оно постоянное, то для запирания тиристора применяют так называемые схемы гашения.

Перевод тиристора из запертого состояния в открытое можно вызвать не только повышением анодного напряжения, но и кратковременным увеличением тока базы в одном из транзисторов его эквивалентной схемы. Для этого от одной из баз делают вывод управляющий электрод (УЭ) (рис. 1.19, а, б). Подавая импульс тока управления Iv, можно вызвать лавинообразное увеличение тока при U < Uвкл (рис. 1.19, в). Такие тиристоры называют триодными (управляемыми) тиристорами.

Триодный (управляемый) тиристор

Рис. 1.19. Триодный (управляемый) тиристор:

а – структура; б – условное обозначение; в – вольт-амперные характеристики

Основные параметры тиристоров:

  • • наибольший прямой ток – до 2000 А;
  • • допустимое обратное напряжение – от 100 до 2400 В;
  • • допустимая частота переключений – до 2000 Гц.

Тиристоры нашли свое применение в силовой электронике и электротехнике – там, где требуется формирование мощных питающих напряжений постоянного или переменного тока, питающих напряжений с регулируемой частотой, специальной формы. В частности, на основе тиристоров разрабатываются устройства регулирования частотой вращения электродвигателей, в том числе в приводах станков.

Основы микроэлектроники

Микроэлектроника – это направление электроники, позволяющее с помощью комплекса технологических, конструктивных и схемотехнических средств создавать малогабаритные, высоконадежные и экономичные электронные устройства.

Микроэлектроника основана на применении интегральных микросхем (ИМС), в которых элементы нераздельно связаны между собой и представляют единое целое. ИМС изготавливают на основе кристалла полупроводника, в качестве которого чаще всего используют кремний. В кристалле кремния создаются p-n-переходы, образующие как активные, так и пассивные элементы электрической схемы. Элементы микросхемы связываются между собой электрически с помощью тонких металлических перемычек. Такой кристалл называют чип (англ. chip – кристалл). Характеристикой сложности ИМС является уровень интеграции, оцениваемый числом транзисторов, которые могут быть реализованы на кристалле.

В зависимости от уровня интеграции ИМС делят на несколько категорий:

  • • малые ИМС – до 10 элементов (МИС);
  • • средние ИМС – от 10 до 100 элементов (СИС);
  • • большие ИМС – от 100 до 105 элементов (БИС);
  • • сверхбольшие ИМС – 105 и более элементов (СБИС).

В качестве элементов в микросхемах чаще всего выступают транзисторы, что в особенности касается цифровых микросхем. Современные СБИС содержат несколько сотен миллионов транзисторов, причем степень интеграции постоянно повышается. Необходимо отметить, что четкой границы между БИС и СБИС не существует, и часто их объединяют в один класс БИС/СБИС. На сегодняшний день практическое использование находят все категории ИМС.

Кроме степени интеграции ИМС могут классифицироваться в зависимости от их функционального назначения на два больших класса: цифровые и аналоговые. Цифровые ИМС оперируют с входными напряжениями, дискретно меняющими свое значение, которое соответствует либо "1", либо "О". Аналоговые ИМС используются для преобразования непрерывно изменяющихся во времени сигналов.

Цифровые ИМС в зависимости от степени интеграции могут выполнять простейшие логические преобразования (МИС), образовывать целые узлы цифровых устройств, таких как малоразрядные регистры, счетчики, дешифраторы, сумматоры и т.п. (СИС). Цифровые БИС/СБИС способны выполнять функции уже не отдельного узла, а целой системы. К ним относятся все микропроцессорные ИМС, микросхемы памяти, ИМС программируемой логики, ИМС, реализующие стратегию "Система в кристалле".

Аналоговые ИМС выполняют разнообразные функции: усиление сигналов переменного и постоянного токов, генерирование колебаний различной формы, обеспечение других ИМС стабилизированным напряжением питания, цифроаналоговое и аналого-цифровое преобразования сигналов, фильтрацию сигналов, их модуляцию и демодуляцию и т.п.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Популярные страницы