Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Силовые полупроводниковые приборы

..pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
20.44 Mб
Скачать

Рис. 3.4. Вольт-амперные характеристики тиристора:

а —вольт-амперная характеристика при отсутствии тока управления; б — вольт-

амперная характеристика при наличии прямого тока

управления;

1 —ха­

рактеристика открытого состояния; 2 — характеристика

закрытого состояния;

3 —характеристика обратного непроводящего состояния; 4 —область

пробоя;

5 —область отрицательного дифференциального сопротивления; 6 —точка пере­

ключения;

7 —ток удержания; 8 прямолинейная аппроксимация характерис­

тики

открытого состояния;

9 —пороговое напряжение Vjyjo)', 10 —напря­

жение переключения U(S0)> Ч ~ ток переключения; 12 —обратное напряжение

 

 

 

пробоя V(BR)

 

 

Рис. 3.5. Характеристика процесса включения тиристора:

tgd ~

время

задержки; lgr —время нарастания; tgt —время включения; IQ

 

 

ток управляющего электрода; ид —анодное напряжение

 

 

Рис. З.б. Характеристика процесса выключения тиристора:

 

tq - время выключения;

ц —анодный ток; ид - анодное напряжение

Продолжение табл. 3.3

Термин

Обозначение

Анодный ток

•А О'а)

Ток управления

'с('у)

Напряжение управле­

uG(Vy)

ния

 

Вольт-амперная харак­

 

теристика

 

Определение

 

 

Ток, протекающий

через

вы­

воды анода и катода

 

 

Ток, протекающий

через

вы­

вод управляющего

электрода

и вывод катода

 

 

Напряжение между

выводом

управляющего электрода и вы­ водом катода

Функция, выражающая зави­ симость анодного тока от анод­ ного напряжения, в случае необ­ ходимости —с током управле­

ния

в качестве параметра

(рис*

3.4)

31

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл.

3.3

Термин

 

Обозначение

 

 

 

Определение

 

 

 

 

Точка переключения

 

 

Точка вольт-амлерной харак­

 

 

 

 

теристики, в которой дифферен­

 

 

 

 

циальное

сопротивление

равно

 

 

 

 

нулю

и

 

анодное

напряжение

 

 

 

 

достигает

 

максимального

зна­

 

 

 

 

чения

(рис.

3.4)

 

 

 

 

 

 

Область

отрицатель­

 

Область

вольт-амперной

ха­

рактеристики,

в

которой

диф­

ного дифференциального

сопротивления

 

 

ференциальное

 

сопротивление

 

 

 

 

является отрицательным

 

 

 

Закрытое состояние

 

 

 

Состояние

тиристора,

соот­

 

 

ветствующее отрезку вольт-ам­

 

 

 

 

 

 

 

 

перной

характеристики

между

 

 

 

 

нулевой

точкой

и точкой

пере­

 

 

 

 

ключения

 

или

 

точками

пере­

 

 

 

 

ключения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика закры­

 

Функция,

выражающая

зави­

симость

 

тока

 

от

напряжения

того состояния

 

 

 

 

 

 

 

 

в закрытом

состоянии

 

 

 

Открытое

состояние

 

Состояние

тиристора,

соот­

 

 

 

 

ветствующее отрезку вольт-ам­

 

 

 

 

перной

характеристики

с

низ­

 

 

 

 

ким сопротивлением

и

низким

 

 

 

 

напряжением

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика откры­

 

Функция,

выражающая

зави­

того состояния

 

ч

симость

 

напряжения

от

тока

 

 

 

 

в открытом состоянии (рис. 3.4)

Прямолинейная

ап­

 

Аппроксимация

характерис­

проксимация характери­

тики

открытого

состояния с

стики открытого состоя­

помощью

 

прямой

линии,

пере­

ния

 

 

 

секающей

 

эту

характеристику

 

 

 

 

в

двух

 

определенных

точках

 

 

 

 

(рис.

3.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обратное

непроводя­

 

Состояние

тиристора,

соот­

щее состояние

 

 

ветствующее участку вольт-ам­

 

 

 

 

перной

характеристики,

на

ко­

 

 

 

 

тором обратные токи

меньше,

 

 

 

 

чем

при

 

напряжении

пробоя

Характеристика обрат­

 

Функция,

выражающая

зави­

ного непроводящего сос­

симость

 

тока

 

от

напряжения

тояния

 

 

 

в

обратном

непроводящем

со­

Область пробоя (заги­

стоянии

(рис.

3.4)

 

 

 

 

 

 

Участок вольт-амперной ха­

ба)

 

 

 

рактеристики,

 

следующий

не­

 

 

 

 

посредственно за

участком, со­

 

 

 

 

ответствующим

обратному

не­

 

 

 

 

проводящему состоянию, на ко­

 

 

 

 

тором

происходит

увеличение

 

 

 

 

обратного

 

тока

до

значения,

 

 

 

 

превышающего

заданное

(рнс.

 

 

 

 

3.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

Термин

Напряжение в за­ крытом состоянии

Напряжение пере­ ключения

Неповторяющееся импульсное напряжеиие в закрытом состоянии (неповто­ ряющееся напря­ жение)

Повторяющееся импульсное на­ пряжение в закрытом состоянии (повто­ ряющееся напряже­ ние)

Импульсное рабочее напряжение в закрытом состоянии (рабочее на­ пряжение)

Постоянное напряже­ ние в закрытом состоя­ нии

Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии

Импульсное напряже­ ние в открытом состоя­ нии (прямое падение на­ пряжения)

Пороговое напряжение

Обозначение

VD(Va,3,c)

^(ВО)(^пер)

U DS M (Vh ^

VDRM(Ua)

VDWM(Uр)

VD(^пост)

(duDldt)cri, lW A W J

VT M (Vai0,c)

и ПТО)(Щ)

Продолжение табл. 3.3

Определение

Анодное напряжение, когда тиристор находится в закрытом состоянии

Анодное напряжение в точке переключения

Наибольшее мгновенное зна­ чение любого неповторяющегося переходного напряжения в закрытом состоянии, при­ кладываемого к тиристору

Наибольшее мгновенное зна­

чение

напряжения

в закры­

том

состоянии, прикладывае­

мого

к тиристору,

включая

все повторяющиеся

напряже­

ния, но исключая все неповто­ ряющиеся напряжения

Наибольшее мгновенное зна­ чение напряжения в закрытом состоянии, прикладываемого к тиристору, исключая все повто­ ряющиеся напряжения

Напряжение в закрытом со­ стоянии с постоянным значе­ нием

Наибольшее значение скорости нарастания напряжения, которое в определенных усло­ виях не вызывает переключения тиристора из закрытого состоя­ ния в открытое

Наибольшее мгновенное зна­ чение напряжения в открытом состоянии, обусловленное током в открытом состоянии задан­ ного значения

Значение напряжения в откры­ том состоянии, определяемое точкой пересечения линии пря­ молинейной аппроксимации ха­ рактеристики открытого состоя­ ния с осью напряжения

П р и м е ч а н и е . Обратное напряжение, повторяющееся импульсное обрат* ное напряжение, неповторяющееся импульсное обратное напряжение, импульсное рабочее обратное напряжение, постоянное обратное напряжение (обозначения и определения — см. табл. 3.2).

Вольт-ампериая харак­

Функция, выражающая зави­

теристика управляющего

симость тока управления от

электрода

напряжения управления

2 О. Г. Чебовский и др.

33

Термин

Прямое напряжение на управляющем электроде

Отпирающее напряже­ ние

Неотпирающее напря­ жение

Импульсное прямое на­ пряжение на управляю­ щем электроде

Обозначение

«FC ("у)

0 с г(1/у,о)

Усй( ^ . н)

VFCu(Vy max)

Обратное напряжение на управляющем элек­ троде

Импульсное обратное напряжение на управ­ ляющем электроде

Ток в закрытом состоя­ нии (ток утечки)

Ток переключения

Повторяющийся им­ пульсный ток в закрытом с о с т о я н и и (ток утечки)

URG («у обр)

URGM ( Uy>0брлдо)

*£* Оа, з, с)

ЧвО) (Aiep)

^DRAf (/а з с)

Ток удержания

Ток включеяия

Ток в открытом состоя нии (прямой ток)

Средиий ток в откры­ том состоянии (средний прямой ток)

(^удерж)

о, с)

' TAV(h, о, с)

Продолжение табл 3 3

Определение

Положительное напряжение между выводами управляющего электрода и катода

Напряжение управления, не­ обходимое для того, чтобы протекал отпирающий ток

Наибольшее напряжение управления, которое ие переклю­ чает тиристор из закрытого состояния в открытое при

иА = UDRM

Наибольшее мгиовеииое зна­ чение прямого напряжения иа управляющем электроде, вклю­ чая все переходные напряжения Отрицательное напряжение между выводами управляющего

электрода и катода Наибольшее мгновенное зна­

чение обратного напряжения на управляющем электроде

Анодный ток, когда тиристор находится в закрытом состоянии Анодный ток в точке переклю­

чения Ток в закрытом состоянии,

обусловленный повторяющимся импульсным напряжением в за­ крытом состоянии

Наименьший анодный ток, необходимый для поддержания тиристора в открытом состоя­ нии (рис 3 4)

Наименьший анодный ток, необходимый для поддержания тиристора в открытом состоя­ нии непосредственно после пере­ ключения из закрытого состоя­ ния в открытое после прекра­ щения отпирающего сигнала

Анодный ток, когда тиристор находится в открытом состоя-

НИИ

Значение тока в открытом состоянии, усредненное по всему периоду

П р и м е ч а н и е Для макси­ мально допустимого среднего тока в открытом состоянии при­ меняется термин «предельный ток»

34

Термин

Действующий ток в от­ крытом состоянии (дей­ ствующий прямой ток)

Критическая скорость нарастания тока в от­ крытом состоянии (мак­ симально допустимая скорость нарастания то­ ка)

Ток перегрузки в от­ крытом состоянии (ток рабочей перегрузки)

Ударный неповторяю­ щийся ток в открытом состоянии (ударный ток)

Защитный показатель

Обратный ток

Повторяющийся им­ пульсный обратный ток (обратный ток)

Ток обратного восста­ новления

Резистивный обратный ток

Прямой ток управляю­ щего электрода (ток уп­ равления)

Отпирающий ток

Обозначение

?TRMS (^действ)

(diTldt)cr,i

[(dtldl)m„xl

!T(.OV)(!p, п )

?TSM (^удар)

J l 2 Л

*RОобр)

fjlRM (Л>бр)

11г0о)

'ТО ('у)

1ст(]у, о)

Продолжение табл 3 3

Определение

Действующее значение тока в открытом состоянии за весь период

Наибольшее значение скорости нарастания тока в открытом состоянии, которую тиристор может выдержать без повреж­ дения

Ток открытого состояния, ко­ торый при постоянном проте­ кании вызвал бы превышение максимально допустимой тем­ пературы перехода, но который ограничен во времени так, что эта температура не превышается

Ток открытого состояния, при протекании которого превы­ шается максимально допусти­ мая температура перехода, но который, как предполагается, во время срока службы тири­ стора появляется редко с огра­ ниченным числом повторений я вызывается необычными про­ цессами в схеме (например, ава­ риями)

Значение временного интегра­ ла от квадрата ударного тока в открытом состоянии

Анодный ток, когда тиристор находятся в непроводящем со­ стоянии

Обратный ток, обусловлен­ ный повторяющимся импульс­ ным обратным напряжением

Диодный ток, протекающий во время обратного восстанов­ ления

Анодный ток, протекающий после окончания времени об­ ратного восстановления

Ток управляющего электрода при прямом напряжении на управляющем электроде

Наименьший ток управляю­ щего электрода, необходимый для переключения из закрытого состояния в открытое при иЛ = 12 В

2*

35

Термин

Неотпирающий ток

Обратный ток управ­ ляющего электрода

Дифференциальное со­ противление в открытом состоянии (динамическое сопротивление)

Средняя мощность по­ терь в открытом состоя­ нии

Мощность потерь в обратном непроводящем состоянии

Мощность потерь при включении

Мощность потерь при выключении

Мощность потерь на управляющем электроде (мощность потерь в це­ пи управления)

Время включения

Обозначение

?GD (/у, н, о)

lRG Оу, обр)

гГ (Яд)

PT(AV)(Pi,о,с)

PR P Обр)

РТТ(Рвк)

pRQ(p»)

рв ( ру)

tgt (*вк)

Продолжение табл. 3.3

Определение

Ток управляющего электрода при неотпирающем напряжении на управляющем электроде

Ток управляющего электрода при обратном напряжении иа управляющем электроде

Значение сопротивления, оп­ ределяемое по наклону линии прямолинейной аппроксимации характеристики открытого со­ стояния

Произведение мгновенных значений тока и напряжения в открытом состоянии, усред­ ненное по всему периоду

Мощность потерь, обуслов­ ленная током в обратном не­ проводящем состоянии

Мощность потерь в тиристоре при его переключении с опре­ деленного напряжения в закры­ том состоянии на определенный ток в открытом состоянии

Мощность потерь в тирис­ торе при его переключении с определенного тока в открытом состоянии на определенное об­ ратное напряжение

Мощность потерь, обуслов­ ленная током управления

Интервал времени, в течение которого тиристор переклю­ чается из закрытого состояния в открытое при наличии от­ пирающего импульса управле­ ния

П р и м е ч а н и е . Обычно вре­ мя включения измеряется от момента, когда импульс управ­ ления достигает 10 % наиболь­ шего значения, до момента, когда анодное напряжение пони­ жается до 10 % начального зна­ чения (рис. 3.5)

36

Термин Обозначение

Время задержки

tgd(*з)

Время нарастания

V (гн)

Время выключения

Продолжение табл. 3.3

Определение

Интервал времени между мо­ ментом, когда импульс управле­ ния достигает 10 % наибольшего значения, и моментом, когда анодное напряжение понижается до 90 % начального значения, при переключении тиристора с помощью отпирающего им­ пульса управления из закрытого состояния в открытое (рис. 3.5)

Интервал времени между мо­ ментом, когда анодное напряже­

ние понижается до 90 % своего начального значения, и момен­

том, когда оно достигает 10% начального значения, при пере­ ключении тиристора с помо­ щью отпирающего импульса управления из закрытого состояния в открытое (рис. 3.5)

Наименьший интервал вре­ мени между моментом, когда анодный ток после внешнего переключения основных цепей понизился до нуля, и моментом, в который определенное анодное напряжение проходит через нуль без переключения тиристора (рис. 3.6)

П р и м е ч а н и е . Определения и обозначения времени обратного вос­ становления, времени запаздывания обратного напряжения, времени спада обратного тока, заряда восстановления, заряда запаздывания и остаточного заряда аналогичны определениям и обозначениям этих параметров для диодов (см. табл. 3.2),

 

Таблица 3.4. Термины для симметричных тиристоров

 

^Термин

*

Обозначение

 

Определение

 

Основные выводы

 

Ml, М2( - )

Два

вывода,

через

которые

 

 

 

 

протекает основной ток

Основное

напряжение

UM ( - )

Напряжение

между

основны­

 

 

 

 

ми выводами (рис. 3.7)

Основной

ток

 

1м< >М ( - )

Ток,

протекающий

через ос­

 

 

 

 

новные

выводы

 

37

 

 

 

 

Продолжение табл. 3.4

Термин

Обозначение

 

Определение

 

Критическая скорость

(d u D \

Наибольшее

значение

скоро­

V л"у™ "’

нарастания

коммутаци-

сти нарастания основного на-

онного напряжения (мак-

[ 7 < М 1

пряжения, которое непосредст-

симально

допустимая

венно

после

нагрузки

током

L \ л л ]

скорость нарастания на­

в открытом состоянии в проти­

 

пряжения после комму­

 

воположном направлении не вы­

тации)

 

 

зывает

переключения симмет­

 

 

 

ричного тиристора из закрытого

 

 

 

состояния в открытое (рис. 3.8)

П р и м е ч а н и е . Определения остальных параметров те же, что и для тиристоров (табл. 3.3), где вместо слова «анодный (-ое, -ая)» следует употреблять «основной (-ое, -ая)».

Рис. 3.7. Вольт-ампериые характеристики симметричного тиристора:

а —вольт-амперная характеристика при отсутствии тока управления; б — вольт-ампериая характеристика при наличии тока управления; 1 —характе­ ристика открытого состояния; 2 —характеристика закрытого состояния; 3 — область отрицательного дифференциального сопротивления; 4 —точка пере­ ключения; 5 —ток удержания; 6 —прямолинейная аппроксимация характерис­ тики открытого состояния; 7 —пороговое напряжение С/дго); 8 —напряжение переключения С!(ВО)\ 9 —ток переключения

Рис. 3.8. К определению термина (duDldi)com

38

Необходимо обратить внимание на то, что в отличие от тиристо­

ров,

где

ударный неповторяющийся

ток

в открытом

состоянии

Ттш —это

одиночный полусинусоидальный

импульс

длительностью

10

мс, для

симметричного тиристора

ITSM —это

две

полуволны

тока разной

полярности каждая длительностью 10

мс,

следующие

друг за другом с частотой 50 Гц. Кроме того, следует иметь в виду, что тепловые сопротивления симметричного тиристора изме­ ряются на переменном токе, а не на постоянном, как для тиристоров. Тепловые сопротивления на постоянном токе даются как информа­ ционные параметры для случая работы симметричного тиристора в режиме реверсивного контактора (при односторонней проводимости).

Таблица 3.5. Обозначения параметров тиристоров-диодов

Термин

Напряжение в обратном проводящем состоянии Пороговое напряжение в обратном проводящем состоянии Импульсное напряжение в обратном проводящем состоя-

НИИ Ток в обратном проводящем состоянии

Средний ток в обратном проводящем состоянии Действующий ток в обратном проводящем состоянии Постоянный ток в обратном проводящем состоянии Повторяющийся импульсный ток в обратном проводя-

щем состоянии Ток перегрузки в обратном проводящем состоянии

Ударный неповторяющийся ток в обратном проводящем состоянии

Дифференциальное сопротивление в обратном проводящем состоянии

Мощность потерь в обратном проводящем состоянии Время прямого восстановления Заряд прямого восстановления

Обозначение

“R

URITO)

U R M

tR

IR A V

IR R M S

!R

I R R M

IR(OV)

IR SM

rR

PRPR tdr Qdr

П р и м е ч а н и е . Тиристоры-дноды характеризуются также, аналогично симметричным тиристорам, термином «критическая скорость нарастания ком­ мутационного напряжения».

Поскольку тиристор-диод представляет собой как бы парал­ лельное соединение тиристора, не проводящего в обратном направ­ лении, и диода, включенного таким образом, что он проводит ток в направлении, когда к тиристору приложено обратное напряжение, то характеризующие параметры те же, что у тиристора, когда про­ текает прямой ток, и диода при проводящем состоянии, когда про­ текает обратный ток. В последнем случае вместо термина «прямое направление», применяемого для диода, применяется термин «обрат­ ное проводящее состояние». Обозначения параметров тиристоровдиодов для обратного проводящего состояния приведены в табл. 3.5, вольт-амперная характеристика —на рис. 3.9.

39

Рис. 3.9. Основная характеристика ти­

ристора, проводящего в обратном на­

правлении:

а — вольт-амперная характеристика, со­

ответствующая нулевому току управ­

ляющего электрода,

б — вольт-ампер­

ная характеристика,

соответствующая

текущему прямому току управляющего электрода; 1 —характеристика открыто­

го состояния,

2 —характеристика

за­

крытого

состояния; 3 —характеристика

обратного проводящего состояния, 4

область

отрицательного дифференци­

ального сопротивления; 5 — точка переключения;

б — ток

удержания;

7 —

прямолинейная аппроксимация характеристики

открытого

состояния;

8

прямолинейная аппроксимация характеристики обратного проводящего

состояния;

9 —пороговое

напряжение

С^дгО)» 70 —пороговое напряжение

в обратном

проводящем

состоянии;

11 —напряжение переключения U(BO)>

 

 

12 —ток переключения

Таблица 3 6. Обозначение параметров силовых транзисторов

 

 

Термин

 

 

Обозначение

Максимально допустимый постоянный ток коллектора

 

Максимально допустимый импульсный ток коллектора

1см

Максимально допустимый постоянный ток базы

 

h

Максимально допустимый импульсный ток базы

 

1вм

Максимально

допустимое

постоянное

напряжение

коллек-

и СЕ

тор —эмиттер

 

 

 

 

 

 

 

Максимально

допустимое

импульсное

напряжение

коллек-

UСВО

тор —база

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напряжение

насыщения

коллектор —эмиттер

 

иСЕт1

Максимально допустимое напряжение

эмиттер —база

UЕВ

Статический

коэффициент

передачи тока

 

>Ч\Е

Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощ-

Рс

иость коллектора

 

 

 

 

Тепловое сопротивление переход—корпус

 

Rfhjc

Время включения

 

 

 

ton

Время выключения

 

 

 

•off

Эффективная эквивалентная температура перехода

 

Tj

Эмиттер

 

 

 

 

£

База

 

 

 

 

в

Коллектор

 

 

 

 

с

40