Тиристор – 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.
Марка | Максимальный ток, А | Максимальное напряжение, В | Прямое падение напряжения, В | Тип прибора | Диапазон температур,0С | Частота, Гц |
КН102И | 0,2 | 1,5 | Динистор | -40…+60 | ||
КН102Ж | 0,2 | 1,5 | 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.
Марка | Максима-льный ток, А | Максимальное напряжение, В | Прямое падение напряже- ния, В | Тип прибора | Диапазон температур,0С | Частота, Гц |
КУ201Л | и.тиристор | -60…+100 | ||||
КУ202Н | и.тиристор | -25…+55 | ||||
КУ208Г | и.тиристор | -55…+70 | ||||
Т112-16 | 100-1200 | 1,2 | н/ч тиристор | -60…+125 | ||
Т253-1250 | 400-1200 | 1,0 | н/ч тиристор | -60…+125 | ||
МТТ160 | 400-1600 | 1,1 | два тиристора | -60…+125 |
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.
Марка | Максима-льный ток, А | Максимальное напряжение, В | Прямое падение напряжения, В | Тип прибора | Диапазон температур,0С | Частота, Гц |
ТС112-10 | 100-1200 | 1,3 | симистор | -60…+125 | ||
ТС171-250 | 200-1200 | 0,8 | симистор | -60…+110 |
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 | Максима-льный ток, А | Максимальное напряжение, В | Прямое падение напряжения, В | Тип прибора | Диапазон температур,0С | Частота, Гц |
ТО142-80 | 600-1200 | 1,1 | оптотиристор | -40…+100 | ||
МТОТО160 | 400-1600 | 1,1 | Пара опто-тиристоров | -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.
Марка | Максима-льный ток, А | Максимальное напряжение, В | Прямое падение напряжения, В | Тип прибора | Диапазон температур,0С | Частота, Гц |
ТБ151-50 | 500-1200 | 1,4 | б/д тиристор | -60…+125 | ||
ТЛ171-320 | 500-1100 | 0,9 | Лавинный тиристор | -60…+140 | ||
ТДЧ153-400/160 | 400/160 | 600-1600 | 1,2 | Тиристор-диод | -60…+125 |