Procesul de închidere a tiristorului. Efectul este dU / dt.
Prin închiderea tiristorului, înțelegem procesul de transfer al acestuia dintr-o stare deschisă într-o stare închisă (neconductoare), în care tiristorul este capabil să reziste la o anumită tensiune directă aplicată la o anumită rată de acumulare.
Deconectarea tiristoarelor considerate în această carte se realizează de-a lungul circuitului de putere prin aplicarea unei tensiuni inverse la ele.
Când tiristorului structura semiconductor este într-o stare de conductoare, baza și emitorul straturilor sale conțin excesul de încărcare a majorității și sarcina minoritari purtătorilor este determinată de diferența dintre sarcina structurii stratului purtătorilor de sarcină mobilă care se află în stare deschisă, iar încărcătura care este prezentă în aceste straturi atunci când structura este într-o stare neconductiv, iar tensiunea externă nu este aplicată pe acesta, în care structura tiristor trei tranziție sunt deplasate în direcția înainte.
Când tensiunea inversă este aplicată tiristorului, care este în starea conductivă, acesta trece de la starea deschisă la starea închisă în timpul necesar pentru a îndepărta (resorbi) excesul de încărcare acumulat în straturile sale. Dependența de timp a curentului anodic și a tensiunii pe tiristor în timpul închiderii sale sunt prezentate în Fig. 1.15.
În momentul de față se aplică o tensiune inversă tiristorului - începutul procesului de oprire.
Fig. 1.15. Dependențe tipice ale curentului și tensiunii tensiunii de putere în timpul procesului de închidere și a diagramei de conectare la sursa externă (c)
În intervalul (figura 1.15a), curentul prin tiristor scade la zero la o rată determinată de tensiunea aplicată circuitului electric și parametrii circuitului electric extern:
unde - rata de descompunere curentă a tiristorului în stare deschisă; - tensiunea aplicată circuitului cu un tiristor; - inductanța circuitului electric.
În procesul de decădere a curentului direct prin tiristor, datorită recombinării reciproce a electronilor și găurilor, sarcina excesului acumulat scade în structura semiconductoare a tiristorului. Acest proces este inerțial, viteza sa depinde de mai mulți factori (în primul rând pe durata de găuri în n-bază) [1.9] și, prin urmare, ca regulă, timpul în straturile de bază privind limitele de tranziție rămâne o sarcină exces semnificativ de electroni și găuri, iar tranzițiile rămân direct schimbate.
Când un tiristor începe să curgă curentul înapoi (Figura 1.15, a), crescând cu rata de declin a curentului în față. Structura tiristorului practic nu blochează tensiunea, deoarece în straturile sale există încă un număr suficient de mare de suporți de sarcină. Debitul curentului invers prin structură reduce în continuare concentrația de purtători de sarcină în exces datorită îndepărtării acestora de către un câmp electric extern, în plus față de procesul de recombinare care continuă.
O scădere intensă a concentrației de purtători de exces de sarcină conduce, în primul rând, la restabilirea proprietăților de blocare printr-o tranziție. Cu toate acestea, tensiunea de rupere a tranziției în tipurile de tiristoare luate în considerare nu depășește 10 V, cu o tensiune mai mare aplicată, această tranziție se rupe și rezistența acesteia după aceea practic nu limitează curentul invers prin tiristor.
Prin urmare, curentul invers continuă (după joncțiune defalcare avalanșă) crește cu aceeași viteză, până în momentul în care concentrația de gaura din stratul de bază la interfața cu trecerea scade la zero, tranziția este deplasată în direcția opusă, acesteia crește rezistența brusc și presupune tensiune. Aceasta duce la o scădere a ratei de creștere a curentului invers:
unde este tensiunea la joncțiunea emițătorului de restaurare
La momentul de timp (fig. 1.15), tensiunea pe joncțiunea atinge o viteză inversă creștere curent conform (1.14) devine zero, în timp ce curentul invers atinge valoarea sa maximă și începe să scadă, deoarece excesul stocat taxa este redusă astfel încât începe să se restricționeze curentul invers. Prin urmare, intervalul (fig. 1.15, a) curent tiristor inversă scade brusc odată cu scăderea concentrației de purtători de sarcină în exces în straturile semiconductoare.
Tensiunea pe tiristor, percepută de trecerea colectorului din moment (Fig.), Se determină după cum urmează:
unde este rata de scădere a curentului invers al tiristorului în intervalul respectiv.
În momentul în care curentul invers al tiristorului scade la o valoare constantă, rata de schimbare devine zero și tensiunea aplicată scade la. Încărcarea în exces a electronilor din stratul de bază până la acest punct dispare practic. Încărcarea excesivă în stratul de bază are în același timp o valoare nenulă și structura semiconductorului nu și-a restabilit încă proprietățile de blocare în direcția înainte.
Faptul este că, în ciuda fluxului prin tiristor în intervalul de timp al unui curent invers semnificativ, excesul de încărcare din stratul de bază al structurii scade practic numai datorită recombinării naturale a găurilor și a electronilor. Acest lucru se datorează faptului că, în locul găurilor purtate de curentul invers prin trecerea la stratul de bază, sosesc găuri din stratul de bază, în care sunt principalele suporturi de încărcare.
Dupa procesul de momentul recombinare continuă, sarcină excesul de găuri în structura stratului de bază este redusă, iar când încărcătura excesul de găuri în structura stratului de bază, în scădere și devine mai mică, turn tranzitorie off a tiristorului este considerată completă. De acum înainte, tiristorul, fără a fi pornit, este capabil să reziste la tensiunea directă admisă, mărind cu viteza admisă.
Din fig. 1.15 rezultă că în intervalul de timp tensiunea pe tiristor este mică și atunci când fluxul descrescător de curent invers direct și în creștere scade, puterea de pierdere din structura sa de semiconductor este mică; în intervalul de timp de 12-14, când blocarea este restabilită capacitatea joncțiunii colector și prin fluxul de curent inverse, iar tensiunea crește rapid inversă, pierderea de putere instantanee în structura semiconductor poate fi considerabil (până la zeci de kilowați); în intervalul de timp și în continuare când un curent invers suficient de mic curge prin tiristor chiar și atunci când se aplică tensiunea inversă admisă, puterea instantanee de pierdere în structura tiristorului este relativ mică.
Așa cum am menționat deja, timpul de oprire al tiristorului este în mare parte determinat de durata de viață a găurii într-o bază n-groasă. Pentru estimările brute, putem presupune că [1.10]
Dacă în momentul de față (fig.1.15) se aplică o tensiune directă admisă tiristorului, crescând cu o viteză care depășește valoarea admisă, atunci tiristorul pornește fără a alimenta impulsul porții către electrodul său de comandă. Va exista o incluziune pe anod datorita efectului.
Procesul de comutare a tiristorului prin anod în acest caz are loc după cum urmează. Așa cum sa observat, în starea închisă în apropierea tranziției se formează OOZ. Fie grosimea lui să fie dată de relația (1.2), adică.
Prezența stratului de sarcină spațială între straturile neutre pot fi pur și simplu interpretat ca având un condensator plat având o capacitate C. Deoarece capacitanța unui condensator plat este invers proporțională cu grosimea sa, putem concluziona că tiristorul este într-un condensator echivalent stare închisă cu capacitate. Cu toate acestea, după cum se știe din inginerie electrică, dacă se aplică o tensiune variabilă în timp pe condensator, atunci un curent va curge prin el
Ca urmare, la aplicarea tensiunii la tiristorului, crescând un curent ratei are loc în acesta proporțional. Acest curent are pe tiristor este același efect ca și curentul de control, iar în cazul în care curentul de intrare depășește taxa, un comutator tiristor într-o stare deschisă. Pentru aceste tipuri de tiristoare, inclusiv ele este astfel de proces nedorit (deoarece gradul de localitate, astfel, mult mai mare decât pentru includerea electrodului de control) și pentru luarea măsurilor de eliminare natură tehnologică, crește rezistența tiristoarelor și în timpul aplicării tiristoarelor furnizate scheme , limitând nivelul admisibil al ratei de creștere a tensiunii aplicate tiristorului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: