лаба 5. Лаба 5. Цель работы изучение основных характеристик, процессов работы и областей применение тиристоров. Задачи
 Скачать 131.21 Kb.
|
|
Цель работы - изучение основных характеристик, процессов работы и областей применение тиристоров. Задачи: Снять вольтамперные характеристики динистора (типа КН102А), тринистора (типа ВТ149) и симистора (типа МАС97А6). Убедиться, что тиристор остаётся во включенном состоянии и после снятия управляющего тока, и выключается только при снижении тока через него ниже тока удержания. Определить напряжение включения динистора (Uвкл), токи удержания и открытия управляющего электрода (Iотк и Iотк.у) для тринистора и симистора. Для последнего определить параметры в прямом и обратном направлениях. По полученным данным построить графики ВАХ для динистора, тринистора и симистора. Основные теоретические положения Тиристоры – переключающие полупроводниковые приборы, имеющие четырёхслойную структуру. Они имеют два устойчивых состояния: открытое (проводящее) и закрытое (непроводящее). Они выпускаются с двумя или тремя выводами. В первом случае они называются динисторами (или диодными тиристорами), во втором – тринисторами (триодными или управляемыми тиристорами). Их условные обозначения показаны на рис. 5.1. Выводы обозначаются: А – анод, К – катод, УЭ – управляющий электрод. Производятся также симметричные динисторы и тиристоры (симисторы), которые могут проводить ток в обоих направлениях и эквивалентны двум динисторам или тиристорам, соединённым встречно - параллельно.  Рисунок 1 – УГО тиристоров. Четырёхслойная структура динистора представлена на рисунке 2 а Для уяснения принципа действия четырёхслойный прибор можно представить, как два трёхслойных прибора, как показано на рисунке 2 б или как два транзистора, эквивалентная схема соединения которых показана на рисунке 2в Вольт – амперная характеристика тиристора представлена на рисунке 2 г  Рисунок 2-схемы строения тиристоров и их ВАХ При прямом приложенном напряжении, показанном на рисунках, левый и правый p – n переходы открыты, а средний закрыт. Через тиристор протекает лишь незначительный ток неосновных носителей. По мере увеличения прямого напряжения энергия носителей заряда, проходящих через запертый n1 – p2 увеличивается и при некотором напряжении (Uвкл) возникает ударная ионизация атомов полупроводника в зоне n1 – p2 перехода, ток резко возрастает, два транзистора открываются, напряжение на тиристоре резко падает, и он переходит в открытое состояние. Вольт - амперная характеристика открытого тиристора аналогична вольт - амперной характеристике диода. При снижении тока тиристор остаётся в открытом состоянии до некоторого небольшого тока, называемого током удержания (Iуд). Он несколько меньше тока включения, показанного на рисунке 2 г Управляемые тиристоры имеют кроме основных выводов «Анод» и «Катод» третий вывод «Управляющий электрод». Он показан на рисунке 2 в пунктиром. Подавая на него импульс тока положительной полярности, мы принудительно открываем один из транзисторов, второй транзистор также открывается, так как через его базу начинает протекать ток коллектора другого транзистора. Напряжение включения уменьшается, как показано на рисунке 2г пунктиром. При токе управления, превышающем открывающий ток управления (Iоткр.у) вольт - амперная характеристика тиристора полностью аналогична характеристике диода. Важно, что управляемый тиристор остаётся во включенном состоянии и после снятия управляющего тока. Он выключается только при снижении тока через него ниже тока удержания. Причём, для того чтобы тиристор не включился самопроизвольно при следующей подаче на него прямого напряжения, он должен находиться в выключенном состоянии определённое время, называемое временем восстановления запирающих свойств. Кроме того, скорость нарастания анодного напряжения не должна превышать для данного типа тиристоров допустимую величину. Порядок выполнения эксперимента Соберите цепь для снятия вольт - амперной характеристики динистора согласно схеме ниже  Рисунок 3- схема цепи для снятия вольт - амперной характеристики динистора Для определения напряжения включения установите регулятором напряжения какое-нибудь напряжение, например, 5 В. Включая и выключая динистор тумблером, определите по показаниям амперметра и вольтметра, включается динистор или нет. Если динистор выключен (очень маленький ток и большое напряжение), то медленно увеличивая напряжение, добейтесь его включения. Так как при включении динистора напряжение на нём резко падает, а ток возрастает, то для получения напряжения включения (Uвкл) процедуру необходимо провести несколько раз (отключая цепь тумблером) с максимальным приближением подаваемого напряжения кUвкл динистора до его спада в момент открытия. Запишите значение Uвкл в таблицу 1 Приведите динистор во включенное состояние и, уменьшая напряжение регулируемого источника, поочередно устанавливайте значения тока, указанные в таблице 1 и записывайте соответствующие напряжения на динисторе. Соберите цепь, изображенную ниже, для исследования характеристик управляемых тиристоров. Сначала установите лишь амперметры. Ручку потенциометра (10 кОм) поверните вправо до упора (ток управления равен нулю).  Рисунок 4- цепь для исследования характеристик управляемых тиристоров Включите питание и, вращая ручку регулятора постоянного напряжения влево и вправо до упора, убедитесь, что тиристор закрыт, как при прямом, так и при обратном приложенном напряжении. Оставьте ручку регулятора постоянного напряжения в крайнем правом положении, и потенциометром увеличивайте ток управления (уменьшайте сопротивление потенциометра в цепи управляющего электрода) до тех пор, пока не включится лампочка, что свидетельствует о переходе тиристора в открытое состояние. Зафиксируйте ток открытия управляющего электрода (Iотк.у) и запишите его значение в таблицу 1. Верните ручку потенциометра в правое крайнее положение и убедитесь, что и при отсутствии тока управления тиристор остаётся включённым. Выключите тиристор кратковременным разрыванием анодной цепи (или тумблером) или снижением приложенного напряжения до любого отрицательного значения. Снова включите тиристор при максимальном приложенном напряжении, ток управления сделайте равным нулю и, уменьшая приложенное напряжение снимите вольтамперную характеристику и постройте её график. Амперметр (А1) можно убрать из цепи и включить в цепь вольтметр (V). Снова включив тиристор, и установив ток управления равным нулю. Установите диапазон на амперметре (А1) 20m и не меняйте его при измерении тока удержания. Плавно уменьшая напряжение регулируемого источника напряжения, определите ток удержания тиристора. Запишите значение Iуд также в таблицу 1. Помните, что при малых значениях тока лампочка может не загореться, либо этого можно не видеть. Поэтому ориентируйтесь только на показания приборов. Верните в цепь А1 Замените тиристор симистором МАС97А6, сопротивление в цепи управления 10 кОм на 1 кОм и проделайте аналогичные опыты по определению Iотк.у , при двух напряжениях питания: +13 В (ручка регулятора в правом крайнем положении) и 13 В (ручка регулятора в левом крайнем положении). В каждом из этих случаев симистор может открываться как положительным током управления, так и отрицательным. Для получения отрицательного тока управления переключите питание потенциометра с гнезда +15 В на гнездо 15 В. Снимите вольт - амперные характеристики при положительном и отрицательном анодном напряжениях, определите токи удержания. Результаты запишите в таблицу 1 и постройте графики Обработка результатов эксперимента Таблица 1 – Экспериментальные данные
По данным результатов экспериментов построили ВАХ тиристоров. Соответствующий график изображен на рисунке 5  Рисунок 5-ВАХ тиристоров Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы, изучили основные характеристики, процессы работы и области применения тиристоров, сняли вольтамперные характеристики динистора (типа КН102А), тринистора (типа ВТ149) и симистора (типа МАС97А6). Убедились, что тиристор остаётся во включенном состоянии и после снятия управляющего тока, и выключается только при снижении тока через него ниже тока удержания. Определили напряжение включения динистора (Uвкл), токи удержания и открытия управляющего электрода (Iотк и Iотк.у) для тринистора и симистора. Для последнего определили параметры в прямом и обратном направлениях. По полученным данным построили графики ВАХ для динистора, тринистора и симистора. |