Лабораторная работа исследование характеристик тиристоров. Лабораторная работа 19-20. Лабораторная работа 1920 исследование характеристик тиристоров
 Скачать 300.04 Kb.
|
|
Лабораторная работа № 19-20 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТИРИСТОРОВ Цель работы: Исследование статических вольтамперных характеристик управляемого тиристора. Определение основных параметров тиристора. Краткие теоретические сведения. Тиристор, имеющий два вывода, называется диодным тиристором (динистором). Тиристор, имеющий два основных вывода и один управляющий вывод, называется триодным тиристором (тринистором). Тиристор, имеющий симметричную относительно начала координат вольт-амперную характеристику, называется симметричным тиристором (симистором).  Рис. 4. Условные графические обозначения различных типов тиристоров Прямое включение динистора от источника питания приводит к прямому смещению p-n-p-перехода П1 и П3. П2 работает в обратном направлении, соответственно состояние динистора считается закрытым, а падение напряжения приходится на переход П2. Чтобы выключить динистор, необходимо уменьшить величину тока до значения тока удержания. В случае приложения к прибору обратного напряжения, переход П2 открывается, переход П1 и П3 закрыты.  Рис. 5. Вольтамперная характеристика динистора Динистор характеризуется максимально допустимым значением прямого тока  , при котором на приборе будет небольшое напряжение . Если уменьшать ток через прибор, то при некотором значении тока, называемом удерживающим током  , ток резко уменьшается, а напряжение резко повышается, т. е. динистор переходит обратно в закрытое состояние, соответствующее участку  . Напряжение между анодом и катодом, при котором происходит переход тиристора в проводящее состояние, называют напряжением включения  .С повышением температуры: 1) сильно возрастает значение тока в закрытом состоянии; 2) возрастают коэффициенты передачи тока транзисторов; 3) возрастает время выключения, так как увеличивается время жизни неосновных носителей; 4) уменьшается значение включающего тока управляющего электрода; 5) уменьшается ток выключения. С увеличением величины управляющего импульса будет уменьшаться значение напряжения включения. В связи с этим ВАХ будет становиться всё менее выпуклой.  При токе управления, превышающем открывающий ток управления ( ) вольтамперная характеристика тиристора полностью аналогична характеристике диода. Таким образом, тиристор представляет собой частично управляемый вентиль, который можно перевести в проводящее состояние при наличии одновременно двух факторов: положительный потенциал анода относительно катода; подача управляющего сигнала в виде тока управления в цепи управляющего электрода. Если хотя бы один из этих факторов отсутствует, то тиристор будет оставаться в закрытом состоянии. Частичная управляемость тиристора заключается в том, что после включения тиристора, цепь управления становится ненужной, так как он сам себя поддерживает во включенном состоянии.Рис. 6. Структура тринистора Если подключить внешний источник UВН так, как показано на рис. 6, то получим, что p-n-переходы П1 и П3 будут смещены внешним источником в прямом направлении, а средний p-n-переход П2 будет смещен в обратном направлении, и во внешней цепи будет протекать только исчезающе маленький обратный ток коллекторного перехода П2. Подключим другой внешний источник UУ (источник управления) между катодом и управляющим электродом (УЭ). Тогда ток управления, протекающий под действием источника управления, при определенной своей величине может привести к лавинообразному нарастанию тока в полупроводниковой структуре до тех пор, пока он не будет ограничен резистором R в цепи источника питания UВН. Произойдет процесс включения тиристора. Основой в симисторе является монокристалл полупроводника, в котором созданы пять областей с чередующимся типом проводимости (рис. 7.), которые образуют четыре p-n перехода, а в тринисторе созданы четыре чередующиеся области с различным типом проводимости.  Рис. 7. Структура симистора Симистор имеет вольтамперную характеристику, симметричную относительно начала координат (рис. 8.), а обратная ветвь тримистора идентична обратной ветви обыкновенного диода (рис. 9.).  Рис. 8. Вольтамперная характеристика симистора  Рис. 9. Вольтамперная характеристика тринистора Для запирания тиристора необходимо снизить ток через него до величины меньшей тока удержания Iуд, чего можно добиться несколькими способами: кратковременным снижением анодного напряжения; изменением полярности приложенного напряжения; разрывом анодной цепи. По конструктивному выполнению двухоперационные тиристоры отличаются от однооперационных тем, что у двухоперационных тиристоров управляющий электрод выполнен распределенным, что позволяет регулировать эффективность инжекции с катодного управляющего перехода по всей площади. Экспериментальная часть Собираем схему согласно рис. 1. Основные элементы схемы: S1 – переключатель, который подключает к тиристору источник V1 (прямое включение) или источник V2 (обратное включение); S2 – переключатель, который формирует управляющий сигнал, если замкнут на землю, то сигнал управления равен нулю; R5 – потенциометр для регулирования входного напряжения; R1 – потенциометр для регулирования тока управления; R2 – резистор для ограничения тока тиристора; R3 – резистор для ограничения тока управления тиристора. Приборы измерения: U4 – измеряет постоянное входное напряжение; U2 – измеряет постоянный ток тиристора; U5 – измеряет постоянное напряжение на тиристоре; U1 – измеряет постоянный ток управления тиристора; U3 – измеряет постоянное напряжение управления.  Рис. 1. Имитационная схема для исследования прямой ветви тиристораПереводим переключатель S1 в верхнее положение (подключение источника V1). Устанавливаем на потенциометре R5 100%. Изменяя напряжение на источнике питания V1 (с помощью потенциометра R5), записываем токи тиристора (амперметр U2) и напряжения (вольтметр U5) в таблицу 1 для режима «тиристор закрыт». При подключении источника V1 устанавливаем на потенциометрах R5 100% и R1 100%. Переводим переключатель S2 для подключения источника V3 (подача управляющего сигнала на тиристор). На вольтметре U5 должно уменьшилось напряжение, а на амперметре U2 ток увеличился. Далее замыкаем ключ S2 на землю (отключение подачи управляющего сигнала на тиристор). Изменяя напряжение на источнике питания V1 (с помощью потенциометра R5), записываем токи тиристора (амперметр U2) и напряжения (вольтметр U5) в таблицу 1 для режима «тиристор открыт». Выключаем тиристор, путем подачи напряжения другой полярности с помощью переключателя S1 (нижнее положение). Возвращаем переключатель S1 в первоначальное состояние. Фиксируем значения (с помощью вольтметра U5 и амперметра U2)  Открываем тиристор кратковременным импульсом управления (с помощью ключа S2 замыкаем на источник V3, а затем снова на землю). Уменьшая входное напряжение с помощью потенциометра R5, определяем минимальный ток удержания, при котором тиристор находится в открытом состоянии (с помощью амперметра U2):  Устанавливаем на потенциометрах R5 100% и R1 100%. Ставим переключатель S1 в положение, при котором напряжение к тиристору прикладывается в обратном направлении (рис. 2). Подаем кратковременный управляющий сигнал с помощью переключателя S2. Убеждаемся, что тиристор не включился. Изменяя напряжение на источнике питания V1 (с помощью потенциометра R5), записываем токи тиристора (амперметр U2) и напряжения (вольтметр U5) в таблицу 2.  Рис. 2. Имитационная схема для исследования обратной ветви тиристораПо данным табл. 1, 2 строим прямую и обратную ветвь вольтамперной характеристики тиристора. Таблица – 1
Таблица – 2
 Рис. 3. Вольтамперная характеристика тиристора Вывод: в ходе лабораторной работы были изучены способы переключения тиристора, сняты показания токов и напряжений тиристора при открытом и закрытом состояниях. Когда тиристор закрывается, напряжение на нем резко возрастает, а ток уменьшается. Также по полученным значениям была построена вольтамперная характеристика тиристора. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10-3
