Ші дріс таырыбы. «Трлендіргіштік рылылар элементтері».

Кштік жартылайткізгіштік элементтер.Кштікжартылайткізгіштікэлементтерді трі жартылайткізгіштік трлендіргішті трін анытайды, ал кштік жартылайткізгіштік элемент параметрлері оны статикалы жне динамикалы сипаттамаларын анытайды.

Кштік жартылайткізгіштік элементтер трлендіргіштерде негізінен кілттік режимде жмыс істейді. Бл режим екі алыппен сипатталады:

1) диод жне тиристор шін ашы, транзистор шін аны;

2) жабы.

Бірінші алыпта кштік жартылайткізгіштік элемент токты туі шін кедергісі нлдік дерлік, ал екіншісінде – кедергісі шексіз. Осындай режимні арасында кштік жартылайткізгіштік элементте трлендірілетін уата араанда шыыны салыстырмалы трде те аз. Бл шыындар кштік жартылайткізгіштік элемент ашы немесе аны боланда тетін тура токты, кштік жартылайткізгіштік элемент жабы боланда тетін кері токты жне бір алыптан екінші алыпа ауыстырып осудаы шыындар осындысы болып табылады. Анытамалы мліметтерде келтірілетін параметрлер осы шыындарды анытайды.

Кштік жартылайткізгіштік элементтер классификациясы 2.1. суретінде крсетілген.

 
 

 


2.1.суреті. Кштік жартылайткізгіштік элементтер классификациясы.

Классификацияны бірінші лшемі ретінде элемент трі тадап алынан. Осы лшем бойынша барлы кштік жартылайткізгіштік элементтер диодтар, тиристорлар жне транзисторлара блінген. Классификацияны екінші лшемі ретінде элементті физикалы асиеттері тадап алынан.

Кштік жартылайткізгіштік диодтар. Жартылайткізгіштік диод деп екі электроды жне бір (немесе бірнеше) р-n-ткелі бар аспапты атаймыз. Кштік жартылайткізгіштік диодтарды екі топа блінеді: тзеткіштік жне тезрекеттік.

Тезрекеттік диодтар жартылайткізгіштік трлендіргіштер схемаларында кері диодтар ретінде ызмет атарады. Олар транзисторлар жабыланда жктеме тогы ту жолдарын жасайды.

Тзеткіштік диодтар айнымалы токты тзету шін арналан. Конструктивтік трыдан тзеткіштік диодтар жазытыты жне нктелік болып блінеді, жасау технологиясы бойынша балымалы, диффузиялы жне эпитаксиалды болады. Жазытыты диодтарды р-n ткеліні клемі лкен боландытан лкен токтарды тзету шін олданады. Бл диодтар негізінен жиілігі 50-60 Гц айнымалы кернеуді нерксіптік желілерінде тзеткіштерді жасау шін олданылады. Р аймаына осылан диод электродын анод деп атайды, ал n аймаына осылан электродты катод деп атайды.

Диод рылымы 2.2 а суретінде крсетілген, оны принципиалды схемадаы бейнесі 2.2 б суретінде, ал оны вольт-амперлік сипаттамасы 2.2 в суретінде крсетілген.

Диодты ашы алпындаы вольт-амперлік сипаттамасын екі тзу сызыпен аппроксимациялауа болады(2.2 в сур.), сонда талдау, есептеу жне модельдеуге ажетті параметрлерін (UDO - табалдырыты кернеу, rd - динамикалы кедергі) анытауа болады.

Диодтаы тура кернеуде жне UD < UDO диод арылы тетін ток нлге те. UD > UD0 шін диод мына кедергімен аппроксимацияланады:

rd = U/ I.

Сонымен, ашы алыптаы диод моделі сызыты тедеумен бейнеленеді. Жасанды коммутация, негізінен, алдын-ала зарядталан сыйымдылы арылы жргізіледі:

UD=UDO + rdID.(2.1)

Жабы алыпта диод кернеуі шексіз деп есептеледі, ал диод арылы тетін ток нлге те.

Кштік диодтар детте шектік рауалы статикалы жне динамикалы параметрлер жиынтыымен сипатталады. Диодты статикалы параметрлеріне жоарыда арастырылан табалдырыты кернеумен динамикалы кедергі, сонымен атар:

1) тура токты кейбір мндерінде диодтаы Unp кернеу лауы;

2) кері кернеуді кейбір мндеріндегі I обр кері ток;

3) I пр,ср тура токты орташа мні.

Диодтарды паспортты мліметтерінде шектік рауалы параметрлер ретінде мыналары крсетіледі:

1) I пр. max максималды тура тогы;

2) Uo6p.max максималды тура кернеуі;

3) Uobpu импульстік тура кернеуі;

4) алдын-ала келісілген импульс затыында тура импульстік ток I пр. ммп.

Диодты динамикалы параметрлеріне оны уаытты жне жиіліктік сиапттамалары жатады:

1) кері кернеуді алпына келу уаыты t восп;

2) тура токты деме уаыты tпар;

3) диод режимдерін тмендетпегендегі f max шектік жиілігі.

 

2.2 суреті.Диодты рылымы, шартты графикалы бейнесі жне вольт-амперлік сипаттамасы.

t = 0 уаыт мезетінде схема кірісіндегі Um кернеуі о мніне ие болады. Диффузиялы процесті инерциялылыынан ток диодта бір мезетте пайда болмайды, twp уаыты барысында дейді.Диодтаы токты деуімен бірге диод кернеуі тмендеп tnap-дан кейін Unp –а те болады. t уаыт мезетінде тізбекте стационарлы режим орнайды, диод тогы:

i = IH **UmIRH.

2.3 суреті. Тиристорды рылымы (а), шартты графикалы бейнесі (б) жне вольт-амперлік сипаттамасы (в).

 

Осындай жадай t2 уаытына дейін оректендіру кернеуі арама-арсыа ауысанша саталады. Алайда р-п-ткелі шекарасында жиналан зарядтар диодты біраз уаыт ашы алпында стап трады, біра диод тогыны баыты арама-арсыа ауысады. Іс жзінде р-п-ткелі шекарасында зарядтарды ыдырауы, басаша айтанда баламалы сыйымдылы разряды байалады. tpacc ыдырау уаыты интервалынан кейін диодты сндіру, оны жабу асиеттерін алпына келтіру процесі басталады.

t3 уаыт мезетінде диодтаы кернеу нлге те жне аырында кері мнге ие болады. Диодты жабу асиеттерін алпына келтіру пролцесі t4 уаыт мезетіне дейін созылады, содан кейін диод жабылады. Бл уаытта диодтаы ток нлге те болып, ал кернеу - Um,мніне ие болады. Сонымен, tвост уаытын UD ткелінен диод тогыны ID = 0 мніне дейін есептеуге болады.

Тзеткіштік диодты осу жне сндіру процестерін арастыру оны идеалды кілт еместігін жне кейбір жадайларда кері баытта ткізгіштігі бар екендігін крсетеді.

Тиристорлар. Тиристор тртатпарлы жартылайткізгішті рылымы бар элемент болып табылады. Статикалы режимде тиристор келесі алыптарда болуы ммкін:

1) катода атысты анодтаы кернеу о боланда жабы алып;

2) ашы алып.

Екінші алыптан шіншіге ту тиристорды осылуы деп аталады. Ашы алыптан жабы алыпа ту тиристорды сндірілуі деп аталады. Басару тогы кбейгенде осылу кернеуі азаяды. Сонымен, тиристор осылу кернеуі басарылатын аспап болып табылады.

осыланнан со басарушы электрод басару асиеттерінен айрылады, содытан оны кмегімен тиристорды осуа болмайды. Егер стау тогы нлге те болса тиристор з еркімен осылып кетуі ммкін. Кейбір жадайларда длме-дл есептеу шін оны ескеру ажет. Тиристорды негізгі параметрлері осылу алпында диод параметрлерін айталайды (Um - табалдырыты кернеу, гт – осылан алыптаы динамикалы кедергі).

2.4 суреті. Тиристорды ауыстырып-осуды динамикалы процестері.

Тиристорды шектік рауалы параметрлеріне келесілері жатады:

1) Uo6p – рауалы кері кернеуі;

2) Iпр – рауалы тура тогы.

Динамикалы параметрлерге tвкл осу жне tвыкл сндіру уаыты жатады. Тиристорды сенімді осылуы шін оны тез жне сенімді осылуын амтамасыз ететін басару тогы импульсіні бастапы блігіндегі параметрлері – Iymm амплитудасы, затыы жне деме жылдамдыы белгілі талаптара сай болуы ажет. Тиристор осыланда басару электродына ток импульсі берілгеннен кейін тиристорды осылуы шін ажетті біраз уаыт теді. Резистивті жктемеге осыландаы тиристор тогыны жне кернеуіні мезеттік мндеріні исытары 2.4. суретінде келтірілген.

Тиристордаы ток удеуі процесі IУ mах бастапы бліктегі басару тогы импульсіні амплитудасына туелді t3ad кідіріс уаыты ткеннен кейін басталады. Кідіріс уаытында тиристор тогы Iуд стап тру тогы мніне дейін дейді. Бл ток детте Iд = 0,1IH болып алынады. Басару тогы айтарлытай лкен болса кідіріс уаыты микросекунда блігіне жетеді (0,1 ден 1...2 мкс-ге дейін).

Содан кейін аспап арылы тетін ток деуі болады, оны детте tпар деу уаыты деп атайды. Тиристор осыланнан кейін басару тогы импульсіні амплитудасын едуір азайтуа болады.

Тиристорды сндіру процесі ш фазадан ралады (2.4. сур.):

1) кері токты тиристор арылы деуі фазасы (t1);

2) кері токты нлге дейін тмендеуі (t2);

3) тиристорды жабу асиеттеріні алпына келуі (t3).

Тек ана сндіру уаыты t ВЫКЛ = t1 + t2 + t3 ткен со тиристора айталап тура кернеу келтіруге болады.

Тиристор шыындары тура токты ту шыындарымен басару тізбегіні шыындарынан ралады. Тура токты ту шыындары диодтардаыдай есептеледі.

Коммутациялы шыындар жне басару тізбегі шыындары тиристорды осу жне сндіру тсілдеріне туелді.

Тиристорды сндіру тсілдері (коммутация тсілдері) екі трлі болады:

1) желі коммутациясы (табии);

2) жасанды коммутация, негізінен, алдын-ала зарядталан сыйымдылы арылы жасалады.

дебиет: ос.5 [5-10].

Баылау сратары:

1. Жартылайткізгіштік аспаптар андай элементтерден жасалынады?

2. Диодтар мен тиристорларды вольт-амперлік сипаттамаларын крсетііз.

3. Тиристорларды трлерін атап тііз.

4. Тиристорларды жмысын оларды сипаттамаларыны кмегімен тсіндіріп берііз.

5. Тиристорларды сндіру фазаларын крсетііз.