Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY 4. Vícevrstvé spínací součástky Prof. Ing. Pavel Bezoušek, CSc.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY 4. Vícevrstvé spínací součástky Prof. Ing. Pavel Bezoušek, CSc."— Transkript prezentace:

1 ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY 4. Vícevrstvé spínací součástky Prof. Ing. Pavel Bezoušek, CSc

2 Tyristor Součástka se třemi elektrodami: katoda, hradlo, anoda P P N Katoda Anoda Hradlo Řízený do katody N Struktura Schématická značka A K G P P N Katoda Anoda Hradlo Řízený do anody N Struktura Schématická značka A K G

3 Tyristor PNPN řízený do katody P2 P1 N1 K A G N2 J1 J2 J3 Struktura 4 polovodičové vrstvy: P1, N1, P2, N2 3 P-N přechody: J1, J2, J3

4 Funkce tyristoru Tyristor polarizovaný do předního směru a) Hradlo bez předpětí – blokovací stav P2 P1 N1 K A G N2 J1 J2 J3 U AK = + 15 V 0 V I n0 I p0 Přechod J2 je polarizován v závěrném směru – široká vyprázdněná zóna Přechody J1 a J3 jsou polarizovány do propustného směru – úzké vyprázdněné zóny Ve vyprázdněných zónách se teplem generují páry elektron-díra Protéká pouze velmi malý proud: I 0 = I n0 = I p0

5 Funkce tyristoru Tyristor polarizovaný do předního směru b) Hradlo bez předpětí – průraz Při zvyšujícím se napětí U AK dojde k průrazu přechodu J2 Zvětšené proudy děr I p0 a I n0 otevírají přechody J1 a J3 (Napětí na J1 a J3 vzroste) Z vrstvy N2 vychází proud elektronů I n1 a z vrstvy P1 proud děr I p1. Celý prostor součástky se začíná zaplavovat rekombinujícími nosiči. K A G J1 J2 J3 U AK = + 25 V 0 V I n0 I p0 P1 N1 N2 I p1 I n1

6 Funkce tyristoru Tyristor polarizovaný do předního směru c) Hradlo bez předpětí – sepnutý stav V důsledku vzrůstu napětí na přechodech J1 a J3 poklesne napětí na J2 a průraz ustane. Prostor součástky je zaplaven nosiči které vytvářejí vysoce vodivé prostředí V důsledku nízkého odporu součástky klesá napětí U AK Protéká vysoký proud: I AK = I n1 + I p1 K A G J1 J2 J3 U AK = + 1 V 0 V P1 N1 N2 I p1 I n1

7 Funkce tyristoru Tyristor polarizovaný do předního směru c) Hradlo předepnuto – spínání Přiložením napětí U GK se otevře přechod J3 jako u tranzistoru NPN Proud I n1 překonává vyprázdněnou oblast přechodu J2 Dále prochází vrstvou N1a překonává přechod J1, polarizovaný v propustném směru K A G J1 J2 J3 U AK = + 10 V 0 V P1 N1 N2 I p0 I n1 I n0 InIn I nG I pG U GK =0,8 V

8 Funkce tyristoru Tyristor polarizovaný do předního směru d) Sepnutý stav – hradlo bez předpětí Vstupem proudu elektronů I n1 na přechod J1 se přechod otevře a proud děr I p1 driftuje až k J3 Oba proudy se ustálí na vysoké úrovni. Polovodič je zaplaven nosiči náboje, odpor součástky klesá Napětí U AK na anodě klesá Proud hradla už není zapotřebí – lze zcela odejmout napětí U GK K A G J1 J2 J3 U AK = + 1 V 0 V P1 N1 N2 I p1 I n1

9 Funkce tyristoru Tyristor polarizovaný do závěrného směru e) Závěrný stav – hradlo bez předpětí Přechody J1 a J3 jsou polarizovány v závěrném směru, přechod J2 v propustném směru Napětí U AK je rozděleno mezi přechody J1 a J3 Protéká pouze velmi malý proud zbytkový: I 0 = I n1 + I n2 = I p1 + I p2 I když dojde k průrazu, napětí na součástce neklesá (podobně, jako u Zenerovy diody) K A G J1 J2 J3 U AK = - 15 V 0 V P1 N1 N2 I p01 I n02 I p02 I n01

10 Funkce tyristoru Jiný výklad funkce tyristoru P1 N1 N2 P2 K G A Bez předpětí U GK na hradle jsou oba tranzistory zavřené. Připojením kladného předpětí hradla se otevře tranzistor T1. Proud tranzistoru T1 sníží napětí na bázi T2 a ten se také otevře. Kolektorový proud T2 zvýší napětí na bázi T1, takže další předpětí U GK není nutné. K A G PNP NPN U AK = 15 V U GK T1 T2

11 Charakteristiky tyristoru Sepnutý stav Přídržný proud I H Vratný proud IAIA U AK I G1 I G2  I G1 Blokovací stav Závěr Parametry: Napětí v propust. směru U F Průrazné napětí v závěr. směru U BR Přídržný proud (propust. směr) I H U BR UFUF

12 Dynamické vlastnosti tyristoru iGiG t uTuT t UDUD t gt (zapínací doba) 0,1U D iTiT IHIH t min Průběh zapnutí tyristoru t q (vypínací doba) t t rr (doba zotavení) iTiT t uTuT Průběh vypnutí tyristoru

13 Typické parametry tyristorů PARAMETR OZNAČENÍ HODNOTY Střední proud v propust. směru I F 100 mA – 10 A Neopakovatelný špičkový proud v propustném směru I FSM Napětí v propust. směru U F 0,8 – 1,5 V Průrazné napětí v závěr. směru U BR 25 V – 250 V Max. zbytkový proud I Rmax Spínací proud hradlem I GT 1 mA – 100 mA Přídržný proud (propust. směr) I H Doba sepnutí t gt 10  s – 10 ns Doba vypnutí t q Doba zotavenít rr 10  s

14 Aplikace tyristorů Řízené usměrňovače Spínání velkého proudu, řízení motorů Rychlé impulzní spínače Vypínání tyristoru: Běžný tyristor nelze vypnout hradlem – nutno snížit proud tyristorem pod tzv. přídržný proud I H Specielní tyristory pro velké výkony GTO (Gate Turn-Off) umožňují vypínání proudu hradlem

15 Aplikace tyristorů Řízené usměrňovače ULUL RLRL D1 R1 R2 UGUG U 1 =U 10 sin(  t) T1 CSCS Řízení výběrem period U1U1 ULUL U Z2 tt U U Z1 U tt Řízení v každé periodě U1U1 ULUL Okamžiky sepnutí

16 Triak A1A1 A2A2 G N4N4 N2N2 N1N1 N3N3 N5N5 P2P2 P1P1 Součástka se třemi elektrodami: Anoda 1 (A 1 ), Anoda 2 (A 2 ), Hradlo (G) Struktura a) A 1 kladná, A 2 záporná: tyristor P 2 N 1 P 1 N 3 spínání : + na G b) A 1 záporná, A 2 kladná: tyristor P 1 N 1 P 2 N 2 spínání : - na G Funkce

17 Triak Charakteristiky a značka Charakteristika Schematická značka uTuT iTiT Blokovací stav Sepnutý stav A1A1 A2A2 G

18 Diak A1A1 A2A2 N N P vyprázdněná oblast U AA IAIA Součástka se dvěmi elektrodami: Anoda 1 (A 1 ), Anoda 2 (A 2 ) Struktura: Tři vrstvy - NPN Schématická značka

19 Diak Voltampérová charakteristika IAIA U AA U BRCE U BRCB I0I0 Blokovací stav Přechodný stav Sepnutý stav Aplikace Omezování střídavých napětí Generování rychlých pulzů pro ovládání tyristorů Nehodí se pro spínání – má velké zbytkové napětí U BRCE


Stáhnout ppt "ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY 4. Vícevrstvé spínací součástky Prof. Ing. Pavel Bezoušek, CSc."

Podobné prezentace


Reklamy Google