Динамические параметры тиристоров

Тиристор – электронный ключ, который может находиться в двух статических состояниях – открытом и закрытом. Когда ключ открыт, рабочая точка находится в точке В (см. рисунок 8.12), в закрытом состоянии – в точке А. Переход из закрытого состояния в открытое происходит под воздействием сигнала на управляющий электрод, из открытого в закрытое – под воздействием коммутации в анодной цепи.

Рисунок 8.15 - Диаграммы переключения тиристора

Переход из одного состояния в другое происходит относительно быстро за время переходных процессов включения и выключения. Учет этих процессов, так же, как и в транзисторных ключах, необходим для оценки быстродействия, энергетических потерь и надежности работы тиристора.

На рисунке 8.15 приведены типичные диаграммы переключения тиристора из закрытого состояния в открытое и обратно.

В момент t₀ на тиристор передается импульс управления и начинается переходный процесс включения тиристора. На интервале t₁–t₂ тиристор открыт. В момент t₂ на тиристор подается обратная коммутирующая ЭДС и начинается переходный процесс выключения тиристора (интервал t₂-t₃). На интервале t₃-t₄ тиристор заперт. Динамику переключения тиристора описывают следующие параметры:

· время включения t_вкл – время от момента подачи управляющего импульса до момента нарастания анодного тока через тиристор до 90 % установившегося значения при включении на активную нагрузку;

· время задержки t_зд – время от момента подачи управляющего импульса до момента нарастания анодного тока до 10 % установившегося значения I_а ;

· время выключения t_выкл – время от момента, когда анодный ток через тиристор достиг нулевого значения, до момента, когда тиристор способен выдерживать, не переключаясь, прикладываемое в прямом направлении напряжение (рисунок 8.15);

· критическая скорость нарастания прямого тока через тиристор (di/dt) – максимальное значение скорости нарастания прямого тока через тиристор, не вызывающее необратимых процессов в p-n-p-n структуре и связанного с ними ухудшения параметров тиристора;

· критическая скорость нарастания прямого напряжения (du/dt)_кр – максимальное значение скорости нарастания прямого напряжения, при котором не происходит включения тиристора при заданном напряжении и разомкнутой цепи управляющего электрода.

Перечисленные параметры называются динамическими.

При оценке режимов эксплуатации тиристоров в схеме следует учитывать следующие особенности динамических параметров этих приборов. Во-первых, практически все динамические параметры характеризуют несколько физических процессов, протекающих в тиристоре одновременно, и зависят от ряда внутренних параметров прибора: времени жизни, подвижности носителей заряда, емкости переходов и т.п. Во-вторых, динамические параметры зависят от режима измерения параметра, так как внутренние параметры являются функцией внешних параметров: характера нагрузки, анодного напряжения, частоты и т.п.

В большинстве случаев выбор схемы и режима работы широкого класса тиристорных устройств (прежде всего преобразователей постоянного тока) определяется значением того или иного динамического параметра тиристора или их совокупностью.