Простейший однополупериодный выпрямитель

Простейший однополупериодный выпрямитель (рис. 6.4) состоит из последовательно включенных источника напряжения, диода и активного сопротивления. Переменное синусоидальное напряжение U₂. подают на диод Д. За счет односторонней проводимости диодов ток i протекает только в положительные периоды напряжения U₂, и, следовательно имеет импульсную форму. Постоянная составляющая этого тока Io определяется средним значением тока i, протекающего через нагрузку R_H за полупериод.

Рис. 6.4. Схема однополупериодного выпрямителя (а) Кривые тока и напряжения (б)

При отрицательной полярности диод закрыт и ток не проходит. Среднее значение выпрямленного тока Io (постоянная составляющая пульсирующего тока) (рис. 6.4б)

Io = Im/p = 0,32 Im, a Uo = 0,32 U_2m среднее значение выпрямленного напряжения.

Важнейшим параметром, характеризующим работу выпрямителя является коэффициент пульсации, где к_п = Uoг.м/Uo, Uoг.м - амплитуда основной гармонической составляющей, Uо - среднее значение выпрямленного напряжения.

Для однополупериодной схемы выпрямления к_п = 1,57. Кп для данной схемы велик, что является главным недостатком схемы.

Тиристор

Тиристор - полупроводниковый прибор с тремя (или более) р-п переходами, используемый для переключения. Два крайних слоя p₁ и п₂ -эмиттеры: п₂ - катод; p₁ - анод. Два средних слоя (n₁ и р₂) -базы. Электрод, которому приложено напряжение управления, называется управляющим, (рис. 6.5а). Питающие напряжение подается на тиристор так, что переходы П₁ и П₃ будут открытыми, а П₂ - закрытый. Сопротивление П₁ и П₃ - мало, а П₂ - велико, поэтому почти все питающее напряжение оказывается приложенным к переходу П₂. Ток тиристора мал. При повышении Unp (при увеличении ЭДС источника питания Е) ток тиристора мало увеличивается.

Рис. 6.5. Структура тиристора (а).

Вольт- амперная характеристика тиристора (б)

При достижении Unp = Uвкл происходит лавинное увеличение носителей заряда в переходе П₂ за счет дырок и электронов, прибывших из слоев n₂ и p₁ в базы п₁ и р₂. Ток в тиристоре возрастает. Происходит пробой промежутка перехода П₂. После пробоя напряжение снижается до Unp = 0,5 ¸IB. При дальнейшем увеличении ЭДС Е, ток нарастает в соответствии с вертикальным участком характеристики. Напряжение Uвкл, при котором происходит лавинообразное нарастание тока, снижают за счет введения не основных носителей в слой р₂. С увеличением управляющего тока Iу увеличивается число добавочных носителей заряда, напряжения пробоя уменьшается (рис. 6.5 б).

Поэтому важным параметром тиристора является отпирающий ток управления Iу - ток управляющего электрода, обеспечивающий переключение тиристора в открытое состояние.

При изменении полярности напряжения Е на обратную переходы П₁ и П₃, смещены в обратном направлении, и вольт- амперная характеристика не отличается от обратной ветви характеристики диода. Тиристоры, как управляемые переключатели, обладающие выпрямительными свойствами, нашли применение в управляемых выпрямителях.