Полупроводниковые приборы

Основой полупроводникового вентиля является монокристалл кремния или германия с одной стороны которого вводятся атомы фосфора а с другой бора с различным числом электронов, в следствии чего со стороны фосфора образуется отрицательная область n(-), а со стороны бора положительная Р(+). При взаимодействии двух областей образуется Р-n переход который создает сопротивление R для протекания тока через пластину монокристалла.

При подключении обратного напряжения заряженные частицы уходят к краям пластины увеличивая Р-n переход в результате чего электрический ток через пластину не протекает.

При подключении прямого напряжения свободные заряженные частицы подходят к друг другу максимально уменьшая Р-n переход в пластине, при этом начинается обмен заряженных частиц т.е. через пластину начинает протекать электрический ток.

Диод – это полупроводниковый вентиль пропускающий ток только в одном направлении.

Лавинный диод – это диод который после пробоя и уменьшения обратного напряжения восстанавливает свои свойства полупроводника, т.е. не выходит из строя.

Тиристор – это полупроводниковый вентиль который имеет три Р-n перехода и пропускает электрический ток только в одном направлении, но только после подачи отпирающего электрического импульса на его управляющий электрод

Основные параметры характеризующие вентиль

1. Предельный ток – это максимально допустимое значение тока длительно протекающего через вентиль при максимально допустимой температуре.

2. Прямое падение напряжения – характеризует сопротивление вентиля в прямом направлении от которого зависит распределение тока в параллельно включенных вентилях.

3. Обратное напряжение – это наибольшее мгновенное значение напряжения прикладываемого к вентилю в обратном направлении, а к тиристору и в прямом закрытом направлении.

4. Отпирающий ток управления.

5. Отпирающее напряжение.

6. Время выключения тиристора при максимальной температуре.

Вентили изготовленные из полупроводниковых приборов по конструктивному исполнению делятся на штыревые и таблеточного типа.

В штыревых вентилях анодный или катодный вывод выполнен в виде шпильки (9) для крепления к радиатору. В этих вентилях кремневый элемент (7) помещают в специальный герметичный корпус состоящий из основания (8) со шпилькой и верхней цилиндрической части (6). Кремневый элемент припаивают к основанию от которого осуществляется подача тока к элементу, от верхней части элемента ток отводится через гибкий медный шунт (2) с наконечником (1). Анодная часть от катодной изолируется стеклянным изолятором (5).

Для эффективного отвода тепла и во избежание перегрева вентиля, он своим хвостовиком вкручивается в радиатор до плотного соприкосновения поверхностей.

Однако контакт алюминиевого радиатора с медным корпусом вентиля с течением времени может ухудшиться, что приведет к увеличению переходного сопротивления, ухудшению распределения тока, перегрева, что может привести к пробою вентиля. Поэтому между вентилем и радиатором прокладывают токоотводящую медную пластину, которая одновременно является выводом для включения вентиля в силовую цепь.

По конструкции вентиля таблеточного типа проще чем штыревые, что позволяет изготавливать на большую мощность, это сокращает их количество в выпрямительных установках, что повышает надежность последних.