в настоящее время щироко применяются так называемые лавинные кремниевые вентили (типов ВКДЛ - кремниевые, диффузионные, лавинные и ВКДЛВ - с водяным охлаждением) Данные вентили способны выдерживать кратковременные обратные перенапряжения, благодаря чему не нужна защита этих вентилей от пробоя.

В регулируемых выпрямителях получили распространение так называемые кремниевые управляемые вентили - тиристоры. Тиристором называется трехэлектродный прибор с четырехслойной полупроводниковой структурой. Рассмотрим рис. 6.5, крайние р

I Ж ш

о -

к

Рис. 1б.б. Тиристор: а) структура; б) условные обозначения (Л -анод, К - катод, У5 - управляющий электрод)

п области называются соответственно анодом и катодом, внутренняя р-область - управляющим электродом.

На рис. 6.6 изображена ВАХ тиристора при двухэлектродном-. включении. Структуру тиристора можно представить в виде двух

транзисторов / и 2 типов р-п-р ш п-р-п (рис. 6.7). База первого транзистора соединена с коллектором второго, а база второго - с коллектором первого.

э д R

Р

А' О

Рис. 6.6. ВАХ тиристора при двухэлектродном включении

Рис. 6.7. Эквивалентная схема тиристора

Если в цепи базы транзистора 2 ток увеличился на величину А1в2, то токи коллекторов транзисторов 2 я 1 получат приращенпя,. равные соответственно А/с2=а2Д/в2/(1-аг), A/ci={a2/(l-а2)]Х X{ai/(1-ai)]A/B2, где ai и а2 - коэффициенты усиления по току, транзисторов 1 я 2 в схеме с общей базой.

Коэффициент усиления по току кремниевого транзистора сс всегда меньше единицы и не является постоянной величиной. Пр увеличении тока эмиттера а возрастает.

При любом положительном напряжении на аноде тиристора^ меньшем Uamax (см. рис. 6.6), величина тока эмиттера каждого..

транзистора такова, что сумма (ai + a2)<;l. При этом сопротивление тиристора велико и определяется главным образом величиной обратного сопротивления среднего р-я-перехода (рис. 6.5), который оказывается включенным в непроводящем направлении. Два других - -перехода (I и III) (см. рис. 6.5) включены в прямом направлении и незначительно влияют на величину сопротивления тиристора. Через р-п-переход протекает незначительный ток утечки 7ут (область 1 ВАХ, рис. 6.6). Тиристор выключен (закрыт). При Ua=Uamax ТОКу уТСЧКИ /ут СООТВеТСТВуСТ

сумма ох + ацЖ Тиристор открывается. В области проводимости (участок 2 В.АХ, рис. 6.6) (ai-ba2)>l, и ток через тиристор ограничивается лишь сопротивлением нагрузки. Сопротивление, тиристора приблизительно равно сопротивлению полупроводникового диода в прямом направлении. Динамическое сопротивление тиристора в области 3 отрицательно (iiu/cft<;0), и работа прибора неустойчива. Область 4 ВАХ соответствует запиранию тиристора при обратном анодном напряжении.

Если приложить к управляющему электроду тиристора небольшой положительный потенциал относительно катода, то ток /ут увеличится до значения, соответствующего (01 + 02) >1, и прибор включается при меньшем анодном напряжении.

После включения тиристора транзисторы, составляющие его полупроводниковую структуру, поддерживают друг друга в состоянии насыщения за счет положительной обратной связи. В отличие от транзисторов, для сохранения состояния проводимости тиристоров нет необходимости постоянно подавать сигнал на его управляющий электрод. Тиристор после включения теряет управляемость. Тиристор закрывается, если его анодный ток станет меньше величины, равной /вык-

Из характеристик рис. 6.8 видно, что при увеличений тока управления уменьшается пробивное напряжение тиристора, а при

достаточно большом токе управления характеристика тиристора подобна характеристике неуправляемого вентиля.

Тиристоры выпускаются на токи до нескольких сотен ампер и на допустимые обратные напряжения до 1000 В. Тиристоры в отличие от обычных вентилей характеризуются рядом дополнительных параметров. К таким параметрам отно-Рис. 6.8. ВАХ тиристора при различных ятся: время включения /вкл и токах управления р^ восстановления управ-

ляемости вос тиристора, ток удержания тиристора при остутствии управляющего сигнала /вкл и амг[литуда тока управления /утож- , , i

в переходных режимах на величине напряжения пробоя тиристора значительно сказывается скорость нарастания прямого напряжения duTip/di. С увеличением dunp/dt напряжение пробоя тиристора уменьшается, и при большой величине dunp/dt тиристор может открыться при токе управления, равном нулю. Поэтому dUnp/dt не должна превышать определенной величины для данного типа тиристора.

При больших токах нагрузки иногда вентили включают параллельно, так как допустимые средние значения тока вентиля оказываются недостаточными

При параллельном включении вентилей, из-за несовпадения их ВАХ, токи в них распределяются неравномерно (рис. 6.9, кривые Л 2).

а) ) пр

Рис. 6.9. Параллельное включение маломощных вентилей:

а) схема; б) характеристика

Для выравнивания токов при параллельном включении вентилей в маломощных выпрямителях последовательно с ними включают одинаковые по величине резисторы (рис. 6.9). Их включение позволяет уменьшить разность токов в параллельно включенных вентилях (рис. 6.9, кривые 3, 4). При параллельном включении вентилей в мощных выпрямителях такой способ неприемлем из-за больших потерь в резисторах. В этом случае применяют специальные токовыравнивающие реакторы (рис. 6.10).

Токовыравнивающие реакторы, в простейшем случае, имеют две обмотки и общий магнитопровод. Под действием токов вентилей, протекающих по обмоткам Wu Wz, в них наводятся ЭДС, причем ЭДС в обмотках имеет такой знак, что ток в одном из вентилей уменьшается, а в другом увеличивается. В результате разность токов в вентилях, включенных параллельно, уменьшается.

При больших обратных напряжениях в схемах выпрямления вентили включают последовательно. Из-за несовпадения обратных ветвей ВАХ обратные напряжения на вентилях распределяются неравномерно.