- z obszaru „n” przechodzą do „p” elektrony
- w obszarze „p.” powstają dziury
- powstaje warstwa zaporowa
Budowane najczęściej na bazie Si Ar Ga - (800 oC)
IFSM - szczytowa niepowtarzalna
Im=P*IFAVM
IFRM - szczytowa powtarzalna, 1 w ciągu okresu
Podawane dla temperatur (120 - 135 C):
URRM - max. powtarzalne wsteczne
URSM - wartość szczytowa wsteczna
Diody służyłą jako prostowniki
AV - średnia wartość prostowanej półfali.
Najczęściej pomijamy spadek napięcia na diodzie, nie pomijamy mocy.
Ważne są wymiary geometryczne diody:
- dla celów mocowych rozważamy powierzchnię złącza i jego wytrzymałość cieplną
- dla celów napięciowych rozpatrujemy szerokość warstwy zaporowej.
Wymiary mają także wpływ na szybkość złączy.
Diody Schokleya mają niewielki ładunek przejściowy przy załączaniu związany z dostarczeniem energii aby wprawić elektrony w ruch. Dlatego te diody mają małą bezwładność i są bardzo szybkie.
tr r średni czas życia ładunku mniejszościowego w warstwie zaporowej
Qr r- ładunek zgromadzony w warstwie przy przełączaniu
Im mniejszy tr r i Qr r to diody szybsze
w energoelektronice stosuje się najczęściej tran. npn pracujące w układzie wspólnego emitera(WE)
Należy wstrzyknąć elektrony z emitera do bazy i wówczas w wyniku rekombinacji elektron - dziura w bazie wprowadzamy tranzystor w stan pracy aktywnej. Wykorzystujemy dwa stany pracy: aktywny i nasycenia.
IB=var, UCE=var,
Przejście z A do B to zależy od rodzaju odbiornika.
W celu poprawy pracy stosujemy diodę rozładowczą równolegle do odbiornika spolaryzowaną zaporowo względem zasilania układu. Powoduje to wyeliminowanie wpływu indukcyjności odbiornika przy przełączaniu.
Samo załączenie i wyłączenie nie jest realizowane w nieskończenie krótkim czasie. W pewnych sytuacjach możemy to zaniechać ale globalnie należy to uwzględnić. Czas propagacji tranzystora powoduje ograniczenie częstotliwości pracy. Przy wyłączeniu tranz. pracuje niejako na skutek bezwładności - tran. pracuje odbudowując barierę potencjału
Ch-ka przełączania tranzystora.
ts-czas przeciągania td- opóźnienia
tf-czas opadania
tr- narastania(duże straty mocy )
Jeżeli tranzystor pracuje w obwodzie bez indukcyjności to czas narastania jest krótszy. Praca tran. w układzie Darlingtona powoduje wzrost nap. nasycenia.
Jeżeli tran. pracuje impulsowo to zależy nam aby pracował z dużą częstotliwością - wiąże się to ze stratami.
b=b1b2b3-dla układu jak na rys.
W wyniku przepięć powodowanych przez elementy indukcyjne możliwe jest zniszczenie tran. Stosuje się zabezpieczenia - ważnym parametrem jest UCE0. Jako zabezpieczenie po zaniku sygnału sterującego zwiera się bazę z emiterem lub polaryzuje się przeciwnie.
Tran. bipolarny sterowany jest prądem i to jest kłopotem gdyż każdy obwód zawiera indukcyjność (powoduje przepięcia itp).
Podajemy sygnał sterujący UGS - przy takiej polaryzacji tworzy się kanał typu „n” i następuje przepływ prądu w kanale pomiędzy drenem a źródłem. Wartość tego prądu zależy od szerokości kanału a tym samym od napięcia UGS.
MOSFET posiada najmniejsze czasy propagacji ze względu na mikronowe rozmiary kanałów, problemem jest rezystancja kanału oraz duże wzmocnienie i wytrzymałość.
Tranzystor unipolarny w obwodzie sterowania, tranzystor bipolarny mocowy w obwodzie odbiornika.
- układ sterowania nie pobiera mocy
- bardzo dobra wytrzymałości mocowe i przepięciowe
- mniejsze spadki napięć
- warunki częstotliwościowe-lepsze od bipolarnego, gorsze od unipolarnego
bipolarny 10kH IGBT 20kH MOSFET 200-400kH
tON=(1/4-1/5)tOFF
- wszędzie stosowany w elektroenergetyce. Wpływa na częstotliwość graniczną (zaniża ją)
- szybkie diody eliminujące fale przepięciowe,
- rezystor ogranicza prąd tyrystora przy załączaniu,
- pojemność z diodą filtr przepięć
Zalety - odporny na przepięcia i przetężenia czyli jest odpowiedzią na wady tranzystora.
Wady - nie można wyłączać w sposób elektroniczny buduje się układy GTO wyłączające.
Możemy podać dodatnie jak i ujemne napięcie.
Realizacja za pomocą dwóch tranzystorów
Sprzężenie zwrotne prądowe dodatnie tranzystorów T1 i T2. Po krótkotrwałym impulsie bramki tyrystorów podtrzymują pracę aktywną nawet po zaniku sygnału przez wzgląd na wspomniane dodatnie sprzężenie. Aby wyłączyć taki tyrystor prąd w nim musi spaść poniżej prądu podtrzymania tyrystora.
IL - prąd załączania
I H - prąd podtrzymania
Załączanie IL < IA gdzie ogólnie IL > IH
Wyłączanie IL < IH
Im węższe bazy tranzystorów tym a większe. Mianownik realizuje dodatnie sprzężenie. Im większy ICO prąd generacji cieplnej to łatwiej załączyć tyrystor.
URB-napięcie przebicia
UDSM-max powtarzalne
UDRM-max niepowtarzalne
ITAV>ITAVM 10A tyrystora
ITR> ITRM ITAVM=10A
ITRM=P* ITAVM 400V tyrystora
UDRM=400V
Spadek napięcia na tyrystorze jest rzędu 1,5-2,5V. Wytrzymałość wsteczna jest większa niż dla diody gdyż pracują dwa złącza.Czasami pomiędzy bramką a katodą dodaje się rezystor ,co powoduje że złącze j3 nie pracuje. Złączem mocowym jest głównie j1.
Oznaczenie tyrystorów polskich:
T 00-10-05 _ _ _
parametry dynamiczne
URRM=UDRM/100
TAVM
Symbol konstrukcyjny
Tyrystor
UFG
UGT
1)niemożliwość załączania
2)obszar prawdopodobnych załączeń
3)obszar pewnych załączeń
Bramkowani realizuje się układzie:
tg- 150ms –tyrystory wolne
tg- kilka ms –tyrystory szybkie
tgr- czas załączania
tgt- czas wyłączania
1-ładunek przejściowy tyrystora Qrr związany z magazynowaniem ładunku w tyrystorze
tg- czas życia ładunku przejściowego w tyrystorze (około 1 ms )
W układach z tyrystorem buduje się urządzenia komutujące:
Ú
Ù
Czas dysponowania na wyłączenie zależy od obwodu. Parametr stromości prądowej.
A+
G
K-
możliwość przegrzania tyrystora w tym obwodzie
Jedną z metod eliminacji: jest naciąganie pierścieni ferrytowych na kolanie
0.1 [T] kolano nasycenia ferrytu.
Zjawisko stromości napięciowej.
utworzenie dodatkowej pojemności przez złącze
możliwość załączenia
Do sterowania używano maszyn prądu stałego. Powstał problem prostownika. Początkowo prostowniki lampowe. Odbiornikami są najczęściej elementy RLC.
Założenia:
· U = Um * sinwt, wt = J
· Sieć jest bezindukcyjna i bezrezystancyjna
· DUT = 0
· IR = 0 prądy wirowe
lT
0 £ Jz £ 2p
Czas załączania w stosunku do półokresu jest pomijalnie mały i możemy go pominąć
W punkcie p następuje zatkanie tyrystora i przewodzenie diody
Jz < J < p przewodzi tyrystor i prąd tyrystora it=id
równanie różniczkowe napięcia przy przewodzeniu tyrystora
warunki początkowe do wyznaczenia stałej A
Wartość początkową prądu rozładowczego diody jest zarazem końcową wartością prądu przewodzenia tyrystora.
Komutacja, jest tutaj rozpatrywana sytuacja przejścia przewodzenia prądu z jednej gałęzi do drugiej. W układzie jednopulsowym jest to otwieranie i zamykanie zaworu
J=p
Rozpatrzmy przedział przewodzenia diody
p < J
proces przewodzenia diody
Rozwiązanie składowa przejściowa:
dla ...
plazik21