Күшті жартылай өткізгіш аспаптары

1 слайд
Күшті жартылай өткізгіш аспаптары

1 слайд

2 слайд
Жоспар :  1. Күш аспаптарына қойылатын негізгі тала птар  2. Тиристорлар екі топқа бөлінеді: a) Динисторлар b) Тиристор.  3. Динисторлар мен тиристорардың негізгі п араметрелері  4. Фототиристорлар мен фотосимисторлар  Оқшаулы құлыптанған биполярлық транзи сторлар

2 слайд

3 слайд
Күшті жартылай өткізгіш аспаптарына әртүрлі қуатты қондырғыларда қолданылатын басқару аспаптары жатады. Шығынды төмендету үшін бұл аспаптар көбінесе негізгі режимде жұмыс істейді. Күш аспаптарына қойылатын негізгі талаптарға жататындар:  Коммутация барысындағы төменгі шығындар;  бір қалыптан екінші қалыпқа ауыстырудың үлкен жылдамдығы;  үлкен коммутирленген тоқ және жоғары жұмыс кернеуі. Күш электроникасы үздіксіз дамиды және күш аспаптары үздіксіз жетілдірілуде. 1000 А дейінгі тоқтарға аспаптар және 6 кВ жоғары жұмыс кернеуі құрастырылған және шығарылған.

3 слайд

4 слайд
Күш аспаптарының тез әрекеттесетін ток күші мынандай, олар 1 МГц дейінгі жиілікте жұмыс істей алады. Күш кілттерін басқару қуаты мейлінше төмендеген. Қуатты қос полярлық және униполярлық транзисторлар құрастырылды және шығарылуда. Күш электроникасының арнайы мақсаттар үшін қуатты төрт қабатты аспаптар - тиристорлар мен симисторлар құрастырылып шығарылуда.   Күш электроникасының соңғы жетістіктеріне транзисторлардың жаңа типтерін құрастыру жатады: статикалық индукциямен және аулақталған бекітпесі бар қос полярлық транзисторлар. (БТИЗ). Транзисторлардың жаңа типтері 2000В дейінгі кернеу барысында тоқтардың 500А жоғары коммутация жасай алады.

4 слайд

5 слайд
Тиристорларға қарағанда бұл аспаптар толық қолданысы,жоғары тез әсер еткізгіштігі және басқару тізбегі бойынша шағын тұтынылуы бар. Тиристорлар екі топқа бөлінеді: диодты тиристорлар (динисторлар) триодты (тиристорлар) Айнымалы токтың тізбегін коммутациялау үшін арнайы симметриялы тоқтар-симисторлар-құрастырылған.

5 слайд

6 слайд

6 слайд

7 слайд
Динисторлар . Динисто р деп диод ты түрдегі қос электронды үш p-n -айнымалысы бар аспап аталады . Р шеткі облысы анод деп аталады, ал екінші N- шеткі облысы –катод деп аталады. Динистрдың құрылымы 6.1 а.суретінде келтірілген. Динистрдың үш p-n-айнымалысы J 1 , J 2 және J 3 деп көрсетілген. Динистрдің кестелік суреті 6.1. б.суретінде келтірілген.   Динистордың ауысу кестесінбір-бірімен байланысқан 2 триодты құрылым түрінде көрсетуге болады.

7 слайд

8 слайд
Денисторды құрамдас бөліктерге бөлу және ауысу кестесі 6.2. суретте берілген Осылайша жалғанған бірінші транзистордың коллекторлы тоғы екіншінің тоқ базасы болып табылады, ал екінші транзистордың тоқ коллекторлы тоғы біріншінің тоғы болып табылады. Осы ішкі байланыс себебінен аспаптың ішінде оң байланыс бар. Егер анодқа қатодқа қатысты оң кернеу берілген болса, онда ауысу тура бағытта жылжитын болады, ал J 2 ауысуы – керісінше , сондықтан Е кернеу көзінің барлық кернеуі J 2 салынады.

8 слайд

9 слайд
T 1 және T 2 транзисторларының эмиттері тоғы бойынша берілетін коэффициенттері және сәйкес мәні бар деп қабылдайық. 6.2 б суретінде көрсетілген алмастыру кестесін қолданып, тиристор арқылы өтетін,екі транзистордың коллекторларының тоқтарының сомасына және кему I к0 тоғына тең тоқты табайық. Сыртқы цептің тоңы , тең сондықтан І қойылымынан кейін (6.1) табамыз. Сыртқы цептің тоңы , тең сондықтан І қойылымынан кейін (6.1) табамыз , 0 2 2 1 1 к э э I I I I      (6.1) (6.1) 0 2 1 ) 1( кI I      (6.2).

9 слайд

10 слайд
Сыртқы тоқтың мәнін табуымызға болады Есеп шарты орындалып жатқанда динистордағы тоқ I к0 тең болады. істесек онда динистор қосылып және тоқты өткізе бастайды. Сөйтіп, динисторды қосу шарты жасалды. немесе тоқты беру коэффициенттерін жоғарылату үшін екі тәсіл бар. Бірінші тәсіл бойынша динистордағы кернеуді үлкейтуге болады. барысында кернеудің ұлғаюымен транзисторлардың біреуі толығу режиміне көше бастайды.) ( 1 2 1 0      кI I 1 ) ( 2 1     ,1 ) ( 2 1     1  2  вкл U U 

10 слайд

11 слайд
6.4 сурет Динистордың ажырату схемасы

11 слайд

12 слайд
Бұл транзистордың коллекторлық тогы екінші транзистордың тізбегінен өтіп, оны ашады, ал ол бірінші транзистордың тогын арттырады. Нәтижесінде транзисторлардың коллектолык тогы қанығу деңгейіне жеткенше дейін ағынды түрде өседі. Транзистор іске қосылғаннан кейін динистор тұйықталып, ток I сыртқы тізбек кедергісімен шектеледі. Ашық құралға түсетін кернеу 2 В аспайды, ал бұл қалыпты диодтың кернеуімен шамалас.Динистордың вольт-амперлік сипаттамасы 6.3 а, ал импульстық қосу сұлбасы 6.3 б. суретінде көрсетілген. Динистордағы токты азайту I выкл немесе анодтың кернеулік полярлығын ауыстыру арқылы оны ажыратуға болады.

12 слайд

13 слайд
Динисторды ажырату тәсілдері 6.4. суретінде келтірілген. Бірінші суретте динистор тізбегіндегі ток үзіледі. Екінші суретте динистор кернеуі нөлге теңеледі. Үшінші суретте қосымша резистор R д қосылғандықтан динистордағы ток I выкл азаяды. 6.5. сурет. Катодты басқарылатын тиристор құрылымы (а) және оның шартты белгілері (6), анодты басқарылатын тиристор құрылымы (в) және оның шартты белгілері (г)

13 слайд

14 слайд
Тиристор. Төрт қабатты құрылымды қосудың екінші тәсілі тиристорда іске асырылады. Тиристорда Т 1 немесе Т 2 эквивалентті транзисторларының біреуінің базалық шығысы бар. Егер де бір базаға басқару тогы қосылса, сәйкесінше транзистордың өткізу коэффициенті артып, тиристор іске қосылады. Басқару электродының орналасу қалпына байланысты тиристорлар катодты басқарылатын тиристорлар және анодты басқарылатын тиристорлар болып бөлінеді. Аталмыш басқару электродтардың орналасуы және тиристорлар белгілері 6.5. суретінде келтірілген.Тиристордың вольт-амперлік сипаттамасы 6.6. суретінде келтірілген. Оның динистор сипаттамасынан айырмашылығы іске қосу кернеуі басқару электроды тізбегінің тогының өзгерісі арқылы реттеледі. Басқару тогының өсуіне байланысты іске қосылу кернеуі төмендейді.

14 слайд

15 слайд
Қосылғаннан кейін басқару электроды басқару қызметінен айрылады,сондықтан тиристорды оның көмегімен ажыратылмайды. Тиристорды ажырату жолдары динистордыкіне сай Динистор да, тиристорлар да анод кернеуінің лездік өзгеруі арқылы өздігінен қосылады. Бұл құбылыс «dU/dt эффектісі » деген атауға ие болды . Бұл тиристор немесе динистор аноды кернеуінің лездік өзгеруі сыйымдылық зарядының өтуімен байланысты: dt dU C ic / 2 2  . 6.6. сурет. Тиристордың в ольт-ампер лік сипаттамасы

15 слайд

16 слайд
Тиристор анодының кернеуі төмен болса да, кернеудің лезде өзгеру жылдамдығына байланысты тиристор қосылуы мүмкін. Тиристорларды жасау, өндіру барысында олардың белгілері бойынша екі аталым қалыптасты: диодты тиристорлар (динисторлар) және триодты тиристорлар.

16 слайд

17 слайд
10862-72 МТЖК сәйкес орташа ток күші 20А аспайтын импульстық тиристорлар 4 элементтен құралады: біріншісі – құралдың жасалған материалына қатысты әріп немесе сан (мысалы, Г немесе 1 – германий немесе оның қоспалары; К немесе 2 – кремний немесе оның қоспалары; А немесе 3 – галлий қоспалары); екіншісі – құрал түрін анықтауға арналған әріп (Н – диодты тиристор, У – триодты тиристор); үшіншісі – құралдың пайдаланылуы мен сапалық ерекшеліктерін көрсететін сан (қуаты аз 101 – ден 199 дейін, орта қуатты 201 – ден 299 дейін); төртіншісі – негізгі параметрлердің сәйкестігін аңғартатын әріптер (мысалы: А параметрлерімен сәйкес КУ201А – орта қуатты (0,ЗА<=I орта <=10А) кремнийден жасалған триодты тиристор).

17 слайд

18 слайд
20859-79 МТЖК сәйкес орташа ток күші 10А асатын күштік тиристорлар келесі 4 элементтен құралады: біріншісі – тиристор түрі (Т – жабылмайтын, ТЛ –ағынды т.б.); екіншісі – құралдың келісті түрін айқындау әрпі (4 – жиілігі жоғары; Б – лездік; И- импульстық); үшіншісі – құралдың құрылысын анықтайды (қаптамасыз, дөңгелек пішінді т.б.); төртіншісі – ашық тұрған қалпындағы максималды орта ток күшін белгілейді.   Барлық тиристорлар түрі жабық қалыптағы қайталанатын импульсті кедергі беретін және ашық қалыптағы қайталанатын импульсті кедергі беретін класстарға жіктеледі. Сонымен қатар, тиристорлар бойынша топтарға бөлінеді.

18 слайд

19 слайд
Динисторлар мен тиристорардың негізгі параметрелері: мүмкін болатын кері кернеу белгіленген тура ток көрсеткішіне қатысты ашық тұрған қалпындағы кернеу ; мүмкін болатын тура ток ; қосылу уақыты ажырату уақыты . обр U пр U пр I вклt выклt .

19 слайд

20 слайд
 Тиристорды басқару тогымен іске қосқан жағдайда ток импульсы басқару электродына енгенде тиристордың қосылуына белгілі бір уақыт қажет етіледі. Тиристорды іске қосудағы 11 ток мәні мен кернеу қисықтары 6 . 7. суретте көрсетілген. Тиристордағы токтың өсуі 1 уt басқару тогы импульсының амплитудасына байланысты біршама уақыттан t зд соң басталады. Токтың шамасы көп болса, уақыт көлемі азаяды (0,1 - 1 ...2мкс дейін).

20 слайд

21 слайд
Содан соң токтың құрал арқылы өту үрдісі іске асады, ол әдетте ағынды өсу уақыты деп аталады. Бұл уақыт тиристордағы тура токка I пр және тура кернеуге U про байланысты. Тиристор әдетте басқару тогының импульсымен іске қосылады. Тиристорды іске қосу үшін басқару тогының импульсының параметрлері: амплитуда 1 уt ұзақтығы t иу , өсу жылдамдығы dI y /dt болуы керек. Басқару тогы импульсының ұзақтығы тиристордың анодты тогы ұстау тогынан I ауд көп болуы керек. Егер тиристор кері кернеу U о6р арқылы істен шығатын болса, екі жағдайда қарастыруға болады: кері кернеудің қалпына келу уақыты t о6.в және сөну уақыты t вык . Қалпына келу уақыты аяқталғаннан кейін t о6.в тиристордағы ток нөлдік шамаға келеді, бірақ та тура кернеуге төтеп бере алмайды. Белгілі бір уақыт өткеннен кейін ғана t ВЬ1К тиристорға қайта тура кернеу беруге болады U пр.0 .

21 слайд

22 слайд
Симистор — айнымалы ток тізбегін коммутирлеу үшін пайданалынатын симметриялы тиристор. Ол реверсивті түзеткіштерді жасауға және айнымалы токты реттеуде қолданылады. Симметриялы тиристор құрылымы 6.8 а , ал оның сұлбасы, белгілері 6.8 б. суреттерінде келтірілген. Симистордың жартылай өткізгіштік құрылымы тиристорға қарағанда құрылымы күрделі бес қабатты жартылай өткізгіштерден тұрады. Симистордың вольт-амперлік сипаттамасы 6.9. суретте келтірілген.    

22 слайд

23 слайд
Симистордың вольт-амперлік сипаттамасы бойынша құрал кез келген бағытта басқару электродына оң импульс жіберілгенде қосылады. Тиристор мен басқару импульсіне қойылатын талаптар бірдей. Симистордың негізгі сипаттамалары мен белгілік жүйелері тиристорға сәйкес. Симисторды бір-біріне қарама-қарсы параллель қосылған басқару электроды ортақ екі тиристормен алмастыруға болады. Мысалы, КУ208Г симистор ы 400 В кернеуде 10 А айнымалы ток күшін коммунитерлендіреді. Басқару тізбегіндегі ашылатын ток күші 0,2 А, ал қосылу уақыты 10 мкс аспауы тиіс.

23 слайд

24 слайд
Мұндай құралдардың артықшылығы күштік тізбектен басқару тізбегінің гальваникалық айрылуы. «Сименс» ұйымы шығаратын СИ- ТАК атты фотосимистор құрылғысын мысал ретінде қарастырайық. СИТАК құралының құрылымы 6.10 суретінде, ал оның шартты сұлбалық бейнесі 6.10 б. Суретінде көрсетілген. Фототиристорлар мен фотосимисторлар — басқару электроды инфрақызыл жарық диоды мен басқару сұлбасы орнатылған бейне қабылдағышпен алмастырылған фотоэлектронды басқарылатын тиристорлар мен симисторлар.

24 слайд

25 слайд
Мұндай құрал жарық диодының кіруін басқару үшін 1,5 мА ток күшін жұмсайды және шығу тізбегіне айнымалы ток кернеуі 600 В, 0,3 А ток күші коммунитерленеді. Мұндай құралдар оқшаулы басқарылатын айнымалы ток кілті ретінде кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, олар қуатты тиристорлар мен симисторларды басқаруда қолданылады және басқару тізбегінің гальваникалық айрылуын туғызады. Басқару тізбегін сирек тұтыну СИТАК құрылғысын микропроцессор мен микро-ЭЕМ шығу тізбегіне қосуға мүмкіндік береді. Мысал ретінде кернеуі 220 В, максималды қуаты 66 Вт айнымалы ток желісіне қосылған жүктеме тогын реттеу мақсатында СИТАК құрылғысының микропроцессерге қосылуы 6.11 суретінде көрсетілген.

25 слайд

26 слайд
Оқшаулы құлыптанған биполярлық транзисторлар (ОҚБТ) оқшаулы құлпы бар кіру (униполярлық) полярлық транзистордың шығу биполярлық n-p-n- транзисторымен сәйкестігі ретінде орындалған.

26 слайд

27 слайд
6.11. сурет.СИТАК фотосимисторын микропроцессорге қосу Мұндай құралдарды жасаудың көптеген әдістері бар, бірақ та, вертикаль каналды полярлық транзистордың және қосымша биполярлық транзистордың ерекшеліктері үйлескен 1GВТ (Insulated Gate Bipolar Transistor) құрылғылары кеңінен қолданысқа ие болды. Вертикаль каналы бар оқшаулы құлыпталған полярлық транзисторларды жасау барысында практикалық қолданысқа түспейтін биполярлық паразитті транзистор пайда болады.

27 слайд

28 слайд
Сұлбада VT — оқшаулы құлпы бар полярлық транзистор, T1 — паразитті биполярлық транзистор, R ] — полярлық транзистор каналының тізбектелген кедергісі, R 2 — T1 биполярлық транзисторының база-эмиттер өткізудегі кедергі. R 2 кедергісі арқылы бипо...

28 слайд