ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Знімання вольт-амперної характеристики тиристора

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4

Дослідження тиристора

Мета роботи: Вивчення властивостей тиристора шляхом зняття його вольт-амперних характеристик.

Теоретичні відомості

Тиристор - це напівпровідниковий прилад з трьома або більше
p-n переходами, вольт-амперна характеристика якого має ділянку з
від’ємним диференціальним опором і який використовується для
комутування струмів.

Диністор - це тиристор з двома зовнішніми виводами. Він має чотиришарову структуру, як зображено на рис. 1. Диністор має три p-n переходи, причому вказаної провідності. Диністор підключається до джерела напруги Е так, щоб два крайніх переходи (П₁ і П₃) були зміщенні в прямому напрямку, а в середній (П₂) - у зворотному (рис. 1, а).

Тиристор можна представити у виді еквівалентної схеми (моделі), яка складається із двох транзисторів VT₁ та VT₂ p-n-p та n-p-n типу відповідно (рис. 1, б). При такому підключенні отримаємо, що переходи П₁ і П₃ є емітерними переходами цих транзисторів, а перехід П₂ для обох транзисторів є колекторним.

Область бази Б₁ транзистора VT₁ одночасно є колекторною областю транзистора VT₂, а область бази Б₂ транзистора VT₂ - колекторною областю транзистора VT₁.

Як правило, тиристори виготовляються із кремнію, причому емітерні переходи можуть бути сплавленими, а колекторний перехід виготовляється методом дифузії.

Використовується також планарна технологія. Концентрація домішок в базових областях менша, ніж в емітерних областях.

Колекторний струм першого транзистора є базовим для другого , а колекторний струм другого транзистора – базовим першого . Таке вмикання забезпечує внутрішній позитивний зворотній зв’язок: якщо увімкнеться хоча б один із транзисторів, то надалі вони будуть підтримувати один одного в увімкненому стані.

Рисунок 1 - Структура диністора та його модель у вигляді двох транзисторів

Струм диністора – це емітерний струм першого транзистора або другого тобто:

, (1)

З другого боку можна струм можна розглядати як суму двох колекторних струмів і , рівних відповідно:

, ,

де α₁, α₂ коефіцієнти передачі емітерного струму транзисторів VT1, VT2.

Крім цього, до складу струму диністора I входить початковий некерований (тепловий) струм колектора переходу .

Таким чином можемо записати:

або

(2)

Звідки:

(3)

Проаналізуємо отриманий вираз.

Для малих значень напруг ( ₁+ ₂) < 1і струм порівняно невеликий. Із зростанням напруги на диністорі коефіцієнти ₁ та ₂ зростають (за рахунок звуження баз транзистора через розширення зворотнього зміщення
переходу П₂), а отже, зростає і струм через диністор При деякому значенні струму, що зветься струмом вмикання диністора, отримаємо ( ₁+ ₂) = 1і вихідний струм мав би зрости до нескінченності, якби не обмежувався опором навантаження RH. Надалі прилад утримується в увімкненому стані за рахунок внутрішнього зворотнього зв’язку.

Вольт-амперна характеристика (ΒΑΧ) диністора представлена на рис. 2, на якій показано такі основні параметри диністора: U_ВМ- напруга вмикання диністора; І_ВМ - струм вмикання; I_УТ - струм утримування; І_ГР- гранично допустимий струм прикладу; U_ГР - напруга, що відповідає І_ГР.

Рисунок2 - BAX диністора та його умовне позначення

При невеликій напрузі струм диністора є невеликий і росте повільно (ділянка OA). В цьому режимі диністор закритий. На опір колекторного переходу П2 впливають два взаємо протилежні процеси. З однієї сторони, підвищення зворотної напруги на цьому переході збільшує його опір, так як під дією зворотної напруги основні носії виходять в різні сторони від границі, перехід П2 здійснюється основними носіями заряду. Але, з іншої сторони, підвищення прямої напруги на емітерних переходах П1, і П3 підсилює інжекцію носіїв, які проходять до переходу П2, збагачують його і зменшують його опір. До точки А перевагу має перший процес і опір росте, але все повільніше і повільніше, так як поступово підвищується другий процес.

Поблизу точки А при деякій напрузі, яка називається напругою вмикання U_BM, вплив обох процесів урівноважується, а потім навіть дуже мале збільшення вхідної напруги надає перевагу другому процесу і опір переходу П₂ починає різко зменшуватися. Тоді настає лавиноподібний процес швидкого відкривання диністора. Струм стрибкоподібно зростає (ділянка АБ), так як збільшення напруги на П₁ і П₃ зменшує опір П₂ і напруги на ньому, за рахунок чого ще більше зростають напруги на П₁ і П₃, а це призводить до ще більшого зростання струму, зменшенню опору П₂. В результаті цього процесу встановлюється робочий режим (ділянка БВ), коли диністор відкритий. Cтрум в цьому режимі визначається опором R_H.

Триністор (тиристор) - це чотиришаровий перемикаючий прилад, у якого від однієї з базових областей зроблено вивід - керуючий електрод.

Структуру та умовне позначення триністора (тиристора) показано на
рис. 3.

Рисунок 3 - Структура та умовне позначення тиристора

Якщо подати пряму напругу U_КЕР на р-n перехід (між керуючим електродом та катодом), то через нього почне протікати прямий струм, тим самим зменшуючи напругу вмикання. Тобто, величиною керуючої напруги можна регулювати величину U_ВМ. Цю властивість тиристора показано на його ΒΑΧ (рис. 3).

Рисунок 4 - Вольт-амперна характеристика тиристора

Якщо подати в керуюче коло імпульс прямої напруги, тиристор вмикається і залишається увімкненим після зняття сигналу керування. Вимкнути тиристор можна лише зменшенням струму у його основному колі нижче струму утримування І_УТ. На рис. 5. показано схему вмикання тиристора.

Рисунок 5 - Схема вмикання тиристора

Хід роботи

Знімання вольт-амперної характеристики тиристора

Для дослідження обрати триністор за замовчуванням.Виписати його параметри та характеристики з його властивостей. Запустити EWB. Зібрати схему згідно рис. 6. Амперметри поставити в режим вимірювання DC.

Рисунок 6 - Схема дослідження тиристора

Зняти залежність при постійній величині струму керуючого електрода Для цього на джерелі струму Ікер встановити струм керуючого електрода заданої величини (Ікер = 0 mA). Змінюючи анодну напругу Uак від 0 В до 220 В (через 10 В), зробити відліки анодного струму тиристора Іа. Дані експерименту занести у табл.1. Повторити експеримент, встановивши інше значення струму керуючого електрода (Ікер = 5, 10, 15, 20 mA).

Таблиця 1

	Uак (В)
а (мА)
	Uак (В)
а (мА)