Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z charakterystykami podstawowych półprzewodnikowych sterowanych elementów przełączających takich jak tyrystor, triak i diak, oraz ze sposobami ich załączania i wyłączania. Przed zajęciami na należy zapoznać się z zasadą działania, charakterystykami i oznaczeniami parametrów badanych elementów.
Należy przemyśleć i opracować schematy układów pomiarowych.
A) POMIARY CHARAKTERYSTYK TYRYSTORA
1) Zmontować układ pomiarowy.
2) Wyznaczyć zależność prądu i napięcia przełączania bramki tyrystora IGT od napięcia anoda-katoda tyrystora: IGT(UAK).
Prąd przełączający bramki tyrystora jest to najmniejsza wartość prądu bramki powodująca przełączenie tyrystora ze stanu blokowania do stanu przewodzenia przy zadanym napięciu anoda-katoda. W czasie pomiarów należy zwracać uwagę na właściwy dobór zakresu amperomierza w obwodzie głównym - ponieważ przejście ze stanu blokowania do przewodzenia tyrystora jest procesem raptownym bardzo łatwo doprowadzić można do uszkodzenia miernika.
Jedną z możliwości zapobiegania problemom jest ustawienie ograniczenie prądu zasilacza stosownie do zakresu pomiarowego zastosowanego amperomierza. Pomiary wykonać w zakresie UAK 0...60V.
3) Wyznaczyć charakterystykę prądowo-napięciową obwodu głównego tyrystora w stanie blokowania IT(UAK) przy IG=const. Wartość prądu bramki dobrać tak aby tyrystor nie załączał się w czasie pomiarów. Pomiary wykonać dla trzech różnych wartości parametru, w tym dla IG=0 w zakresie napięć UAK 0....60V.
4) Wyznaczyć charakterystykę prądowo napięciową obwodu głównego tyrystora IT(UAK) przy IG=const w stanie przewodzenia. Pomiary wykonać dla trzech różnych wartości prądu bramki, w maksymalnym możliwym zakresie zmian prądu. Obwód główny powinien być zasilany z zasilacza typu 5531.
5) Wyznaczyć charakterystykę prądowo-napięciową obwodu głównego tyrystora IT(UAK) przy IG=const w stanie zaworowym. Pomiary wykonać dla trzech różnych wartości parametru, w zakresie napięć UAK 0...500V. Należy korzystać z zasilacza IZS-5. W czasie pomiarów zachować ostrożność z uwagi na obecność wysokich napięć.
6) Wyznaczyć prąd wyłączania (podtrzymania) tyrystora IH. Prąd ten jest to najmniejsza wartość prądu przewodzenia niezbędna do utrzymania tyrystora w stanie przewodzenia. Pomiary zrealizować dla małych napięć zasilania, oraz dla trzech różnych wartości prądu bramki (w tym dla IG=0).
7) Wyznaczyć napięcie przełączania tyrystora dla rozwartego obwodu bramki. Stosować zasilacz IZS-5.
8) Wyznaczyć charakterystykę obwodu bramkowego IG(UGK) przy IT=const., pomiary przeprowadzić w zakresie IG ..do 50mA (dla dwóch biegunowości napięcia bramka -katoda).
B) POMIARY CHARAKTERYSTYK TRIAKA
1) Zmontować układ pomiarowy.
2) Wyznaczyć zależność prądu i napięcia przełączania bramki tyrystora IGT od napięcia anoda-katoda triaka: IGT(UAK).
Prąd przełączający bramki triaka jest to najmniejsza wartość prądu bramki powodująca przełączenie ze stanu blokowania do stanu przewodzenia przy zadanym napięciu anoda-katoda. W czasie pomiarów należy zwracać uwagę na właściwy dobór zakresu amperomierza w obwodzie głównym - ponieważ przejście ze stanu blokowania do przewodzenia jest procesem raptownym bardzo łatwo doprowadzić można do uszkodzenia miernika. Jedną z możliwości zapobiegania problemom jest ustawienie ograniczenie prądu zasilacza stosownie do zakresu pomiarowego zastosowanego amperomierza. Pomiary wykonać w zakresie UAK 0...60V.
3) Wyznaczyć charakterystykę prądowo-napięciową obwodu głównego triaka w stanie blokowania IT(UAK) przy IG=const.
Wartość prądu bramki dobrać tak aby triak nie załączał się w czasie pomiarów. Pomiary wykonać dla trzech różnych wartości parametru - w tym dla IG=0, w zakresie napięć UAK 0....60V.
4) Wyznaczyć charakterystykę prądowo napięciową obwodu głównego triaka IT(UAK) przy IG=const w stanie przewodzenia. Pomiary wykonać dla trzech różnych wartości prądu bramki, dla dwóch biegunowości napięcia anoda-katoda, w maksymalnym możliwym zakresie zmian prądu. Obwód główny zasilać z zasilacza typu 5531.
5) Wyznaczyć prąd wyłączania (podtrzymania) triaka IH. Prąd ten jest to najmniejsza wartość prądu przewodzenia niezbędna do utrzymania triaka w stanie przewodzenia. Pomiary zrealizować dla małych napięć zasilania, oraz dla trzech różnych wartości prądu bramki (w tym dla IG=0).
6) Wyznaczyć napięcie przełączania triaka dla rozwartego obwodu bramki dla obu biegunowości napięcia UAK.
Zasosować zasilacz IZS-5.
7) Wyznaczyć charakterystykę obwodu bramkowego IG(UGK) przy IT=const., pomiary przeprowadzić w zakresie IG . -50
do 50mA (dla dwóch biegunowości napięcia bramka -katoda).
C) DIAK W układzie pomiarowym lub przy pomocy charakterografu wyznaczyć charakterystykę I=f(U) diaka.
DZ2013
1
Opracowanie wyników:
1) Wykreślić zmierzone i oglądane na charakterografie charakterystyki.
2) Wyznaczyć na podstawie wykreślonych charakterystyk rezystancję dynamiczną i statyczną tyrystora i triaka w stanie przewodzenia i blokowania.
3) Porównać symetrię charakterystyk triaka.
4) Na charakterystykach bramkowych zaznaczyć punkty odpowiadające prądom przełączenia tyrystora i triaka.
5) Na podstawie zmierzonych charakterystyk w zakresie przewodzenia wyznaczyć napięcie progowe UTO badanych elementów. Napięcie progowe jest to wartość napięcia wyznaczona przez przecięcie z osią napięć prostej przechodzącej przez punkty zmierzonej ch-ki o współrzędnych 0.5 I
T(AV) i 1 IT(AV). Wykreślona prosta jest jednocześnie najprostszą
aproksymacją ch-ki zaworu (dla zakresu przewodzenia), jej nachylenie odzwierciedla „średnią” rezystancję dynamiczną w tym zakresie.
6) Na podstawie przeprowadzonych pomiarów wyjaśnić/omówić możliwość sterowania mocą dostarczaną do odbiornika\obciążenia z wykorzystaniem sterowanych zaworów półprzewodnikowych.
7) Skomentować otrzymane wyniki pomiarów.
Zalecana literatura:
1. A. Kusy „Podstawy elektroniki” skrypt PRz
2. W. Marciniak „Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone”
3. „Miernictwo elementów półprzewodnikowych i układów scalonych” (praca zbiorowa)
4. „Elementy półprzewodnikowe i układy scalone” (katalog UNITRA-CEMI)
Wartości parametrów wybranych elementów przełączających:
Tyrystor BTP2/100:
TRIAK KT783:
DIAK KR105:
ITAV......... 2A
ITAV....... ..10A
PT............. 300mW
UDRM....... .100V
ITSM........ .60A
IFRM.............1000mA
URSM..........120V
UDRM..... ...400V
UB0........... 26V ±4V
IDRM........ ..3mA
PT.......... ...4W
IB0........ .... <1mA
PT......... .4W
IGTM...........80mA
IHM..............50mA
PGM....... ....1W
UGTM.........3V
|I
|
B01 - IB02 <5V
IGTM...........50mA
ILM.............240mA
UGT........ ...0.7V
IHM.............50mA
IH........... ..10mA
IHM.............30mA
Schemat ideowy układu dla pomiarów tyrystora.
mA
A
ZASILACZ
V
V
ZASILACZ
UWAGA: dobrać właściwie zakresy mierników i obciążalności rezystorów dekadowych!
Schemat ideowy układu dla pomiarów triaka.
mA
A
ZASILACZ
V
V
ZASILACZ
Schemat ideowy układu dla pomiarów diaka.
+
A
ZASILACZ
−
V
DZ2013
2