1. Wstęp teoretyczny

Tyrystory są najczęściej stosowanymi sterowanymi elementami półprzewodnikowymi, których cechą jest dwustanowość charakterystyki prądowo - napięciowej, tzn. elementy te mogą znajdować się w stanie zaporowym lub w stanie przewodzenia. Przejście z jednego stanu do drugiego zachodzi skokowo.

Tyrystory są to półprzewodnikowe elementy elektroniczne o czterech warstwach półprzewodników p- n- p- n oraz trzech elektrodach: anoda (A), katoda (K) i bramka (G). Taka struktura czterowarstwowa może być uważana za połączenie dwóch tranzystorów n-p-n i p-n-p. Działanie tyrystora opiera się na mechanizmie wewnętrznego sprzężenia zwrotnego. Polega ono na tym, że po przełączeniu w stan przewodzenia, utrzymuje się on sam w tym stanie, dzięki objęciu tranzystorów T₁ i T₂ pętlą dodatniego sprzężenia zwrotnego (rys.), ponieważ prąd kolektora jednego tranzystora jest prądem bazy drugiego tranzystora oraz odwrotnie.

Przy polaryzacji tyrystora w kierunku przewodzenia (napięcie U_AK dodatnie), możliwe są dwa stany pracy tyrystora: stan blokowania i stan przewodzenia. W stanie blokowania tyrystor ma bardzo dużą rezystancję. Załączenie tyrystora czyli przejście ze stanu blokowania do stanu przewodzenia jest zwykle wywołane doprowadzeniem do bramki dodatniego impulsu. Z tego względu jedną z najistotniejszych charakterystyk tyrystora jest charakterystyka napięciowo - prądowa obwodu bramki, nazywana też charakterystyką przełączania prądem bramki (wyzwalania). Proces odwrotny - wyłączanie tyrystora, czyli przejście ze stanu przewodzenia do stanu blokowania lub zaporowego, w zakresie normalnie występujących prądów przewodzenia odbywa się przez zmianę kierunku napięcia anoda -katoda. Podstawową wadą tyrystora jest możliwość przewodzenia prądu tylko w jednym kierunku.

2. Charakterystyki i parametry charakterystyczne tyrystora pierwszego.

Dane z pomiarów:

Charakterystyka prądowo napięciowa w kierunku przewodzenia

Ig= 5 [A]		Ig= 10 [A]		Ig= 20 [A]
Ia	Uak	Ia	Uak	Ia	Uak
[A]	[V]	[A]	[V]	[A]	[V]
0	0	0	0,49	0	0,52
1	0,73	1	0,72	1	0,72
2	0,72	2	0,75	2	0,74
3	0,73	3	0,76	3	0,76
4	0,74	4	0,78	4	0,77
5	0,75	5	0,78	5	0,78
6	0,76	6	0,79	6	0,78
7	0,76	7	0,79	7	0,79
8	0,77	8	0,8	8	0,79
9	0,77	9	0,8	9	0,8
10	0,78	10	0,8	10	0,8
20	0,81	20	0,84	20	0,83
30	0,83	30	0,86	30	0,85
40	0,87	40	0,87	40	0,87
50	0,89	50	0,88	50	0,88
60	0,91	60	0,89	60	0,9
70	0,91	70	0,91	70	0,91
80	0,92	80	0,92	80	0,92
90	0,92	90	0,92	90	0,92
100	0,93	100	0,93	100	0,93

Charakterystyka prądowo - napięciowa w kierunku wstecznym:

Ug= 0 [V]
Uz	Uak	Ir	Ur
[V]	[V]	[A]	[V]
0	0	0	0
-1	0,99	-19,9	-1,99
-2	1,28	-32,8	-3,28
-3	2,97	-59,7	-5,97
-4	3,93	-79,3	-7,93
-5	4,95	-99,5	-9,95
-6	5,95	-119,5	-11,95
-7	6,93	-139,3	-13,93
-8	7,93	-159,3	-15,93
-9	8,91	-179,1	-17,91
-10	9,89	-198,9	-19,89
-11	10,91	-219,1	-21,91
-12	11,88	-238,8	-23,88

Charakterystyki bramkowe:

Ia= 0 [mA]		Ia= 50 [mA]		Ia=100 [mA]		Ia=0[mA]	Ia=50[mA]	Ia=100[mA]
Ug	Ur	Ug	Ur	Ug	Ur	Ig	Ig	Ig
[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[mA]	[mA]	[mA]
-12	0	-12	0	-12	0	0	0	0
-11	0	-11	0	-11	0	0	0	0
-10	0	-10	0	-10	0	0	0	0
-9	0	-9	0	-9	0	0	0	0
-8	0	-8	0	-8	0	0	0	0
-7	0	-7	0	-7	0	0	0	0
-6	0	-6	0	-6	0	0	0	0
-5	0	-5	0	-5	0	0	0	0
-4	0	-4	0	-4	0	0	0	0
-3	0	-3	0	-3	0	0	0	0
-2	0	-2	0	-2	0	0	0	0
-1	0	-1	0	-1	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	0,33	1	0,04	1	0,04	0,33	0,04	0,04
2	1,3	2	0,71	2	0,7	1,3	0,71	0,7
3	2,26	3	1,61	3	1,61	2,26	1,61	1,61
4	3,22	4	2,54	4	2,57	3,22	2,54	2,57
5	4,2	5	3,51	5	3,51	4,2	3,51	3,51
6	5,22	6	4,5	6	4,48	5,22	4,5	4,48
7	5,47	7	5,45	7	5,45	5,47	5,45	5,45
8	7,22	8	6,43	8	6,44	7,22	6,43	6,44
9	8,19	9	7,42	9	7,4	8,19	7,42	7,4
10	9,19	10	8,39	10	8,39	9,19	8,39	8,39
11	10,18	11	9,37	11	9,38	10,18	9,37	9,38
12	11,19	12	10,38	12	10,39	11,19	10,38	10,39

Z przeprowadzonych pomiarów wyznaczyliśmy prąd załączenia tyrystora I_G oraz napięcie wyłączenia U_AK. Wartości te wynoszą odpowiednio:

• I_Gzał= 2 [μA]

• U_AKwył= 0,8 [V]

W powyższych pomiarach wykorzystaliśmy następujące układy pomiarowe:

Układ do wyznaczenia prądu załączenia i napięcia wyłączenia tyrystora

R_A=1[kΩ]

I_B

U=12[V] V U_AK

I

Układ do wyznaczania charakterystyki prądowo- napięciowej w kierunku przewodzenia: I_A =f(U_AK) dla I_G = const.

I_A

U_AK R_B=100[kΩ]

I

U

Układ do wyznaczania charakterystyki prądowo- napięciowej w kierunku wstecznym I_A =f(U_AK) dla U_G =0[V]

I_A

U

Układ do wyznaczenia charakterystyki bramkowej I_G= f(U_G), I_A- const.

I_A

U_AK

3. Charakterystyki i parametry charakterystyczne tyrystora drugiego.

Dane z pomiarów:

Charakterystyka prądowo - napięciowa w kierunku przewodzenia:

Ig= 10 [mA]
Ia	Uak
[mA]	[V]
0	0
1	0,71
2	0,72
3	0,73
4	0,73
5	0,73
6	0,73
7	0,73
8	0,73
9	0,74
10	0,74

Charakterystyka prądowo - napięciowa w kierunku wstecznym:

Uz	Uak	Ur	Ir
[V]	[mV]	[V]	[mA]
0	0	0	0
-1	-1,56	-0,998	-0,998
-2	-2,48	-1,998	-1,998
-3	-3,2	-2,997	-2,997
-4	3,8	-4,004	-4,004
-5	-3,8	-4,996	-4,996
-6	-4,82	-5,995	-5,995
-7	-5,28	-6,995	-6,995
-8	-5,7	-7,994	-7,994
-9	-6,13	-8,994	-8,994
-10	-6,55	-9,993	-9,993
-11	-6,93	-10,993	-10,993
-12	-7,32	-11,993	-11,993

Z przeprowadzonych pomiarów wyznaczyliśmy prąd załączenia tyrystora I_G oraz napięcie wyłączenia U_AK. Wartości te wynoszą odpowiednio:

• I_Gzał= 40 [mA]

• U_AKwył= 5,5 [V]

W powyższych pomiarach wykorzystaliśmy następujące układy pomiarowe:

Układ do wyznaczenia prądu załączenia i napięcia wyłączenia tyrystora

R_A=1[kΩ]

I_B

U=12[V] V U_AK

I

Układ do wyznaczania charakterystyki prądowo - napięciowej w kierunku przewodzenia: I_A =f(U_AK) dla I_G = const.

I_A

R_B=100[kΩ]

I V U_AK

U

V

Układ do wyznaczania charakterystyki prądowo - napięciowej w kierunku wstecznym I_A =f(U_AK) dla U_G =0[V]

I_A

μA

U V U_AK

4. Wnioski

Celem przeprowadzenia poniższego ćwiczenia było poznanie zasady działania, oraz podstawowych charakterystyk tyrystora. Przebadaliśmy dwa tyrystory przy czym dla pierwszego wyznaczyliśmy charakterystykę prądowo - napięciowa oraz bramkową, natomiast dla drugiego wykonaliśmy tylko charakterystykę prądowo- napięciową. Wyznaczyliśmy także prądy załączania oraz napięcia wyłączania. Wynoszą one odpowiednio:

Tyrystor 1:

• I_Gzał= 2 [μA]

• U_AKwył= 0,8 [V]

Tyrystor 2:

• I_Gzał= 40 [mA]

• U_AKwył= 5,5 [V]

KARTA POMIAROWA

Charakterystyka prądowo napięciowa w kierunku przewodzenia

Ig= 5 [A]		Ig= 10 [A]		Ig= 20 [A]
Ia	Uak	Ia	Uak	Ia	Uak
[A]	[V]	[A]	[V]	[A]	[V]
0	0	0	0,49	0	0,52
1	0,73	1	0,72	1	0,72
2	0,72	2	0,75	2	0,74
3	0,73	3	0,76	3	0,76
4	0,74	4	0,78	4	0,77
5	0,75	5	0,78	5	0,78
6	0,76	6	0,79	6	0,78
7	0,76	7	0,79	7	0,79
8	0,77	8	0,8	8	0,79
9	0,77	9	0,8	9	0,8
10	0,78	10	0,8	10	0,8
20	0,81	20	0,84	20	0,83
30	0,83	30	0,86	30	0,85
40	0,87	40	0,87	40	0,87
50	0,89	50	0,88	50	0,88
60	0,91	60	0,89	60	0,9
70	0,91	70	0,91	70	0,91
80	0,92	80	0,92	80	0,92
90	0,92	90	0,92	90	0,92
100	0,93	100	0,93	100	0,93

Charakterystyka prądowo - napięciowa w kierunku wstecznym:

Ug= 0 [V]
Uz	Uak	Ir	Ur
[V]	[V]	[A]	[V]
0	0	0	0
-1	0,99	-19,9	-1,99
-2	1,28	-32,8	-3,28
-3	2,97	-59,7	-5,97
-4	3,93	-79,3	-7,93
-5	4,95	-99,5	-9,95
-6	5,95	-119,5	-11,95
-7	6,93	-139,3	-13,93
-8	7,93	-159,3	-15,93
-9	8,91	-179,1	-17,91
-10	9,89	-198,9	-19,89
-11	10,91	-219,1	-21,91
-12	11,88	-238,8	-23,88

Charakterystyki bramkowe:

Ia= 0 [mA]		Ia= 50 [mA]		Ia=100 [mA]		Ia=0[mA]	Ia=50[mA]	Ia=100[mA]
Ug	Ur	Ug	Ur	Ug	Ur	Ig	Ig	Ig
[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[mA]	[mA]	[mA]
-12	0	-12	0	-12	0	0	0	0
-11	0	-11	0	-11	0	0	0	0
-10	0	-10	0	-10	0	0	0	0
-9	0	-9	0	-9	0	0	0	0
-8	0	-8	0	-8	0	0	0	0
-7	0	-7	0	-7	0	0	0	0
-6	0	-6	0	-6	0	0	0	0
-5	0	-5	0	-5	0	0	0	0
-4	0	-4	0	-4	0	0	0	0
-3	0	-3	0	-3	0	0	0	0
-2	0	-2	0	-2	0	0	0	0
-1	0	-1	0	-1	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	0,33	1	0,04	1	0,04	0,33	0,04	0,04
2	1,3	2	0,71	2	0,7	1,3	0,71	0,7
3	2,26	3	1,61	3	1,61	2,26	1,61	1,61
4	3,22	4	2,54	4	2,57	3,22	2,54	2,57
5	4,2	5	3,51	5	3,51	4,2	3,51	3,51
6	5,22	6	4,5	6	4,48	5,22	4,5	4,48
7	5,47	7	5,45	7	5,45	5,47	5,45	5,45
8	7,22	8	6,43	8	6,44	7,22	6,43	6,44
9	8,19	9	7,42	9	7,4	8,19	7,42	7,4
10	9,19	10	8,39	10	8,39	9,19	8,39	8,39
11	10,18	11	9,37	11	9,38	10,18	9,37	9,38
12	11,19	12	10,38	12	10,39	11,19	10,38	10,39

Charakterystyka prądowo - napięciowa w kierunku przewodzenia:

Ig= 10 [mA]
Ia	Uak
[mA]	[V]
0	0
1	0,71
2	0,72
3	0,73
4	0,73
5	0,73
6	0,73
7	0,73
8	0,73
9	0,74
10	0,74

Charakterystyka prądowo - napięciowa w kierunku wstecznym:

Uz	Uak	Ur	Ir
[V]	[mV]	[V]	[mA]
0	0	0	0
-1	-1,56	-0,998	-0,998
-2	-2,48	-1,998	-1,998
-3	-3,2	-2,997	-2,997
-4	3,8	-4,004	-4,004
-5	-3,8	-4,996	-4,996
-6	-4,82	-5,995	-5,995
-7	-5,28	-6,995	-6,995
-8	-5,7	-7,994	-7,994
-9	-6,13	-8,994	-8,994
-10	-6,55	-9,993	-9,993
-11	-6,93	-10,993	-10,993
-12	-7,32	-11,993	-11,993

SPRAWOZDANIE Z ELEKTRONIKI

TEMAT : Tyrystory

WYKONALI :

Sebastian Bubrowski

Piotr Grzegorzek

Bardzel Marcin

Badanie tyrystorów Strona 11

G

A

T₂

T₁

K

I_b2

I_c1

I_G

I_B1

I_K

I_C1

I_A

V

V

μA

V

U_AK

V

mA

R_B=1[kΩ]

---