Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy Wydział Telekomunikacji i Elektrotechniki
ZAKŁAD PODSTAW ELEKTRONIKI
Laboratorium Podstaw Elektroniki i Energoelektroniki
Temat : Tyrystor
Data wykonania ćwiczenia: 21.11.12

1. Cel ćwiczenia.

Wyznaczenie charakterystyk i zapoznanie się z zasadą działania tyrystora oraz jego podstawowymi parametrami .

2. Wykaz przyrządów.

• - zasilacz stabilizowany

• - transformator

• - miliamperomierz

• - oscyloskop

• - rezystor dekadowy

• - woltomierz cyfrowy

3. Pomiar charakterystyki wejściowej , minimalnego prądu i napięcia załączania w obwodzie bramki.

3.1. Układ pomiarowy:

Schemat 1

3.2 Minimalny prąd I_G0 , minimalne napięcie U_G0 ,oraz minimalna moc P_min załączania tyrystora:

Przykładowe obliczenia dla Uzas=24,0 Vz

P = I_GO * U_GO = 3, 684 * 0, 787 = 2, 90 [mW]

Minimalna moc załączania tyrystora:

Pmin=2,90 mW

Pomiar charakterystyki wejściowej:

		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
UG	V	0,00	0,03	0,13	0,29	0,46	0,67	1,03	1,21	1,47	1,65
IG	mA	0,00	0,21	0,48	1,18	2,22	3,05	10,15	20,17	42,93	49,60
PG	mW	0,00	0,06	0,62	0,34	1,02	2,04	10,45	24,41	63,11	81,84

Charakterystyka wejściowa IG=f(UG)

Wnioski:

Wraz ze wzrostem napięcia U_AK obserwujemy coraz mniejsza jest moc potrzebna do włączenia tyrystora.(coraz wieksze napięcie U_AK przestaje wpływać na tę moc) Zaobserwowane zjawisko wynika z własności złącza p-n w stanie zaporowym.W takim właśnie stanie znajduje się złącze środkowe tyrystora w stanie blokowania.Przez złącze to przepływa niewielki prąd nasycenia którego wartość wpływa na wielkość impulsu prądowego który należy doprowadzić do bramki w celu włączenia tyrystora.Ponieważ prąd nasycenia od pewnej wartości U_AK przestaje od niego zależeć i praktycznie się nie zmienia, moc potrzebna do włączenia tyrystra również przestaje maleć.

4.Pomiar charakterystyk wyjściowych oraz określenie kątów przewodzenia tyrystora:

1. Schemat układu pomiarowego z prądem bramki podawanym w sposób ciągły:

2. Wyznaczenie kątów przewodzenia z oscylogramów:

Kąt przewodzenia tyrystora w funkcji I_G­ (I_G≈R)

α =(t*180)/10ms

Θ=180-α

Rd[Ω]	t[ms]	α [^o]	Θ[^o]
7710	4,3	77,4	102,6
5710	2,7	48,6	131,4
2710	1,4	25,2	154,8
710	0,5	9,0	171,0

Minimalny kąt przewodzenia: 102,6 ^o

Maksymalny kąt przewodzenia: 171,0^o

1. Schemat układu pomiarowego z impulsowym sterowaniem bramki tyrystora:
   

1. Obliczenie kątów przewodzenia

Kąt przewodzenia tyrystora w funkcji I_G­ (I_G≈R)

α =(t*180)/10ms

Θ=180-α

Rd[Ω]	t[ms]	α [^o]	Θ[^o]
1051	10,30	178,2	1,8
33	0,42	7,56	172,44

Minimalny kąt przewodzenia: 1,8 ^o Maksymalny kąt przewodzenia: 172,44^o

Oscylogramy napięcia U_AK=f(t) i napięcia U_G=f(t) dla czterech rożnych kątów przewodzenia.

• Rd= 11110 Ω,

• Rd= 90 Ω,

4. Obliczenia prądów bramki dla poszczególnych rezystancji R_d.

Układ wyzwalania tyrystora prądem bramki oraz schemat zastępczy układu

,

przy czym:

Wartość napięcia progowego odczytana z charakterystyki wynosi ok. Ugk= 0,8V.

- napięcie w momencie załączania tyrystora( z oscylogramów)

- rezystancja zastępcza w bramce

lp	Uak	R1	R2	Eg	Rg	Ugk	Ig [mA]
1	35	7710	820	3,36	741,17	0,8	3,46
2	28	5710	820	3,52	717,03	0,8	3,79
3	22	2710	820	5,11	629,52	0,8	6,85
4	7,8	710	820	4,18	380,52	0,8	8,88

4. Obliczeni wartości średniej prądu anodowego IAŚR=f(Θ) oraz mocy oddawanej w obwodzie anodowym

PR = f(Θ) – Robc = 50Ω

Przykładowe obliczenia:

Układ bez wyzwalania impulsowego

Układ z wyzwalaniem impulsowym

Θ - kąt załączenia tyrystora

α - kąt przewodzenia tyrystora

7.Wyznaczenie prądu podtrzymania I_H :

U=4,34 V

R_p=1000 Ω

Wnioski:

Załączenie tyrystora, czyli przejście ze stanu blokowania w stan przewodzenia jest możliwe po przekroczeniu określonej wartości napięcia i prądu anodowego. Wraz ze wzrostem napięcia U_AK moc potrzebna do włączenia tyrystora jest coraz mniejsza. Zależność ta działa do pewnej wartości napięcia po której moc potrzebna do załączenia tyrystora się ustala.

Z pomiarów prądu IG0 i napięcia UG0 załączania tyrystora wynika, że wzrost napięcia polaryzującego anodę (do 24V) ma niewielki wpływ na wartość prądu i napięcia załączania. Widać przy tym jak mała moc jest potrzebna do załączenia obwodu o zdecydowanie większej mocy, którą wyznaczono w dalszej części pomiarów.

Charakterystyka wejściowa IG=f(UG) jest typową charakterystyką złącza p-n. Wartość napięcia progowego odczytana z charakterystyki wynosi ok. 0,8V.

W stanie przewodzenia, prąd w obwodzie anoda-katoda ma wartość zależną głównie od impedancji obciążenia. Spadek napięcia na tyrystorze ulega niewielkim zmianom, przy dużych zmianach prądu anoda-katoda.

Przejście ze stanu przewodzenia w stan blokowania wymaga zmniejszenia prądu anodowego do wartości tzw. prądu podtrzymania IH lub też zmiany polaryzacji napięcia anoda-katoda.

Tyrystor jest elementem umożliwiającym załączanie obwodów o dużych mocach przy pomocy obwodu małej mocy, stąd też z powodzeniem znalazł on zastosowanie w energoelektronice.