Jednokierunkowe prostowniki niesterowane.

1.Cel ćwiczenia.

Zapoznanie z elementami półprzewodnikowymi dużej mocy, używanymi do budowy układów przekształtnikowych.

2.Wstęp teoretyczny.

Do celów energoelektroniki stosuje się elementy mocy o wartościach dopuszczalnych napięć i prądów znacznie wyższych od odpowiednich elementów elektroniki. Do elementów mocy zalicza się zwykle przyrządy o mocy znamionowej większej od 1W i prądzie znamionowym większym od 1A. Prądy znamionowe największych współczesnych elementów energoelektronicznych przekraczają wartość 5000A, napięcia 5000V. Elementy te pełnią w układach prawie wyłącznie rolę łączników. Podstawowym wymaganiem jest więc, aby spełniały one tę rolę w sposób możliwie zbliżony do łącznika idealnego, tj. by miały bliskie zeru napięcie przewodzenia, nieznaczny prąd w stanie wyłączonym, wysokie napięcie przebicia, niewielkie straty i krótki czas przełączania. Różne elementy w większym lub mniejszym stopniu spełniają te wymagania.

2.Układy pomiarowe.

Rys.1. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyk statycznych metodą zmienno prądową.

Rys.2. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyk statycznych metodą stałoprądową.

3.Wyniki pomiarów.

Charakterystyka punktowa diody		Charakterystyka punktowa tyrystora
I[A]	U[V]	I[A]	U[V]
23	0,95	20	0,85
18	0,9	15,6	0,83
13,5	0,85	10,1	0,79
8,3	0,79	4,4	0,75
4,9	0,73	3,3	0,74
3,7	0,72	2,2	0,73
2,6	0,7	1,1	0,72
1,5	0,69	0,1	0,70
0,5	0,61

Charakterystyka obwodu bramkowego
I[A]	U[V]
0,98 0,88 0,78 0,68 0,58 0,48 0,38 0,29 0,19	2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2,0 1,9

Charakterystyka zaporowa diody		Charakterystyka zaporowa tyrystora
I[μA]	U[V]	I[A]	U[V]
0,75	1000	0,7	800
0,70	900	0,5	700
0,65	800	0,36	600
0,60	700	0,25	500
0,52	600	0,18	400
0,47	500	0,1	300
0,39	400	0,07	200
0,30	300	0,037	100
0,25	200
0,15	100

Charakterystyka diody prostowniczej w kierunku przewodzenia i zaporowym.

Charakterystyka tyrystora w kierunku przewodzenia.

Charakterystyka tyrystora w kierunku blokowania.

Charakterystyka tyrystora w kierunku zaporowym.

Charakterystyka triaka w kierunku przewodzenia.

UWAGI I WNIOSKI

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z elementami półprzewodnikowymi dużej mocy , używanymi do budowy układów przekształtnikowych. Najczęściej stosowanymi elementami półprzewodnikowymi mocy są dioda , tyrystor oraz tyrystor dwukierunkowy zwany także triakiem

Charakterystyki statyczne badanych elementów wykreślone na podstawie naszych pomiarów zgodne są z podanymi w literaturze.

Odczytane z charakterystyki statycznej napięcie przewodzenia dla badanej diody mocy wynosi ok. 0,6V. Napięcie przebicia wynosi ponad 1200 V. Rezystancja przewodzenia diody jest mała, rzędu kilku omów dlatego nieznaczny wzrost napięcia powoduje duży wzrost prądu. Prąd przewodzenia diody sięga kilkudziesięciu amper, natomiast rezystancja zaporowa diody jest duża, rzędu M, płynie wówczas tzw. prąd termiczny (rzędu A).

Przy braku prądu bramki i napięciu bliskim napięciu przebicia następuje załączenie tyrystora, czyli jego przejście do stanu przewodzenia. Wartość krytyczne napięcia , przy którym następuje zmiana stanu, nosi nazwę napięcia przełączania i wynosiło dla badanego tyrystora ok. 1,6V, a napięcie przewodzenia (UT) - ok. 0,85V. Wzrost prądu bramki tyrystora powoduje szybsze załączanie, czyli zmniejszenie napięcia przełączania. Dla kierunku zaporowego prąd tyrystora jest o wiele mniejszy od prądu wstecznego diody, ponieważ mamy wtedy do czynienia z dwiema warstwami zaporowymi. Przy wzroście prądu bramki wartość napięcia potrzebnego do załączenia tyrystora znacznie maleje.

Triak to tyrystor symetryczny, więc posiada tylko obszar blokowania i przewodzenia. Napięcie przełączania badanego triaka wynosi ok. 1,75V, a napięcie przewodzenia - ok. 0,8V (dotyczy się to również napięć ujemnych, dla których pomiaru nie dokonaliśmy, ale wartości tych napięć powinny być zbliżone). Podobnie jak w tyrystorze wzrost prądu bramki powoduje zmniejszenie napięcia załączania triaka.

---