Stabińska Magdalena
Wawiernia Tomasz
Rakowski Adrian
Elektronika Morska r. III
Rok akademicki 2009/2010
PÓŁPRZEWODNIKOWE
PRZYRZĄDY MOCY
LABORATORIUM
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 4:
Tyrystor
1. Wprowadzenie.
Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze statycznymi charakterystykami tyrystora oraz jego przebiegami czasowymi. Ponadto wyznaczaliśmy jeden z najważniejszych
parametrów tyrystora, mianowicie prąd podtrzymania.
Tyrystor to połprzewodnikowy element dwustanowy o trzech lub więcej złączach
(czterech lub więcej warstwach), który może być przełączany ze stanu
blokowania do stanu przewodzenia i odwrotnie. Najpowszechniejszym typem tyrystora jest tyrystor konwencjonalny (triodowy, ang. SRC). Jest to czterowarstwowy (pnpn) przyrząd o trzech elektrodach: anodzie, katodzie i bramce. Charakteryzuje się on stanem zaporowym w trzeciej ćwiartce charakterystyki prądowo-napięciowej iA(uAK) (iA- prąd anodowy, uAK - napięcie anoda-katoda), czyli pracą jednokierunkową z możliwością przełączania tylko w pierwszej ćwiartce charakterystyki iA(uAK).
Charakterystyka prądowo-napięciowa obwodu głównego tyrystora SRC bez prądu bramki iG.
Jak widzimy na rysunku wyróżniamy trzy zakresy pracy tyrystora: zaporowy, blokowania i przewodzenia. Stan zaporowy istnieje przy polaryzacji anody napięciem ujemnym względem katody. Przy polaryzacji anody napięciem dodatnim względem
katody możliwe są dwa pozostałe stany.
Prąd podtrzymania tyrystora to minimalna wartość prądu anodowego iA, przy której tyrystor nie przełącza się ze stanu przewodzenia do stanu blokowania.
2. Opracowanie wyników.
2.1. Statyczne charakterystyki wyjściowe badanego tyrystora.
W układzie przedstawionym na rysunku poniżej dokonaliśmy pomiarów charakterystyk iA(uAK) dla trzech wartości prądu bramki (iG1=5mA, iG2=9,98mA oraz iG3=15mA).
Dla iG1=5mA
uAK[V] |
58,4 |
41,4 |
26,9 |
20,5 |
14,6 |
8,2 |
4,5 |
2,9 |
2,1 |
1,1 |
0,9 |
0 |
iA[mA] |
0,13 |
0,12 |
0,11 |
0,1 |
0,09 |
0,08 |
0,07 |
0,06 |
0,05 |
0,04 |
0,03 |
0 |
Jak widać na wykresie prąd iG1 nie jest wystarczająco duży by włączyć tyrystor T1. Napięcie przełączania jest funkcją prądu bramki i jak się okazuje 5mA to
niewystarczająca wartość, by przełączyć stan blokowania na stan przewodzenia.
Dla iG2=9,98mA
zwiększanie wartości napięcia uAK
zmniejszanie wartości napięcia uAK
a |
uAK[V] |
5,1 |
15 |
20,5 |
29,9 |
35,1 |
45,2 |
1,6 |
2,9 |
4 |
6,1 |
7,5 |
|
iA[mA] |
0,67 |
0,78 |
0,83 |
0,94 |
1 |
1,23 |
103 |
324 |
510 |
890 |
1130 |
b |
uAK[V] |
4,2 |
3,6 |
2 |
1,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
iA[mA] |
900 |
650 |
200 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
Na powyższym wykresie widzimy, że wartość prądu bramki iG2=9,98mA jest wystarczająca, by prąd anodowy mógł wzrosnąć na tyle, by tyrystor przełączył się ze
stanu blokowania w stan przewodzenia. Ponadto możemy oszacować prąd
podtrzymania na IL =200mA (przy uAK=2V).
Dla iG3= 15mA
uAK[V] |
0,6 |
0,8 |
0,9 |
1,5 |
2 |
3,1 |
4 |
6 |
8 |
10 |
11 |
iA[mA] |
0,13 |
2,94 |
13,16 |
102,4 |
172,3 |
394 |
651 |
863 |
1353 |
1766 |
2360 |
Dla iG3 wystarczy niewielka zmiana napięcia przełączającego, by tyrystor zmienił stan z przewodzenia na blokowanie, bądź odwrotnie.
Jak wynika z wykresu prąd podtrzymania dla iG3 wynosi IL =102,4mA
2.2.Czasowe przebiegi napięć uAK oraz uGK tyrystora przy pracy dynamicznej.
Schemat układu pomiarowego
- przebieg napięcia uAK oraz uGK przy minimalnym kącie komutacji tyrystora
Tyrystor przewodzi prąd tylko przez około 5ms na okres zmian napięcia uAK, czego efektem jest niskie natężenie światła emitowane przez żarówkę.
- przebieg napięcia uAK oraz uGK przy minimalnym kącie komutacji tyrystora
Tyrystor przewodzi prąd prawie przez całą dodatnią połówkę napięcia uAK. Efektem tego jest wysokie natężenie światła emitowane przez żarówkę. Obserwując przebiegi można zauważyć, że chociaż napięcie uGK zanika, czyli prąd bramki przestanie spadać, to tyrystor jest nadal w stanie przewodzenia przez czas do póki prąd iA nie spadnie poniżej prądu podtrzymania i zmieni się polaryzacja napięcia uAK
6