P1010293 (3)

Elementy energoelektroniczne

Straty spowodowane ładunkiem przejściowym są tym większe, im większy jest prąd przepływający przez diodę, przyłożone napięcie oraz częstotliwość. Szybki zanik ładunku i prądu I_R powoduje mniejsze straty energii, powstają jednak przepięcia w obwodzie, wynikające z energii zmagazynowanej w indukcyjności obwodu. Mówi się wtedy o diodzie z „twardą"’ charakterystyką odzyskiwania właściwości zaporowych. Łagodny zanik prądu oraz diody z „miękką” charakterystyką nie powodują napięć, lecz wpływają na wzrost strat przełączania. Na rysunku 2.6 przedstawiono przykład charakterystyki „twardej” i „miękkiej”.

Elementy energoelektroniczne

a)    b)

Rys.2.6. Przykłady charakterystyk odzyskiwania właściwości zaporowych diody szybkiej a) o charakterystyce „twardej", b) o charakterystyce „miękkiej*

2.2. Tyrystory

Tyrystory są to elementy półprzewodnikowe wielozłączowe o charakterystyce niesymetrycznej: małe napięcie i duży prąd w stanie przewodzenia oraz duże napięcie i mały prąd w stanie blokowania i zaporowym. Przejście ze stanu blokowania do stanu przewodzenia od-

bywa się pod wpływem impulsu prądowego załączającego podawanego na bramkę tyrystora i_G, natomiast wyłączanie w tyrystorach klasycznych następuje wskutek oddziaływania na obwód główny anoda-katoda, w tyrystorach GTO zaś - przez podanie ujemnego impulsu na bramkę tyrystora.

2.2.1. Budowa, działanie i właściwości tyrystorów klasycznych SCR

Tyrystor jest elementem wielozłączowym. Składa się z czterech warstw typu n-p-n-p lub p-n-p-n. Na rysunku 2.7. przedstawiono schemat budowy tyrystora.

Działanie tyrystora wynika z właściwości trzech złączy p-n zawartych pomiędzy anodą A i katodą K. W zależności od polaryzacji poszczególnych elektrod wyróżnia się następujące stany pracy tyrystora:

—    stan zaporowy,

—    stan blokowania,

—    stan przewodzenia.

Stan zaporowy występuje wówczas, gdy

U_Ak < 0, Ugk - dowolne

Rys.2.7. Schemat budowy tyrystora

Złącza J i i J3 polaryzują się w kierunku zaporowym, prąd w obwodzie głównym anoda-katoda nie może przepływać. Pojawia się tylko bardzo mały prąd wynikający z przepływu nośników mniejszościowych. Po przekroczeniu pewnego napięcia, zwanego napięciem przebicia U_Br, następuje przebicie złącza i lawinowy wzrost prądu. Przekroczenie napięcia powoduje zniszczenie tyrystora.

Stan blokowania ma miejsce, gdy

U AK > 0,    Ugk = 0

J9