P1010291 (3)

Elementy en ergo? lek Ironiczne

Przyrządy półprzewodnikowe mogą być klasyfikowane ze względu na technologię wykonania, konstrukcję, sposób działania. Najczęściej jako kryterium podziału przyjmuje się rodzaj nośników prądu, dzieląc je na trzy grupy:

-    elementy bipolarne;

-    elementy unipolarne (połowę);

-    elementy mieszane (bipolarne sterowane napięciowo-polowo).

Klasyfikacja nie obejmuje wszystkich obecnie produkowanych elementów energoelektronicznych. W ostatnich latach — na skutek nowocześniejszych technologii wytwarzania struktur półprzewodnikowych - pojawiają się nowe elementy sterowane napięciowo (unipolarne). Skupiają one najkorzystniejsze właściwości, to jest:

-    wysokie napięcie (doi 500 V);

-    duży prąd (do 500 A);

-    krótkie czasy załączania i wyłączania (do kilku ns);

-    dużą częstotliwość pracy (do 1 MHz).

2.1. Diody energetyczne 2.1.1. Diody energetyczne zwykłe

Dioda prostownicza dzięki swej niesymetrycznej charakterystyce prądowo-napięciowej (rys.2.2) służy do prostowania prądu przemiennego o częstotliwości nie przekraczającej 50-60 Hz.

Podstawowe parametry diody energetycznej są następujące:

-    dopuszczalna wartość średnia prądu przewodzenia If<av)m> określona dla przebiegu sinusoidalnego i częstotliwości 50 Hz. Dioda może przewodzić krótkotrwałe prądy o wartościach znacznie przekraczających prądy znamionowe I_F(Avm). Tę właściwość diody nazywa się przeciążalnością prądową;

-    maksymalna powtarzalna wartość napięcia w kierunku zaporowym Urrm* która może cyklicznie pojawiać się na diodzie.

Rys.2.2. Charakterystyka prądowo--napięciowa diody energetycznej: a) budowa, b) charakterystyka obwodu głównego, c) symbol

Znajomość przebiegu charakterystyki przewodzenia diody służy do wyznaczenia parametrów zastępczych diody do celów symulacyjnych i aproksymowania jej dwoma odcinkami (rys.2.3).

Rys.2.3. Aproksymacja dwuodcinkowa charakterystyki przewodzenia diody

W kierunku zaporowym przyjmuje się wartość prądu I_R = 0. W kierunku przewodzenia, w zakresie napięć Uf < Uf(to)> gdzie Ufito) — napięcie progowe, przyjmuje się również I_F = 0. Dla Uf > Ufcto) aproksymuje się diodę linią prostą o nachyleniu AU_F

r_F=--, nazywanym rezystancją

AI_f

dynamiczną. Równanie opisujące model liniowy diody ma postać

Uf = Uf(to> + If tf

Ten uproszczony model diody jest często wykorzystywany w układach symulacyjnych, na przykład w powszechnie stosowanym programie symulacyjnym TCAD.

Na rynku dostępne są krzemowe diody prostownicze o napięciach w kierunku zaporowym 4-6 kV i prądach przewodzenia 6 kA. Stosowane są w prostownikach sieci trakcyjnej oraz procesach elektroche-

15