ТИРИСТОР ТАБЛЕТОЧНОГО ТИПА

Цель исследования: Изучить тиристор таблеточного типа

Задачи исследования: 1. Изучить устройство, работу и применение тиристора таблеточного типа.

Методы исследования:

1. Теоретический.
2. Аналитический.

Актуальность: Тиристоры быстродействующие таблеточного исполнения применяются в статических преобразователях электроэнергии, а также в различных силовых установках постоянного и переменного тока, в которых требуются в первую очередь малые времена выключения и включения, а также высокие критические скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии и тока в открытом состоянии. Тиристоры обладают высокой нагрузочной способностью по току при высоких частотах.

Условия эксплуатации

Тиристоры допускают эксплуатацию при температуре окружающей среды от минус 60 до 45°С, атмосферном давлении 86-106 кПа, относительной влажности 98% при температуре 35°С. Тиристоры предназначены для эксплуатации во взрывобезопасных и химически неактивных средах, в условиях, исключающих воздействие различных излучений (нейтронного, электронного, g-излучения и т. Тиристоры климатического исполнения Т2 должны быть устойчивы к воздействию среды, зараженной плесневыми грибками. Тиристоры по прочности и устойчивости к воздействию в эксплуатации механических нагрузок соответствуют группе М27 условий эксплуатации по ГОСТ 17516. 1-90 и выдерживают одиночные удары с длительностью импульса 50 мс и ускорением 4 g. Рекомендуемый охладитель - О243-150 (ТУ 16-729. 377-83, каталог 05. Вероятность безотказной работы 0,995 на время 1000 ч при экспоненциальном законе распределения отказов. Тиристоры соответствуют требованиям ТУ 16-729. Перед сборкой проверить контактные поверхности тиристора и охладителя, отсутствие на них механических повреждений (царапин, забоин, вмятин) и тщательно протереть. Для улучшения контакта тиристор-охладитель применять тонкий слой теплопроводной пасты ЦИАТИМ-221. ТУ 16.729.243-80

Охладители для таблеточных силовых тиристоров:

Охладители (радиаторы) применяются для одностороннего и двухстороннего охлаждения силовых полупроводниковых приборов таблеточного исполнения. Теплоотводы охладителей изготавливаются из алюминиевых радиаторных профилей и не требуют дополнительного защитного покрытия при эксплуатации в различных климатических условиях.

Триодный тиристор (тринистор) — это тиристор, имеющий два основных и один управляющий вывод.

Для переключения триодного тиристора из закрытого состояния в открытое также необходимо накопление неравновесных носителей заряда в базовых областях. В диодном тиристоре при увеличении напряжения на нем до напряжения включения это накопление неравновесных носителей заряда происходит обычно либо из-за увеличения уровня инжекции через эмиттерные переходы, либо из-за ударной ионизации в коллекторном переходе.

Рисунок 5.5. Схематическое изображение структур триодных тиристоров с омическим переходом между управляющим электродом и базой (а), с дополнительный р-п-переходом под управляющим электродом (б) и ВАХ триодного тиристора при различных токах (l"y>l'y; >ly) через управляющий электрод (в)

ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

В последние годы все более широкое применение находят силовые полупроводниковые приборы (СПП) таблеточного типа, так как они обладают рядом особенностей, выгодно отличающих их от штыревых приборов.

Таблеточные СПП имеют меньшую массу и габариты, симметричность конструкции позволяет сократить габариты преобразовательных установок.

К достоинствам таблеточных СПП с точки зрения обеспечения нормального температурного режима относятся: возможность двухстороннего теплоотвода и обеспечение за счет этого высокой плотности теплового потока в кремниевом диске, а также повышенная нагревоциклостойкость, обеспечиваемая путем применения прижимных контактов.

Рассмотрим конструкцию таблеточного прибора на примере тиристора Т500.

Вентильный элемент, образованный сваркой кремниевого диска 1 (рисунок 1-2) с вольфрамовым термокомпенсирующим электродом 2, помещен на поверхности медной мембраны 3, которая соединена с керамическим корпусом 5.

Второй термокомпенсирующий диск 7 из молибдена прижат к кремниевому диску медным основанием 8, связанным с корпусом посредством манжеты б. Внутри основания расположен внутренний уравляющий вывод 9, который припаян к внешнему управляющему выводу 10. Для уменьшения контактных сопротивлений используются прокладки 4.

Электрический и тепловой контакты осуществляются посредством внешнего сжимающего усилия через мембрану и основание.

В разработке таблеточных СПП за сравнительно короткий срок достигнуты значительные успехи как отечественной промышленностью, так и зарубежными фирмами.

В СССР серийно выпускаются диоды с диаметром кремниевого диска 40 мм на ток 1000 А и более, созданы образцы диодов с диаметром кремниевого диска 102 мм.

Рисунок 1-2. Конструкция таблеточного тиристора Т500:

1 - Кремниевый диск; 2 - Термокомпенсирующий электрод из вольфрама; 3 - Медная мембрана; 4 - Прокладки; 5 - Керамический корпус; 6 - Манжета; 7 - Второй термокомпенсирующий диск из молибдена; 8 - Кремниевый диск; 9 - Внутренний управляющий вывод; 10 - Внешний управляющий вывод;

Заключение

Быстрое развитие в начале 90-х годов технологии силовых транзисторов привело к появлению нового класса приборов - биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistors). Основными преимуществами IGBT являются высокие значения рабочей частоты, КПД, простота и компактность схем управления (вследствие малости тока управления).

Появление в последние годы IGBT с рабочим напряжением до 4500 В и способностью коммутировать токи до 1800 А привело к вытеснению запираемых тиристоров (GTO) в устройствах мощностью до 1 МВт и напряжением до 3,5 кВ.

Однако новые приборы IGCT, способные работать с частотами переключения от 500 Гц до 2 кГц и имеющие более высокие параметры по сравнению с IGBT транзисторами, сочетают в себе оптимальную комбинацию доказанных технологий тиристоров с присущими им низкими потерями, и бесснабберной, высокоэффективной технологией выключения путём воздействия на управляющий электрод. Прибор IGCT сегодня - идеальное решение для применения в области силовой электроники среднего и высокого напряжений