Главная страница » Электрика в театре » Силовые полупроводниковые приборы

1 2 3 4 5 6 7 ... 40

Определение

Действующий ток в открытом cocTOimHH (действующий прямой ток)

Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии (максимально допустимая скорость нарастания тока)

Ток перегрузки в открытом состоянии (ток рабочей перегрузки)

Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии (ударный ток)

Защитный показатель

Обратный ток

Повторяющийся импульсный обратный ток (обратный ток)

Ток обратного восстановления

Резистивный обратный ток

Прямой ток управляющего элеггрода (ток управления)

Отпирающий ток

(diTldt)cn,

In.OV)(Ip, п)

hSM (удар)

J<2A >R (обр) IrRM (Io6p)

r fg (y) 1ст(1у, о)

Действующее значение тока в открытом состоянии за весь период

Наибольшее значение скорости нарастания тока в открытом состоянии, которую тиристор может выдержать без повреждения

Ток открытого состояния, который при постоянном протекании вызвал бы превышение максимально допустимой температуры перехода, но который ограничен во времени так, что эта температура не превышается

Ток открытого состояния, при протекании которого превышается мажсямальио допустимая температура перехода, но который, как предполагается, во время срока службы тиристора появляется редко с ограниченным числом повторений я вызывается необычными процессами в схеме (например, авариями)

Значение временного инт<я-ра-ла от квадрата ударного тока в открытом состоянии

Анодный ток, когда тиристор находится в непроводящем состоянии

Обратный ток, обусловленный повторяющимся импульсным обратным напряжением

Анодный ток, протекающий во время обратного восстановления

Анодный ток, протекающий после окончания времени обратного восстановления

Ток управляющего электрода при прямом напряжении на управляющем электроде

Наименьший ток управляющего электрода, необходимый для переключения из закрытого состояния в открытое при = 12 В



Определение

Неотпирающий ток

Обратный ток управляющего электрода

Дифференциальное сопротивление в открытом состоянии (динамическое сопротивление)

Средняя мощность потерь в открытом состоянии

Мощность потерь в обратном непроводящем состоянии

Мощность потерь при включении

Мощность потерь при выключении

Мощность потерь на управляющем электроде (мощность потерь в цепи управления)

Время включения

ho (Ц, н, о) rg (у, обр) г(Лд)

Ртт(Рш) Prq(p )

Ро(.Ру) tg, Свк)

Ток управляющего электрода при неотпирающем напряжении на управляющем электроде

Ток управляющего электрода при обратном напряжении иа управляющем электроде

Значение сопротивления, определяемое по наклону линии прямолинейной аппроксимации характеристики открытого состояния

Произведение мгновенных значений тока и напряжения в открытом состоянии, усредненное по всему периоду

Мощность потерь, обусловленная током в обратном непроводящем состоянии

Мощность потерь в тиристоре при его переключении с определенного напряжения в закрытом состоянии на определенный ток в открытом состоянии

Мощность потерь в тиристоре при его переключении с определенного тока в открытом состоянии на определенное обратное напряжение

Мощность потерь, обусловленная током управления

Интервал времени, в течение которого тиристор переключается из закрытого состояния в открытое при наличии отпирающего импульса управления

Примечание. Обычно время включения измеряется от момента, когда импульс управления достигает 10 % наибольшего значения, до момента, когда анодное напряжение понижается до 10 % начального значения (рис. 3.5)



Обозначение

Определение

Время задержки

tgdih)

Интервал времени между моментом, когда импульс управления достигает 10 % наибольшего значения, и моментом, когда анодное напряжение понижается до 90 % начального значения, при переключении тиристора с помощью отпирающего импульса управления из закрытого состояния в открытое (рис. 3.5)

Время нарастания

lgr{t )

Интервал времеии между моментом, когда анодное напряжение понижается до 90 % своего начального значения, и моментом, когда оно достигает 10% начального значения, при переключении тиристора с помощью отпирающего импульса управления из закрытого состояния в открытое (рис. 3.5)

Время выключения

tq(h)

Наименьший интервал вре-

мени между моментом, когда анодный ток после внешнего переключения основных цепей понизился до нуля, и моментом, в который определенное анодное напряжение проходит через нуль без переключения тиристора (рис. 3.6)

Примечание. Определения и обозначения времени обратного восстановления, времеии запаздывания обратного напряжения, времеии спада обратного тока, заряда восстановления, заряда запаздывания и остаточного заряда аналогичны определениям и обозначениям этих параметров для диодов (см. табл. 3.2).

Таблица 3.4. Термины для симметричных тиристоров

Термин *

Обозначение

Определение

Основные выводы

Два вывода, через которые протекает основной ток

Основное напряжение

Uu, м (-)

Напряжение между основными выводами (рис. 3.7)

Основной ток

Im. iui-)

Ток, протекающий через основные выводы



Определение

Критическая скорость нарастания коммутационного напряжения (максимально допустимая скорость нарастания напряжения после коммутации)

(duo\

\ dt Г

Наибольшее значение скорости нарастания основного напряжения, которое непосредственно после нагрузки током в открытом состоянии в противоположном направлении не вызывает переключения симметричного тиристора из закрытого состояния в открытое (рис. 3.8)

Примечание. Определения остальных параметров те же, что и для тнрнсторов (табл. 3.3), где вместо слова анодный (-ое, -ая) следует употреблять основной (-ое, -ая) .


Рнс. 3.7. Вольт-амперные характеристики симметричного тиристора:

а - вольт-амперная характеристика при отсутствии тока управления; б-вольт-ампериая характеристика при наличии тока управления; 1 - характеристика открытого состояния; 2 - характеристика закрытого состояния; 3 - область отрицательного дифференциального сопротивления; 4 - точка переключения; 5-ток удержания; 6 - прямолинейная аппроксимация характеристики открытого состояния; 7 - пороговое напряжение ицтО) S - напряжение переключения UbO)\ 9 - ток переключения

Рис. 3.8. К определению термина (,dui,/dt)com



Необходимо обратить внимание на то, что в отличие от тиристоров, где ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии Itsm это одиночный полусинусоидальный импульс длительностью 10 мс, для симметричного тиристора Itsm - это две полуволны тока разной полярности каждая длительностью 10 мс, следующие друг за другом с частотой 50 Гц. Кроме того, следует иметь в виду, что тепловые сопротивления симметричного тиристора измеряются на переменном токе, а не на постоянном, как для тиристоров. Тепловые сопротивления на постоянном токе даются как информационные параметры для случая работы симметричного тиристора в режиме реверсивного контактора (при односторонней проводимости).

Таблица 3.5. Обозиачення параметров тиристоров-диодов

Обозначение

Напряжение в обратном проводящем состоянии

Пороговое напряжение в обратном проводящем состоянии

Импульсное напряжение в обратном проводящем состоя-

нии

Ток в обратном проводящем состоянии

Средний ток в обратном проводящем состоянии

Irav

Действующий ток в обратном проводящем состоянии

Irrms

Постоянный ток в обратном проводящем состоянии

Повторяющийся импульсный ток в обратном проводя-

Irrm

щем состоянии

Ток перегрузки в обратном проводящем состоянии

Ir(OV)

Ударный неповторяющийся ток в обратном проводя-

Irsm

щем состоянии

Дифференциальное сопротивление в обратном проводя-

щем состоянии

Мощность потерь в обратном проводящем состоянии

Pr. pr

Время прямого восстановления

Заряд прямого восстановления

Примечание. Тиристоры-дноды характеризуются также, аналогично симметричным тиристорам, термином критическая скорость нарастания коммутационного напряжения .

Поскольку тиристор-диод представляет собой как бы параллельное соединение тиристора, не проводящего в обратном направлении, и диода, включенного таким образом, что он проводит ток в направлении, когда к тиристору приложено обратное напряжение, то характеризующие параметры те же, что у тиристора, когда протекает прямой ток, и диода при проводящем состоянии, когда протекает обратный ток. В последнем случае вместо термина прямое направление , применяемого для диода, применяется термин обратное проводящее состояние . Обозначения параметров тиристоров-диодов для обратного проводящего состояния приведены в табл. 3.5, вольт-амперная характеристика - на рис. 3.9.




Рис. 3.9. Основная характеристика тиристора, проводящего в обратиом направлении:

а - вольт-амперная характеристика, соответствующая нулевому току управляющего электрода, 6 - вольт-амперная характеристика, соответствующая текущему прямому току управляющего электрода; / - характеристика открытого состояния, 2 - характеристика закрытого состояния; 3 - характеристика обратного проводящего состояния, 4 - область отрицательного дифференциального сопротивления; J - точка переключения; б - ток удержания; 7 - прямолинейная аппроксимация характеристики открытого состояния; 8 - прямолинейная аппроксимация характеристики обратного проводящего состояния; 9 - пороговое напряжение UjfO)i 70 - пороговое напряжение в обратном проводящем состоянии; 77 - напряжение переключения U(bo)< 12 - ток переключения

Таблица 3 6. Обозначение параметров силовых транзисторов

Обозначение

Максимально допустимый постоянный ток коллектора Максимально допустимый импульсный ток коллектора Максимально допустимый постоянный ток базы Максимально допустимый импульсный ток базы

Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор - эмиттер

Максимально допустимое импульсное напряжение коллектор-база

Напряжение насыщения коллектор - эмиттер Максимально допустимое напряжение эмиттер -база Статический коэффициент передачи тока Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора

1Ч\Е

Тепловое сопротивление переход - корпус Время включения Время выключения

Эффективная эквивалентная температура перехода

Эмиттер

Коллектор

в

с



Таблица 3 7. Термины для охладителей

Обозначение

Определение

Охладитель

Контактная поверхность

Контрольная точка

Температура контакт-.ной поверхности

Мощность отводимой теплоты

Скорость воздуха в межреберных каналах

Объемный расход охлаждающей воды

Тепловое сопротивление охладитель - среда

Тепловое сопротивление корпус - охладитель

I Переходное тепловое сопротивление охладитель - среда

Plhha Rthch 2(гА) lha

Узел или деталь, предназначенные для отвода выделяемой полупроводниковым прибором теплоты в охлаждающую среду

Поверхность соприкасающихся элементов охладителя и полупроводникового прибора на пути теплового потока от прибора к охладителю

Заданная точка для определения показателей состояния охладителя и охлаждающей среды: температуры, расхода и скорости охлаждающей среды

Температура в контрольной точке охлаждения на контактной поверхности охладителя

Количество теплоты, отводимой охладителем в единицу времени от полупроводникового прибора, работающего в установившемся тепловом режиме

Среднее арифметическое значение скорости потока воздуха в межреберных каналах охладителя

Величина, равная объему охлаждающей воды, прошедшей через поперечное сечение системы охлаждения в единицу времени

Тепловое сопротивление при размещении контрольных точек на контактной поверхности и в охлаждающей среде

Тепловое сопротивление при размещении контрольных точек на корпусе полупроводникового прибора и на контактной поверхности охладителя

Отношение изменения разности температур в контрольных точках, расположенных на контактной поверхности и в охлаждающей среде, достигнутого в конце определенного интервала времени, к вызывающему его ступенчатому изменению мощности отводимой теплотн в начале того же интервала времени

Примечания: 1. Непосредственно перед началом этого интервала времени распределение температуры внутри охладителя должно быть постоянным во времени. 2. Переходное тепловое сопротивление является функцией продолжительности интервала времени



3.3. ПОВТОРЯЮЩЕЕСЯ И НЕПОВТОРЯЮЩЕЕСЯ ИМПУЛЬСНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

На рис. 3.2 и 3.4 приведены вольт-амперные характеристики диода и тиристора. При рассмотрении этих характеристик видно, что при превышении определенного обратного напряжения Ubr) У диода и тиристора обратный ток может достигать больших значений, что приводит, как правило, к необратимым изменениям в структуре и выходу прибора из строя. Если превысить определенное значение в закрытом состоянии U(Bo) тиристора, то он переходит в открытое состояние без подачи управляющего сигнала, что при работе преобразователей равносильно аварийному режиму. Поэтому разработчик приборов устанавливает определенные границы прикладываемого к прибору напряжения, непревышение которых гарантирует его нормальную работу при эксплуатации. Основными параметрами, устанавливаемыми для приборов по напряжению, являются повторяющееся и неповторяющееся импульсные напряжения.

Для пояснения количественных характеристик этих параметров используем вольт-амперные характеристики тиристора в обратном непроводящем и закрытом состояниях (рис. 3.10).

Цвв) У зм Urrm Urwm Ur

/Г 1 1 1 1 1

* J II 1 f >

Рис. 3.10. К оояснепяю количествеииых характеристик осиовных параметров приборов по напряжению:

/д - ток в закрытом состоянии; f;; - обратный ток; ид - напряжение в закрытом состоянии; - обратное напряжение; J/jj/j) - напряжение пробоя; fflSiir ~ неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии; ДЛЛ/~ повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии; Uowji - импульсное рабочее напряжение в закрытом состоянии; Uj) - постоянное напряжение в закрытом состоянии; J/;;/- неповторяющееся импульсное обратное напряжение; J/jt/- повторяющееся импульсное обратное напряжение; J7/i( - импульсное рабочее обратное напряжение; J/;; - постоянное обратное напряжение; U(bo) ~ напряжение переключения



Класс силовых полупроводниковых приборов определяется по значению:

повторяющегося импульсного обратного напряжения Ukum для диодов;

наименьшему из значений повторяющегося импульсного обратного напряжения Urrm и повторяющегося импульсного напряжения в закрытом состоянии С/р^д/ для тиристоров;

наименьшему из значений повторяющегося импульсного напряжения в закрытом состоянии, измеренных в обоих направлениях для симметричных тиристоров.

Повторяющееся импульсное обратное напряжение и повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии определяются путем умножения иа коэффициент к < I (конкретные значения к определяет предприятие-изготовитель прибора) напряжений пробоя и переключения. Значения этих параметров выражаются в сотнях вольт, а число сотен вольт определяет класс прибора.

При работе преобразователей могут возникать коммутационные напряжения, превышающие по амплитуде напряжения при нормальной работе в статических режимах. Для этих случаев в справочных данных приводятся значения неповторяющегося импульсного обратного напряжения Ursm (и напряжения в закрытом состоянии Uqsm) которые ие должны превышаться при любых режимах эксплуатации.

Для повышения надежности работы силовых полупроводниковых приборов их обычно выбирают с запасом по напряжению, т. е. выбирают рабочее напряжение несколько меньшим повторяющегося. В качестве параметра, регламентирующего этот запас, используется импульсное рабочее обратное напряжение Urwm (и напряжение в закрытом состоянии С/дцА<)-

При работе приборов в ждущем режиме (в цепях постоянного тока) через прибор протекает постоянный обратный ток (ток в закрытом состоянии). При этом выделяемая в структуре мощность может достигать Значения, при котором происходит значительный перегрев структуры. Поэтому напряжение, прикладываемое к прибору в этом режиме, должно быть ограничено. В справочных данных для каждого класса прибора приводятся значения постоянного обратного напряжения Ur (и постоянного напряжения в закрытом состоянии Up).

3.4. МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫЙ СРЕДНИЙ ТОК (ПРЕДЕЛЬНЫЙ ТОК)

Максимально допустимый средний ток характеризует нагрузочную способность силовых полупроводниковых приборов. В зависимости от условий работы прибора различают следующие значения максимально допустимого среднего тока.

а) Максимально допустимый средний ток при заданной температуре корпуса - среднее за период значение прямого тока (тока в от-

Вместо максимально допустимый ток можно использовать термин предельный ток .



крытом состоянии), протекающего через прибор, работающий в однофазной однополупериодной схеме выпрямления с активной нагрузкой при частоте 50 Гц, синусоидальной форме тока с углом проводимости 180 °, когда при установившемся тепловом состоянии температура корпуса равна заданному значению, а температура перехода равна максимально допустимой. Для диодов

--. (3.1а)

4,9гг

Для тиристоров и симметричных тиристоров при односторонней проводимости

TAVm=-

- т(то)

(3.16)

где [/(ГО) (Inro)) - пороговое напряжение. В; гг - дифференциальное сопротивление, Ом; - максимально допустимая температура перехода, °С; [Tj - температура корпуса, указанная в стандарте или ТУ на данный тип прибора, °С; R - тепловое сопротивление переход - корпус, указанное в стандарте или ТУ на данный тип прибора, °С/Вт (следует помнить, что значения симметричного тиристора при односторонней и двусторонней проводимостях не одинаковы).

Максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии для симметричных тиристоров определяется при тех же условиях, но при прохождении тока в обоих направлениях:

1и91то)+?гг - и ЧТО)

=-2- (-

Ряд значений [Tj в выражениях (3.1а) - (3.1в) установлен стандартом [1]; для отечественных приборов применяются значения 70, 85, 100, 125, 150 °С (в зависимости от вида или типа).

Если требуется определить максимально допустимый средний ток при других конкретных значениях или рассчитать зависимости допустимого тока от температуры корпуса, то в приведенные выражения вместо [Tj следует подставить конкретное значение или ряд значений при расчете зависимости.

б) Максимально допустимый средний ток при заданных условиях охлаждения (действующий для симметричных тиристоров при двусторонней проводимости) отличается тем, что вместо регламентируемой температуры корпуса оговариваются температура охлаждающей среды, тип охладителя и интенсивность охлаждения (скорость охлаждающего воздуха или расход воды). Выражения для расчета максимально допустимого среднего тока при заданных условиях охлажде-



1 2 3 4 5 6 7 ... 40

© 2000-2024. Поддержка сайта: +7 495 7950139 добавочный 133270.
Заимствование текстов разрешено при условии цитирования.