МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ростовский государственный университет

путей сообщения

В. А.Детистов, Г. Р.Пахомов, Ю. В.Семенов

ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРИСТОРОВ

Методические указания

к лабораторной работе

Ростов-на-Дону

2001

УДК 621.38 (075)

Исследование тиристоров: Методические указания к лабораторной работе /В. А.Детистов, Г. Р.Пахомов, Ю. В.Семенов; Рост. гос. ун-т путей сообщения. Ростов н/Д, 2001. 8 с.

Приводятся краткие теоретические сведения по принципам работы тиристоров, дается описание лабораторной установки, программа и методика выполнения работы, контрольные вопросы.

Предназначены для студентов специальности 1004.00 - Электроснабжение (ж. д.транспорт), изучающих курс «Основы энергетической электроники и преобразовательной техники», и студентов специальности 1801.00 - Электромеханика (ж. д. транспорт), изучающих курс «Основы силовой электроники».

Рекомендованы к изданию кафедрой «Электрические машины» РГУПС.

Ил. 3. Библиогр.: 3 назв.

Рецензенты: канд. техн. наук К. А.Шухмин (РГСУ);

д-р техн. наук, проф. А. Д.Петрушин (РГУПС)

Детистов Владимир Анатольевич

Пахомов Георгий Романович

Семенов Юрий Валентинович

Исследование тиристоров

Методические указания к лабораторной работе

И.Гончаров

Техническое редактирование и корректура А. И.Гончарова

Подписано к печати 20.04.2001г. Формат 60 х 84/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 0,46.

Уч. изд. л. 0,63. Тираж 100. Изд. № 89. Заказ №

Ростовский государственный университет путей сообщения.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Лицензия ЛР № 65-54 от 10 декабря 1999г.

Типография РГУПС. Лицензия ПДЛ г.

Ризография УИ РГУПС. Лицензия ПДЛ г.

Адрес университета: 344038, Ростов н/Д, пл. им. Ростовского стрелкового полка народного ополчения, 2.

Ростовский государственный университет путей сообщения, 2001

С о д е р ж а н и е

1. Цель работы

2. Теоретические сведения

3. Указания к работе

4. Задание

5. Методические указания

6. Содержание отчета

7. Контрольные вопросы

Рекомендуемая литература

1. Цель работы:

1.1. Изучить устройство и принцип действия динистора, тринистора, их характеристики и параметры.

1.2. Снять вольт-амперные характеристики (ВАХ) тиристора с помощью характермографа и осциллографа.

1.3. Определить по полученным характеристикам основные параметры тиристора.

1.4. Построить график зависимости напряжения переключения от тока управляющего электрода.

2. Теоретические сведения

Тиристор (от греческого слова thyra – дверь, вход) представляет собой четырех-, пяти-, шестислойную полупроводниковую структуру типа p-n-p-n или n-p-n-p-n, обладающие ключевой характеристикой с двумя устойчивыми состояниями: высоким сопротивлением (закрытое состояние) и низким сопротивлением (открытое состояние).

Существует много разновидностей тиристоров. Основными типами являются диодные (динисторы), триодные тиристоры (тринисторы), а также симметричные тиристоры (симисторы). Наибольшее распространение получили простейшие однооперационные тиристоры, имеющие три электрода: анод, катод и управляющий электрод (рис. 1).

Рис.1. Устройство и схема включения тиристора

Рис. 2. Вольт-амперные характеристики тиристора

На рис. 2 представлены вольт-амперные характеристики тиристора при различных значениях тока управляющего электрода. Вольт-амперная характеристика динистора имеет такой же вид, как и ВАХ тринистора при токе управляющего электрода равном нулю.

Тиристор обладает выпрямляющими свойствами, т. е. может пропускать большой ток в прямом направлении и лишь малый ток - в обратном направлении.

В отличие от диодов при прямом напряжении тиристор может находиться как в закрытом состоянии – пропускать малый ток (участок 1 на рис. 2), так и в открытом – пропускать большой ток (участок 3 на рис. 2). Напряжение Uвкл., соответствующее началу участка 2 (точка А, рис. 2), называется напряжением включения тиристора. Ток, соответствующий напряжению Uвкл. , называется током включения Iвкл. тиристора. При наличии тока в цепи управляющего электрода напряжение, при котором происходит включение тиристора, снижается. Если после включения ток анода превысит некоторое значение Iвкл. , ток управляющего электрода может быть выключен, однако, тиристор остается в открытом состоянии. Если анодный ток уменьшить до значения, меньшего тока удержания Iуд. (рис. 2), то тиристор перейдет из открытого состояния в закрытое, т. е. выключится.

В большинстве схем тиристор выключают путем приложения обратного напряжения.

Обратная ветвь ВАХ тиристора (рис. 2) подобна обратной ветви характеристики полупроводникового диода.

В качестве наиболее существенных электрических параметров и допустимых эксплуатационных данных тиристоров в справочной литературе приводятся:

- напряжение включения;

- прямое падение напряжения на открытом тиристоре;

- отпирающий ток в цепи управляющего электрода;

- ток выключения;

- ток удержания;

- время выключения;

- допустимое среднее значение прямого тока;

- допустимое значение амплитуды напряжения, прикладываемого к тиристору в обратном или прямом направлении при закрытом состоянии тиристора.

3. Указания к работе

Для снятия ВАХ полупроводниковых приборов используется устройство, с помощью которого на экране ЭЛТ наблюдают ВАХ (или семейство этих характеристик). Специальное устройство, предназначенное для этих целей, называется характермографом. При выполнении данной лабораторной работы в качестве характермографа используется осциллограф С1-68 и специальная приставка.

На рис. 3 изображена схема подключения тиристора к характермографу для снятия его ВАХ.

Рис. 3. Схема для осциллографирования ВАХ тринистора

Для наблюдения на экране осциллографа ВАХ тиристора Ia= f(Uaк) необходимо, чтобы:

- горизонтальное отклонение луча ЭЛТ было пропорционально приложенному к тринистору напряжению Uак (смещение);

- вертикальное отклонение луча ЭЛТ было пропорционально величине тока, протекающего через тринистор Iа. С этой целью после однополупериодного выпрямления с помощью диода VD1 (АЧХ) питающее положительное пульсирующее напряжение подается на тринистор. С помощью резистора R6 можно регулировать величину обратного напряжения, подаваемого на тринистор. С помощью резистора R4 изменяется нагрузка тиристора, т. е. величина тока, протекающего через него. С анода тринистора VS1 через делитель напряжения R7 с помощью кабеля исследуемое напряжение подается на вход «Х» осциллографа (горизонтальное отклонение луча).

С помощью резистора R7 можно менять «размер изображения» по горизонтали. Резистор R5 ограничивает величину тока через тиристор при полностью выведенном резисторе R4. Между анодом и катодом тринистора включается цепь, состоящая из диода VD2 и конденсатора С. Параллельно конденсатору С подключается вольтметр, измеряющий амплитудное значение напряжения. В паузы пульсирующего напряжения диод VD2 препятствует разряду конденсатора С через тринистор.

Для получения напряжения, пропорционального протекающему через тринистор току, в цепь тиристора включается резистор R3. Создаваемое на нем падение напряжения подают с помощью кабеля на гнездо «®) 1МV 50 рF” (усилитель вертикального отклонения луча). Сопротивление резистора R3 должно быть небольшим, чтобы его включение практически не влияло на величину протекающего тока. Устанавливая с помощью резистора R1 необходимые значения тока управляющего электрода по миллиамперметру РА, зарисовывают изображение кривой Iа= f(Uак).

При зарисовке осциллограмм с экрана ЭЛТ необходимо следить за тем, чтобы начало координат на экране ЭЛТ и на графике Iа=f(Uак) совпадали. Масштаб по оси тока (ось У) определяют с помощью осциллографа С1-68. Для этого сначала

подают на вход осциллографа «") 1МW50рF» напряжение, снимаемое с резистора R3. Затем устанавливают ручку «УСИЛЕНИЕ» осциллографа в крайнее правое положение. Манипулируя переключателем «V/cм, mV/cм», устанавливают размер изображения на экране не менее 2 см. Далее, с помощью ручек «2» и «1 » осциллографа совмещают изображение сигнала с одним из делений шкалы на экране ЭЛТ и отсчитывают размер изображения по вертикали. Амплитуда напряжения, подаваемого на вход осциллографа (в вольтах), будет равна произведению цифровой отметки, на которой стоит переключатель «V/см, mV/см», на величину размера изображения (в сантиметрах). Масштаб по оси «Х» (ось напряжений) определяется с помощью вольтметра, включенного через диод VD3.

4. Задание

1. Записать паспортные данные исследуемого тринистора, зарисовать схему расположения выводов.

2. Собрать схему для осциллографирования ВАХ тринистора.

3. Снять (зарисовать с экрана осциллографа) семейство ВАХ Iа= f (Uак) при различных значениях Iупр. .

4. По полученным характеристикам определить основные параметры тринистора.

5. По полученным характеристикам построить график зависимости напряжения переключения от тока управляющего электрода.

5. Методические указания

1. При осциллографировании ВАХ тринистора необходимо следить за тем, чтобы значения токов и напряжений не выходили за границы предельно допустимых значений.

2. По характеристике тринистора Iа = f(Uак), снятой при токе Iупр.= 0, определяются параметры тринистора:

- напряжение переключения Uпер.;

- ток переключения Iпер.;

- ток выключения Iвыкл.;

- ток утечки Iут., определяемый при напряжении, равном Uпер./2.

3. График зависимости напряжения переключения тринистора от тока уп - равляющего электрода Uпер. = f(Iупр.) строится по характеристикам, снятым при различных токах управляющего электрода.

6. Содержание отчета

1. Паспортные данные и схема расположения выводов исследуемого тринистора.

2. Схема для осциллографирования ВАХ тринистора.

3. Полученные при экспериментах осциллограммы характеристик тринистора:

- ВАХ Iа = f(Uак) тринистора в динисторном включении для значения тока управляющего электрода Iупр.= 0;

- семейство ВАХ Iа = f(Uак) тринистора для разных значений тока управляющего электрода Iупр. ;

- параметры тринистора Uпер., Iпер., Iвыкл., Iу ;

- график зависимости напряжения переключения тринистора от тока управляющего электрода Iупр.

7. Контрольные вопросы

1. Объяснить принцип действия динистора, тринистора.

2. Каковы основные физические процессы, протекающие в тринисторе?

3. Каково назначение управляющего электрода тринистора?