3 Parametry statyczne i charakterystyki tyrystora SCR.

Właściwości tyrystorów, podobnie jak diod mocy, są określone przez wielkości graniczne podane zwykle w katalogach producentów. Te deklarowane wielkości pozwalają na dobór przyrządów do określonych warunków ich pracy. Z ważniejszych wielkości granicznych i właściwości można wymienić:

• U_RWM szczytowe wsteczne napięcie ciągłej pracy,

• graniczne napięcie powtarzalne U_RRM i graniczne napięcie niepowtarzalne U_RSM w kierunku zaporowym,

• U_DWM szczytowe napięcie pracy w stanie blokowania,

• graniczne napięcie powtarzalne U_DRM i graniczne napięcie niepowtarzalne U_DSM w kierunku blokowania, napięcie pracy przyjmuje się zwykle niewiększe od 0,67*U_DRM

• prąd graniczny obciążenia J_TAVM określany jako największa wartość średnia prądu tyrystora o kształcie półfali sinusoidy o częstotliwości 50Hz w określonych warunkach chłodzenia,

• właściwości sterowania określone przez charakterystyki napięciowo prądowe bramki U_G=f(I_G).

4 Parametry dynamiczne tyrystora SCR.

Oprócz parametrów statycznych bardzo ważne są również dwa parametry dynamiczne wyznaczające czasy włączania i wyłączania tyrystora.

• W procesie włączania tyrystora-przejścia ze stanu blokowania do stanu przewodzenia-można wyróżnić następujące przedziały czasowe: czas opóźnienia t_D, czas włączania t_R, czas narastania prądu t_S. Czas opóźnienia t_D zależy od parametrów sygnału bramkowego i maleje ze wzrostem amplitudy oraz stromości czoła. Czas włączania t_R i czas narastania prądu t_S zależy wyłącznie od parametrów obwodu obciążenia. Dopuszczalna stromość wzrostu prądu anodowego tyrystora zależy od jego struktury. W konstrukcjach z centralną bramką dopuszczalne stromości prądów wynoszą 50-100A/s. Większe wartości uzyskuje się w strukturach z bramkami o specjalnym kształcie np. palcowym lub spiralnym.

• Wyłączanie tyrystora-przejście ze stanu przewodzenia do stanu blokowania-następuje po zmniejszeniu prądu anodowego do wartości mniejszej niż prąd podtrzymywania i utrzymywania zerowej lub ujemnej polaryzacji przyrządu w określonym przedziale czasu. W czasie trwanie tego procesu prąd anodowy maleje do zera, a następnie w skutek ładunku przejściowego Q_RR zgromadzonego w strukturze półprzewodnikowej w czasie przewodzenia-prąd płynie w kierunku wstecznym aż do całkowitego usunięcia tego ładunku. Część ładunku przejściowego nazwana ładunkiem opóźnienia Q_R, jest usuwana w czasie t_S narastania prądu, a druga część-ładunek resztkowy Q_f jest rozpraszana przy zmniejszaniu się prądu wstecznego. Wartość szczytowa I_RRM prądu wstecznego zależy od wartości ładunku opóźnienia i stromości zwiększania się prądu wstecznego, która jest zbliżona do stromości zmniejszania się prądu w kierunku przewodzenia. Czas odzyskiwania zdolności zaworowych, związany z rozpraszaniem nośników mniejszościowych, przebiega powoli i dopiero po czasie t_q>>t_rf tyrystor znajduje się w stanie blokowania.

5 Charakterystyki obwodu bramki tyrystora SCR.

Sygnały bramkowe tyrystorów SCR i ich odmian są prądowymi impulsami pojedynczymi lub powtarzającymi się okresowo. Podstawowe parametry tych impulsów są następujące:

• wartość szczytowa sygnałów (impulsów prądowych) I_G ,określana zwykle przez wartość najmniejszą I_{G min}

• czas t_gr zwiększania się (narastania) od 0,1 do 0,9 wartości max I_{G min}

• czas t_gs zmniejszania się sygnału (opadania) od 0,9 do0,1 I_{G min}

Wartość szczytowa impulsów prądowych powinna być dostatecznie duża, aby przełączyć tyrystor w sposób niezawodny w najniższej temperaturze złącza, przy uwzględnianiu dopuszczalnej mocy strat w obwodzie bramki określanych przez wytwórcę przyrządów. Impulsy bramkowe dużych tyrystorów mają często powiększoną stromość czoła (linia przerywana na rys.) w celu przyspieszenia rozprzestrzeniania się przewodzenia na całą powierzchnię pastylki krzemowej. Jest to szczególnie ważne nie tylko przy dużych stromościach prądów anodowych, lecz także przy szeregowych lub równoległych połączeniach przyrządów.

Czas trwania impulsów sterujących jest dostosowany do rodzaju przekształtnika, warunków pracy zaworów i stromości narastania prądu anodowego. W przekształtnikach sieciowych zwykle t_gi=15-40s. W wielu przypadkach dla zapewnienia poprawnej pracy układu czas trwania impulsu bramkowego musi być zwiększony do 100-500s, a nawet do kilku milisekund.

6 Sposoby wyzwalania tyrystora IGBT.

Przyrządy półprzewodnikowe mocy z wejściem przez strukturę MOS (tak jak tyrystory IGBT) wymagają napięciowych sygnałów sterujących. Prąd w obwodzie bramki pojawia się na początku sygnału napięciowego i jest spowodowany przeładowywaniem pojemności wewnętrznych struktury. Po włączeniu przyrządu jego stan przewodzenia jest utrzymywany przez dodatnie napięcie bramki. Wyłączenie ppm z wejściem MOS następuje po obniżeniu napięcia bramki do zera. Zwykle jednak przełączenie do stanu nieprzewodzenia dokonuje się sygnałem o przeciwnej biegunowości, np. ujemnym dla tranzystora IGBT. Sygnał ten polaryzuje bramkę w stanie wyłączenia przyrządu. Zapobiega to oddziaływaniu na bramkę sygnałów zakłócających, które mogą spowodować włączenie przyrządu. Wartości sygnałów bramkowych U_GE i U_EG mają wpływ na czasy przełączania przyrządów; ich wartości graniczne są zwykle określane w katalogach

---