 | Pobierz cały dokument 1089.doc Rozmiar 1.26 MB |
1. Parametry oraz charakterystyki statyczne i dynamiczne półprzewodnikowych przyrządów mocy
Przyrządy półprzewodnikowe w przekształtnikach energoelektronicznych
Do budowy przekształtników pracujących impulsowo stosowanych jest większość przyrządów półprzewodnikowych mocy. Główną rolę przyrządów roboczych odgrywają tu tranzystory, przede wszystkim sterowane napięciowo, tyrystory klasyczne i tyrystory wyłączalne (w układach dużej mocy). Diody spełniają natomiast funkcje pomocnicze i zabezpieczające (jak np. dioda rozładowcza).
W układach impulsowych spotyka się zazwyczaj dwa rodzaje diod: diody prostownicze szybkie i diody Schottky'ego (diody unipolarne). Przy budowie diod prostowniczych wykorzystuje się klasyczne złącze p-n, w diodach Schottky'ego korzysta się ze złącza metal-półprzewodnik m-s. Złącze metal-półprzewodnik posiada mniejszą barierę potencjału oraz charakteryzuje się mniejszym ładunkiem na płytce metalicznej, dzięki czemu dioda Schotky'ego posiada korzystniejsze właściwości dynamiczne.
W grupie tranzystorów mocy wyróżnia się trzy typy tranzystorów stosowanych w technice impulsowej: tranzystory bipolarne BJT sterowane prądem bazy (obecnie już rzadko stosowane),, tranzystory unipolarne MOSFET, sterowane napięciem bramki, tranzystory bipolarne IGBT , sterowane napięciem bramki. Dodatkowo w uzasadnionych przypadkach wykorzystuje się także tranzystory elektrostatyczne SIT.
Klasyczne tyrystory były stosowane w układach impulsowych w latach siedemdziesiątych i częściowo osiemdziesiątych. Układy impulsowe z tyrystorami klasycznymi SCR i ich modyfikacjami (tyrystory szybkie) wymagały stosowania rozbudowanych układów komutacyjnych typu LC ograniczającymi częstotliwość pracy i sprawność układu. Obecnie do budowy układów energoelektronicznych impulsowych dużej mocy stosuje się powszechnie tranzystory z izolowana bramką IGBT, tyrystory wyłączalne GTO oraz najnowsze konstrukcje wchodzące ostatnio - tyrystory załączane i wyłączane napięciowo (sterowanie unipolarne) MCT. Układy z tyrystorami GTO i MCT nie wymagają dodatkowych układów komutacyjnych [1, 4, 5, 17].
1.1. Diody
Dioda jest najprostszym zaworem elektrycznym jednokierunkowym niesterowanym. Diody niezależnie od typu charakteryzują się małym spadkiem napięcia przewodzenia (1,1...1,6V) i małym prądem wstecznym przy polaryzacji napięciem wstecznym rzędu setek lub tysięcy woltów (rys.1.1). Załączanie i wyłączanie diod nie jest jednak natychmiastowe [5].
Rys. 1.1. Charakterystyka statyczna diod półprzewodnikowych
 | Pobierz cały dokument 1089.doc rozmiar 1.26 MB |