mol-

2000-

1000

S77R1Z

®

® ®

ТЪ-2000 ® BStRffJH ©

T7DS2S Ш7

T273-1250 ®

0 ТБ 25J-WOO 20DO

6000 y,B

Рис. 2.5. Токи и напряжения наиболее мощных тиристоров: SllRll, CS2402, BStU6SS -низкочастотные тиристоры; BStR63ii-среднечастотный тиристор {г,<160мкс); T1052S, C4S7-быстродействующие тиристоры; Т273-1250, ТБ253-1000, ТБ-2000-отечественные низкочастотный и быстродействующие тиристоры

лючающиеся тиристоры,, определяет их типономинал, а в совокупности со временем включения отмечает быстродействующие тиристоры.

Промышленность выпускает тиристоры на токи до тысяч амнер и напряжения до нескольких киловольт (рис. 2.5). Так же как и у диодов, повышение предельного тока тиристоров достигается увеличением диаметра кремниевой гшастины. Увеличение класса тиристора достигается повышением сопротивления исходного кремния и толщины пластины, что ухудшает его динамику (увеличивает tg) и ведет к росту импульсного напряжения в открытом состоянии. На рис. 2.6, а, б показаны типичные зависимости [2.5, 2.6], показывающие взаимосвязь этих трех важнейших параметров тиристоров. Из рис. 2.6 видно, что высоковольтные и сильноточные приборы имеют относительно большие времена выключения (до нескольких сотен микросекунд) и, напротив, приборы с повышенным быстродействием имеют относительно небольшой класс по напряжению (как правило, не выше 16-го). Современная технология за счет специальных методов позволяет улучшать сочетание параметров тиристоров и получать приборы на напряжение до 2 кВ и ток до 2 кА с временами выключения от 32 до 63 МКС [2.7].

Кроме указанных к важнейшим параметрам тиристора следует отнести (г/А)сги и (С Л)сги- Типичные значения этих

id"

worn -

200-

J-I I

Рис. 2.6. Взаимосвязь основных параметров тиристоров (напряжение Щм дано при /г„=7850А и Г,-=125°С)

параметров для современных приборов составляют для (dildi)„\x 50-200 А/мкс и для {dUldt) около 1000 В/мкс.

Очень важны для правильного применения тиристоров также параметры цепи управления и ток удержания. Параметры цени управления подробно рассмотрены в гл. 4. Что касается тока удержания 1ц, то его определяют как наименьший основной ток тиристора, необходимый для поддержания его в открытом состоянии. На рис. 2.4 ток удержания отвечает точке Н. Важность этого параметра связана с тем, что при естественной коммутации значение определяет момент, когда тиристор перестает проводить ток, т. е. выключается. Типичное значение тока удержания для отечественных приборов составляет несколько десятков миллиампер при комнатной температуре.

2.3. ОСНОВНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИОДОВ И ТИРИСТОРОВ

В гл. 1 отмечено, что многие физические параметры силовых диодов и тиристоров зависят от температуры р-п перехода полупроводниковой структуры (далее просто температуры структуры) Tj. Поэтому для всех типов приборов одним из важнейших параметров является максимально допустимая температура структуры Г,-„ах- Для диодов типичным значением r,„,ai следует считать 150-190° С, для тиристоров 125-140° С. Более низкое значение 7}п,а, для тиристоров по сравнению с диодами обычно связано с упоминавшейся в гл. 1 сильной температурной зависимостью напряжения переключения тиристоров. Следует иметь в виду, что значение TjTclx относится к длительному режиму работы прибора. При этом под длительным режимом надо понимать такой режим работы, когда в приборе устанавливается тепловое равновесие между рассеиваемой и отводимой им мощностями. Для

тепловых расчетов в, установившемся режиме, использую понятие теплового сопротивления Различают тепловые

сопротивления переход-корпус Raj. и переход-окружающая среда Rthj-a- Тепловое сопротивление переход-т-корпус в действующей нормативно-технической документации определяют как отношение разности температуры структуры и температуры корпуса прибора в заданной точке к рассеиваемой в приборе мощности потерь при протекании постоянного прямого тока диода или постоянного тока в открытом состоянии тиристора. Мощность потерь в диоде или тиристоре в общем случае может быть определена по известной формуле

где индекс / принимает значение jF или Т в зависимости от того, о чем идет речь (о диоде или тиристоре), а через Ui{I) обозначено прямое падение напряжения в приборе, чтобы еще раз напомнить, что ВАХ СПП в открытом состоянии (прямом направлении) есть весьма сложная функция тока через прибор. На практике используют линейную или степенную аппроксимации БАХ (см. гл. 1). В первом случае

P,Uu,I+r,f, (2.1)

во втором

FiKl"". (2.2)

Для i?th в обоих случаях имеем соотношение

R,={Tj-T:I/P„ (2.3)

где Тс-температура фиксированной точки на корпусе СПП.

Следует обратить внимание на то, что (2.3) есть формальное определение R, поскольку значение теплового сопротивления определяется физическими и геометрическими параметрами и конструкцией СПП. Выражение (2.3), переписанное в виде

Tj=Tc+PavR,h, (2.4)

используют для расчетов температуры структуры в установившихся режимах, где Рг-средняя мощность, рассеиваемая в приборе. Для расчета Pv при линейной аппроксимации ВАХ используют выражение

: PAv=UiJiAv+KrJuv, (2.5)

где Кф-коэффициент формы тока, протекающего через прибор; liAv-среднее значение тока; /-индекс, принимающий значения F или Т в зависимости от того, о диоде или тиристоре идет речь. Если использовать степенную аппроксимацию, то

Рау = К1, (2-6)