Симисторы (триаки по термииологии, принятой в США) - это ключевые полупроводниковые элементы, проводящие ток в обоих направлениях. В настоящее время они шнроко применяются в различных областях техники. Рост производства н потребления этих приборов был достаточно стремительным, и их выпуск во всем мире достиг десятков МИЛЛИОНОВ штук. Симистор, представляющий собой прежде всего ключ-регулятор переменного тока, в некоторых случаях вытеснил применяемые ранее для этих целей устройства, состоящие нз двух встречно-параллельных тиристоров. Рост потребления симисторов обусловлен в основном тем, ЧТО ОНИ оказались очень удобными и экономически эффективными (в отличне от тиристоров) для применения в бытовой технике. Это вполне понятно, так как передача и потребление энергии в устройствах бытовой техники связаны преимущественно с переменным электрическим током. Создание универсального полупроводникового прибора, выполняющего функции переключателя и регулятора переменного тока и обладающего всей совокупностью достоинств, присущих полупроводниковым приборам, - высокий КПД, исключительно малые габаритные размеры, отсутствие движущихся частей, высокая надежность и т.д., - обеспечило широкие возможности применения симисторов в бытовой технике.

Мы не оговорились, применив слово "возможности". Дело в том, что симисторы помимо достоинств с точки зрения применения в бытовой технике имеют и недостатки. Это несколько большее по сравнению с электромеханическими традиционными переключателями падение напряжения, достигающее 1 В и приводящее к дополнительным потерям электроэнергии, а также более высокая стоимость устройств иа сими-сторах. Казалось бы, эти два недостатка должны были полностью закрыть дорогу симисторам в бытовую технику, но этого не произошло. Почему? На этот вопрос может ответить опыт использования светорегуляторов на основе симисторов, выполняющих функцию ключа и регулятора тока ламп накаливания. Прн большей стоимости и потерях энергии по сравнению с обычными переключателями онн оказываются тем не менее экономичными. Экономия достигается главным образом за счет возможности регулировать степень освещенности в зависимости от внешних условий: времени суток, погоды, времени года, наличия светильников на рабочем месте или месте отдыха и т.д. С учетом этих особенностей электроосветительные приборы ощутимую часть време-

ни работают не на полную мощность, следовательно, снижается потребление энергии, увеличивается нх срок службы.

Есть и еще один фактор, который становится определшощим в бытовой технике, - надежность компонентов. Вполне оправдано спросить: "Апричем здесь надежность?" Ведь бытовая техника - не космическая. Случилась поломка - вызвал мастера или отвез агрегат в мастерскую, и вопрос решен. Один раз в год это не составит труда. Ну а еспн мы эксплуатируем не один прибор, а несколько. Несколько поломок в год - эго много. Сегодня уровень электрификации быта начинает уже определять не номенклатура электробытовых товаров, а их надежность, гарантия того, что нам не надо будет справляться с массой лоломок, возникающих пропорционально числу электробытовых устройств. С этой точки зрения становится понятным успех внедрения симисторов в бытовую технику.

Следует подчеркнуть, что пока спрос на симисторы превышает их предложение. В целях ликвидации этой диспропорции предприятия, производящие полупроводниковые приборы, планируют существенным образом (в некоторых случаях в несколько раз) увеличить производство симисторов, причем основная доля прироста будет осуществлена за счет освоения производства симисторов, предназначенных специально для бытовой техники. Отличительными особенностями их являются: недорогой пластмассовый корпус, более простые конструкция полупроводниковой структуры и технология массового производства, приводящие к существенному снижению цены на эти приборы. Все это позволяет полагать, что устройства на основе симисторов заменят в нашей квартире выключатели и прочие коммутационные устройства и регуляторы тока. Если учесть также, что симисторы являются полупроводниковыми приборами - своеобразной твердотельной интегральной схемой, выполняющей функции ключа и регулятора переменного тока, то становится очевидной важность понимания основных принципов работы этих приборов, знание характеристик, особенностей применения и некоторых схем на основе этого прибора. С одной стороны, это облегчит эксплуатацию устройств на симисторах, а с другой, позволит самостоятельно реализовать некоторые устройства на их основе.

Наряду с этим предлагаемый материал представляет интерес и для специалистов по проектированию электробытовой аппаратуры, во-первых, благодаря оригинальному подходу и рассмотрению принципа действия симистора и, во-вторых, благодаря впервые публикуемым данным (см, приложения) о характеристиках симисторов средней мощности нового поколения.

Настоящая книга представляет собой попытку ответить на поставленные волросы, и как первая в этой области, разумеется, не свободна от некоторых недостатков. Поэтому авторы с признательностью примут все критические замечания, которые просят направлять по адресу: 113114 Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10. Энергоатомиздат,

Авторы

1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТИРИСТОРЕ И СИМИСТОРЕ

Тирисюром называется управляемый трех электродный полупроводниковый прибор, который может быть переключен из закрытого состояния в открытое под действием сигнала управления и, наоборот, нз открытого в закрытое при изменении полярности напряжения на основных электродах. Условное обозначение и внешний вид тиристора представлены на рис 1. Основные электроды тиристора обозначаются К /катод) и А (анод). Управляющий электрод выводится в одну сторону с катодом. Анод тиристора является основанием прибора 7, которое выполнено в виде шестигранника и шпильки с резьбой 2 для присоединения прибора к охладителю или корпусу сборки. Катодный вывод 3 и управляющий вывод 4 изолированы от основания.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ), а вернее, семейство характеристик прн различных токах управления прибора изображено на рис. 2. Обратная ветвь ВАХ соответствует такой полярности напряжения,

"когда к аноду прикладывается отрица-

тельное относительно катода напряжение. При разомкнутой цепи управления или от-

сутствии в ней тока обратная характе-ристика тиристора аналогична обратной характеристике полупроводникового диода.

Ч рабочем диапазоне напряжений ог нуля

до максимального рабочего, называемого обратным повторяющимся "напряжением f/повт, о-р max (о" составляет несколько сотен вольт), через прибор протекает очень малый, порядка долей миллиампера, ток, т.е. тиристор обладает весьма большим электрическим сопротивлением.

Рис. 1, Условное обозначение ifi) и внешний вид {б) тиристора