Что такое тиристор выключения затвора и его работа

«Тиристор» - это полупроводниковый прибор, который широко используется в качестве переключателя в силовых цепях. С чередующимися слоями материалов P-типа и N-типа тиристор выполнен в виде четырехслойной структуры. Он доступен как с двумя, так и с тремя выводами. Трехпроводная конструкция тиристора состоит из анода, катода и вывода затвора. Тиристор обычно начинает проводить ток, когда вывод затвора приводится в действие током, и после включения тиристор проводит непрерывно, пока напряжение устройства не изменится на противоположное или не будет снято. Долгое время это был единственный способ выключить тиристор, что затрудняло его применение в системах постоянного тока. Позже была представлена ​​более новая конструкция, которая устранила этот недостаток тиристора, реализовав простой способ включения и выключения тиристора. Эта новая конструкция была названа «тиристор отключения затвора». Что такое тиристор отключения затвора? Тиристор отключения затвора также широко известен как «GTO». Это одна из трехвыводных конструкций тиристора. Как следует из названия, GTO - это улучшенная конструкция тиристора, который можно как ВКЛЮЧАТЬ, так и ВЫКЛЮЧАТЬ с применением триггера тока к цепи затвора. Эта особенность тиристора выключения затвора позволяет применять устройства, в которых используется постоянный ток, чего не было в более ранних тиристорах. Основные сведения о тиристоре отключения затвора Ниже приведены некоторые из основных принципов тиристора отключения затвора: Тиристор отключения затвора - это мощный полупроводниковый тиристор. Это полностью управляемые переключатели, которые могут выполнять как функции включения, так и отключения. Для предотвращения разрушения устройства во время работы GTO требует дополнительных внешних схем для управления токами включения и выключения. Это устройство было изобретено в «Дженерал Электрик». GTO - это активный полупроводниковый прибор. -свинец и ворота-поводок. Обозначение тиристора выключения затвора очень похоже на тиристор SCR, за исключением терминала затвора. Тиристор выключения ворот может как включать, так и выключать устройство. Поскольку эта функция проявляется на выводе затвора, вывод затвора представлен двусторонним стрелочным соединением, которое символизирует эту особенность тиристора. На рисунке ниже показан символ тиристора отключения затвора.Символ отключения затвора. Структура тиристора затвора. Тиристор отключения затвора. Тиристор отключения затвора имеет четырехслойную структуру PNP -P. Регионы представлены как P +, N-, P, N +. Анод устройства соединен с сильно легированным слоем P +. Катод устройства соединен с сильно легированным слоем N +. Затвор также связан с другой сильно легированной областью P +. Структура GTO показана ниже.Структура тиристора выключения затвора Работа Чтобы понять работу тиристора отключения затвора, нужно взглянуть на его механизм включения и выключения. к его воротам терминала. Но этот процесс включения GTO не так надежен, как процесс SCR. Механизм выключения Чтобы выключить тиристор выключения затвора, на вывод затвора подается отрицательный импульс затвора относительно катода. Применение отрицательного импульса эвакуирует носители заряда из областей анода и затвора. Обычно GTO может блокировать обратное напряжение. Но у него меньшая блокирующая способность. Таким образом, GTO подключаются параллельно, чтобы увеличить его сопротивление выключению. GTO, который может блокировать обратное напряжение, известен как симметричные тиристоры GTO, S-GTO. GTO, который не может блокировать обратное напряжение, известен как асимметричные тиристоры GTO, A-GTO. S-GTO используется как инвертор источника тока. A-GTO используется в качестве инверторов источника напряжения, тяговых прерывателей постоянного тока. VI Характеристики VI характеристики GTO включают следующее: Характеристики обратного смещения В состоянии обратного смещения катод является положительным по отношению к аноду. На этом этапе N + слой, соединение P-слоя будет иметь обратное смещение, а также соединение N-слоя и P + слоя. Таким образом, эти два перевернутых смещенных перехода не позволят протекать току от катода к аноду. Следовательно, в устройстве с обратным смещением течет очень незначительный ток. Когда в этой области происходит пробой, протекает больший ток. Характеристики прямого смещения В состоянии прямого смещения анод является положительным по отношению к катоду. Теперь оба перехода N +, P и N-, P + находятся в состоянии прямого смещения. Здесь центральный переход P, -N смещен в обратном направлении. Из-за этого до пробоя соединения протекает лишь незначительное количество тока. В этот момент, если приложен положительный импульс, происходит пробой и устройство включается. После пробоя в цепи протекает большее количество тока. После включения устройства необходимо подать отрицательный импульс затвора, чтобы выключить GTO. Здесь подаваемый отрицательный импульс затвора должен составлять от одной трети до одной пятой анодного напряжения, т.е. 1/3 анодного напряжения. Этот рейтинг ворот также необходимо учитывать при покупке устройства.Характеристики GTO Для тиристора GateTurnoff с номиналом VI 1600 В, напряжение включения 350 А составляет 3.4 В. Время включения GTO составляет 2 микросекунды, что намного быстрее, чем SCR, для включения которого требуется 8 микросекунд. GTO в десять раз быстрее SCR. Время выключения для GTO составляет 15 микросекунд. GTO может работать на частотах до 1 кГц. Ток затвора, применяемый для включения GTO, составляет 2 ампера, а для выключения требуемое напряжение затвора составляет 200 ампер, что является слишком высоким значением. В связи с этим требуется сложная схемотехника на выводе затвора GTO. На рынке представлены более новые версии GTO, известные как тиристоры с интегрированной коммутацией затвора, IGCT, которые имеют встроенный усилитель на клемме затвора, поэтому устройство может работать при более низком токе выключения. .GTO используются в драйверах переменного тока, прерывателях постоянного тока, автоматических выключателях постоянного тока и системах индукционного нагрева. Они также применяются в мощных инверторах и приводах двигателей с регулируемой скоростью. В настоящее время тиристоры, управляющие затвором, заменяются интегрированными тиристорами с коммутацией затвора. Чтобы облегчить процесс отключения, тиристоры, управляющие затвором, конструируются путем параллельного соединения большого количества тиристоров. Даже после включения устройства для большей надежности должен сохраняться хотя бы небольшой ток затвора. Тиристор выключения ворот также снабжен демпфирующей схемой для защиты устройства от перегрева и повреждения во время процесса включения. Какой ток используется для выключения тиристора выключения затвора?

Оставить сообщение 

Список сообщений