Силовые полупроводниковые приборы

Современные силовые полупроводниковые приборы (СПП) выпускаются на ток свыше 10 А. СПП получили широкое применение в преобразователях переменного тока в постоянный (выпрямителях), а также — постоянного тока в переменный (инверторах). Применяются два основных вида СПП: диоды и тиристоры. Если для выпрямления могут использоваться оба вида СПП, то для инвертирования — только тиристоры. Силовые диоды и тиристоры имеют два конструктивных исполнения: штыревое и таблеточное.

На рис. 1, а показан в разрезе диод штыревого типа BJI-200 (вентиль лавинный на предельный прямой ток 200 А). Он состоит из кремниевой пластины б, к которой припаивают вольфрамовые термокомпенсирующие пластины 7, защищающие хрупкую, кремниевую пластину от механических и тепловых напряжений и имеющие коэффициент линейного расширения близкий к кремнию. Медная контактная гайка 5 с припоем служит для присоединения внутреннего гибкого вывода 4, продолжением которого является наружный гибкий вывод 1.

Штыревой диод

Рис. 1. Штыревой диод: а — конструкция; б— вольт-амперная характеристика

Крышка корпуса 3 изолируется от ввода стеклянным изолятором 2. Ее соединение с массивным медным основанием осуществляется завальцовкой, чем обеспечивается герметизация внутренних частей диода от влаги и грязи, отрицательно влияющих на электрическую прочность и нормальную работу. На рис. 1, б изображена вольт-амперная характеристика диода, структура его р-п-перехода, графическое обозначение и буквенный код VD. Обратная ветвь вольт-амперной характеристик1 (ВАХ), изображенная сплошной линией, относится к обычным диодам, а штриховая — к лавинным. Последние отличаются тем, что в них обратный ток протекает не по ограниченной площади, а площади, составляющей не менее 25% от площади кремниевой пластины. Вследствие этого предельный обратный ток при кратковременных пробоях диода может достигать сотен ампер, не создавая опасного перегрева и разрушения кремниевой пластины.

Силовой таблеточный тиристор показан на рис. 2, а. Его кремниевый диск 1 имеет форму диска. Серебряные пластинчатые прокладки 7 и 8 располагаются с двух сторон кремниевого диска, обеспечивая хороший контакт. Управляющий электрод 4 прижимается пружиной 3 к слою р2 (рис. 2, б) четырехслойной структуры кремниевого диска тиристора.

Таблеточный тиристор

Рис. 2. Таблеточный тиристор: а — конструкция;   б — вольт-амперная характеристика

Внешний вывод 5 управляющего электрода служит для подключения к источнику питания, создающего при замыкании цепи управления кратковременный импульс управляющего тока, при котором происходит отпирание тиристора. Таблетка помещается между двумя охладителями, которые прикладываются к верхнему основанию 2 и нижней мембране 9, и сжимаются двумя болтами через пружину и изолятор. По окружности тиристор имеет кольцевой керамический изолятор 6.

СПП характеризуются двумя видами параметров: характеристическими и предельно допустимыми.

Характеристические параметры:

максимальное обратное напряжение —это напряжение, соответствующее области загиба обратной ветви ВАХ или области лавинообразования лавинных СПП;

прямое падение напряжения — это мгновенное значение напряжения на СПП при прохождении через него прямого тока;

тепловое сопротивление СПП представляет отношение разности температур между р-п- переходом и окружающей средой к мощности, рассеиваемой на СПП в установившемся режиме

Предельно-допустимые параметры:

предельный ток СПП — наибольшее допустимое среднее за период значение тока частотой 50 Гц, синусоидальной формы, протекающий через полупроводниковый прибор в однофазной схеме на активную нагрузку;

повторяющееся обратное напряжение — наибольшее мгновенное значение напряжения, прикладываемое к СПП в обратном направлении и характеризующее класс прибора, который равен повторяющемуся напряжению в сотнях вольт, первый класс соответствует 100 В.

При выполнении мощных выпрямителей возникает необходимость в групповом последовательно-параллельном соединении

СПП для обеспечения требуемого выпрямленного тока и получения достаточной электрической прочности.

Параллельное соединение диодов используется в тех случаях, когда максимальный допустимый ток одного диода оказывается недостаточным для обеспечения требуемого выпрямленного тока. Параллельно соединяют однотипные диоды, но из-за разброса их параметров ток нагрузки выпрямителя распределяется между ними неравномерно: одни диоды перегружаются током и перегреваются, другие оказываются недоиспользованными.

Для выравнивания напряжения на последовательно соединенных диодах, а также для защиты их от перенапряжений в процессе коммутации диоды шунтируют конденсаторами С. Однако это приводит к существенному увеличению скорости нарастания прямого тока диода в результате разряда конденсатора в цепь диода при отпирании последнего. Этот ток может привести к избыточному выделению тепловой энергии в кристалле диода и локальному пробою. Поэтому последовательно с конденсатором С включают резистор R. На рис. 3 приведена схема фазы выпрямителя с последовательно-параллельным соединением диодов, где между диодами соседних ветвей устанавливаются резисторы связи Rc, сопротивление которых составляет доли ома, т.е. оно велико по сравнению с прямым сопротивлением диодов и мало по сравнению с обратным. Резисторы Rc связывают диоды всех ветвей между собой и с соответствующими конденсаторами С и резисторами R.

Схема фазы выпрямителя

Рис. 3. Схема фазы выпрямителя с последовательно-параллельным соединением диодов

Электропоезд ЭВС2 Сапсан

Тормозное оборудование Allegro, Velaro, Desiro

Презентация по тормозному оборудованию Knorr-Bremse: приборам управления, тормозным приборам, арматуре c описанием основных принципов работы приборов, подготовленная преподавателем Учебного Центра Дирекции Скоростного Сообщения (УЦ ДОСС) Пегушиным Александром.
Электропоезд ЭС1П

Действия машиниста электропоезда Ласточка при неисправностях подножки выдвижной

В памятке приводятся основные рекомендации машинисту электропоезда по предупреждению аварийных ситуаций перед отправкой поезда по маршруту следования, порядок осуществления визуального осмотра подножек выдвижных, излагаются действия машиниста электропоезда Ласточка при неисправностях подножки выдвижной производства АО «Стекломаш».
Организация работ по охране труда в ОАО «РЖД»

Положение об организации работы с замечаниями работников

Положение разработано с целью установления единого порядка учета замечаний работников филиалов ОАО «РЖД» (далее - работник) в автоматизированной системе учета и регистрации замечаний работников на инфраструктуре ОАО «РЖД» (далее - АС Замечаний) и своевременного информирования филиалов ОАО «РЖД», их структурных подразделений о выявлении замечаний, указанных в приложении к настоящему Положению, для их устранения, расследования причин…
Яркий логотип Интернет-сайта Машинист электропоезда и Эсткор

Ограниченная ответственность. Материалы, размещенные на этом Интернет-сайте взяты из открытых источников и размещены на безвозмездной основе. Копирование информации из одного открытого источника в другой не является нарушением авторских и смежных прав.

Поддержку Интернет-ресурса осуществляет общество с ограниченной ответственностью "Финансово-производственная компания "Эсткор" (ОГРН: 1205000045700, ИНН/КПП: 5012102260/501201001). Все права защищены.

Обратная связь

мкр. Железнодорожный,
г. Балашиха,
Московская область, 143980