Zvyšování kvality výuky technických oborů

Transkript

1 Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.3 Polovodiče a jejich využití Kapitola 22 Provozní režimy tyristoru Bc. Radim Miksa

2 Obsah ÚVOD - ANOTACE PROVOZNÍ REŽIMY TYRISTORU ZÁVĚRNÝ STAV BLOKOVACÍ STAV PROPUSTNÝ STAV ROZEPNUTÍ TYRISTORU KONTROLNÍ OTÁZKY DOPORUČENÁ LITERATURA POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE SEZNAM OBRÁZKŮ... 6

3 Úvod - anotace Výukový materiál se zabývá popisem provozních režimů tyristoru. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními pojmy z oblasti polovodičové techniky. Po prostudování všech kapitol by měl student být schopen základní orientace v oblasti polovodičových součástek a jejich aplikací. 1

4 1 Provozní režimy tyristoru 1.1 Závěrný stav Na anodu tyristoru je připojen záporný pól a na katodu kladný pól vnějšího zdroje. Na řídící elektrodě nesmí být kladný potenciál. Přechody J l a J 3 jsou proto polarizovány v závěrném směru, zatímco přechod J 2 je v propustném stavu. Tyristorem neprochází žádný proud. Obrázek 1 - tyristor v zavřeném stavu 1.2 Blokovací stav Největší rozdíl mezi závěrným a blokovacím stavem je v polaritě připojení vnějšího zdroje. Kladný pól vnějšího zdroje je připojen na anodu A a záporný pól vnějšího zdroje na katodu K. Přechody J l a J 3 jsou polarizovány v propustném směru a přechod J 2 je polarizován v závěrném směru. Opět na řídící elektrodě není žádný kladný potenciál. Tyristorem prochází jen malý proud závěrně polarizovaného přechodu J 2. Vzhledem k tomu, že vrstva N l je dostatečně široká, proto nedochází ve většině případů k injekci menšinových nosičů náboje z oblasti přechodu J l do oblasti přechodu J 2. Současně nemůže docházet ani k injekci nosičů náboje z oblasti přechodu J 3 do oblasti přechodu J 2, takže téměř celé napětí vnějšího zdroje bude na přechodu J 2. Při dostatečně velké velikosti napětí vnějšího zdroje dojde k sepnutí tyristoru. Obrázek 2 - tyristor v blokovacím stavu 2

5 1.3 Propustný stav Od blokovacího stavu liší jen tím, že do činnosti vstoupí třetí elektroda. Na řídicí elektrodu G se přivede kladné napětí proti katodě, což vyvolá spínací proud IGT, tekoucí přechodem PN mezi elektrodami G-K. Následkem tohoto proudu se původně zablokovaný prostřední přechod zaplaví volnými nosiči náboje, takže již nic nebrání jeho úplnému otevření a následnému sepnutí tyristoru. Spínací proud potom protéká celým obvodem anoda-katoda. Platí to však jen v případě, že dosáhl určité velikosti, stanovené parametrem přídržný proud I L. Jestliže vlivem velkého odporu obvodu by měl téci menší proud, tyristor se ihned vrátí do blokovacího stavu. Obrázek 3 - tyristor v propustném stavu 1.4 Rozepnutí tyristoru Tyristor v sepnutém stavu se vyznačuje tím, že nedokáže proud přerušit, tj. rozepnout, třebaže již řídicí impulz na vstupní elektrodě G odezněl. V tom se zásadně liší od spínací funkce tranzistoru. Nastává tedy problém, jak tyristor vypnout. Obvykle se musí na některém místě přerušit obvod, nebo rovnou odpojit zdroj. Situace je však mnohem jednodušší, jestliže se obvod napájí tepavým stejnosměrným proudem. U pulsujícího stejnosměrného proudu totiž dochází k přerušování každou setinu sekundy, a proto s uzavřením tyristoru nejsou potíže. Totéž platí pro tyristor v obvodu střídavého proudu. 1.5 Kontrolní otázky 1. Popište závěrný stav tyristoru. 2. Popište blokovací stav tyristoru. 3. Popište propustný stav tyristoru. Obrázek 4 - řízení výkonu pomocí tyristoru 4. Popište vypínání tyristoru ve střídavém obvodu. 3

6 2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, s. ISBN TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, s. ISBN MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, s. ISBN BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, ISBN KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, s. ISBN

7 3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, s. ISBN TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, s. ISBN KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, s. ISBN

8 4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - TYRISTOR V ZAVŘENÉM STAVU... 2 OBRÁZEK 2 - TYRISTOR V BLOKOVACÍM STAVU... 2 OBRÁZEK 3 - TYRISTOR V PROPUSTNÉM STAVU... 3 OBRÁZEK 4 - ŘÍZENÍ VÝKONU POMOCÍ TYRISTORU