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 23 GTO tyristor Bc. Radim Miksa 30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE... 1 1 GTO TYRISTOR... 2 1.1 POPIS GTO TYRISTORU... 2 1.2 VA CHARAKTERISTIKA GTO TYRISTORU... 3 1.3 KONTROLNÍ OTÁZKY... 3 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 4 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 5 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 6
Úvod - anotace Výukový materiál se zabývá popisem GTO tyristoru. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-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
1 GTO tyristor 1.1 Popis GTO tyristoru GTO je zkratka, která znamená gate turn off. Je to tyristor, který je možné zapnout i vypnout proudem řídící elektrody. Pro zapnutí se využívá kladný a pro vypnutí záporný řídící impulz. Obrázek 1 - schématická značka a struktura GTO tyristoru Charakteristika v přímém směru je totožná s běžným tyristorem. V závěrném směru, v důsledku částečného zkratování PN přechodu na anodové straně, je identická s asymetrickými a zpětně vodivými tyristory. Napěťové a proudové parametry vypínacích tyristorů běžně dosahují hodnot 4,5 kv, 3 ka a vypínacího času 10 50 μs. Katodová vrstva N2 je tenká a silně dotována. Dosažitelnost času (řídící) vrstva P2 je také silně dotovaná a relativně tenká. Vrstvy N2 a J2 tvoří katodový přechod. Vrstva N1 (blokující vrstva) je hrubá a slabě dotována. Její tloušťka přímo souvisí s kladným napětím, které má blokovat. Spolu s přechodem J2 vytváří řídící přechod J3. Přechod J1 má podobné vlastnosti jako N1 a spolu vytvářejí anodový přechod J1. Vypínací tyristory typu GTO jsou určené především pro těžké průmyslové pohony a trakční aplikace, u kterých výkony přesahují 500 kw. 2 Obrázek 2 - GTO tyristor
Možnost vypnout tyristor GTO nebo IGCT elektrickým řídícím impulzem je díky rozčlenění její katody do velkého množství paralelně zapojených katodových elementů, z nichž každý je obklopen řídící elektrodou. Obrázek 3 - princip prostorového rozložení řídicí elektrody a katody 1.2 VA charakteristika GTO tyristoru 1.3 Kontrolní otázky 1. K čemu slouží GTO tyristor? 2. Jaké jsou Napěťové a proudové GTO tyristoru? 3. S kolika vrstev se GTO tyristor skládá? 4. Popište jednotlivé vrstvy a přechody GTO tyristoru. 5. Kde se GTO tyristory používají? 6. Jak se GTO tyristor zapíná a vypíná? 3
2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 4
3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 5
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - SCHÉMATICKÁ ZNAČKA A STRUKTURA GTO TYRISTORU... 2 OBRÁZEK 2 - GTO TYRISTOR... 2 OBRÁZEK 3 - PRINCIP PROSTOROVÉHO ROZLOŽENÍ ŘÍDICÍ ELEKTRODY A KATODY... 3 6