Выпрямительные диоды служат для преобразования приложенного переменного напряжения в пульсирующий ток за счет нелинейности вольтамперной характеристики. Мощные силовые диоды, как правило, имеют p+-n структуру (изготовлены на основе кремния с электропроводностью n-типа) и работают в диапазоне частот от 50Гц до 20кГц.
Основными параметрами силовых диодов являются: максимально допустимое значение прямого тока – Imпр; допустимое значение прямого импульсного тока – Iпр и; прямое напряжение открытого диода – Uпр при Imпр; максимально допустимое значение обратного напряжения – Uобр; максимальное значение обратного тока – Im обр.
Типовые значения прямого тока силовых диодов лежат в пределах от единицы до тысячи ампер при прямом напряжении около одного вольта и они допускают обратные напряжения от сотен до тысячи вольт.
Биполярные транзисторы (БТ) представляют собой полупроводниковые приборы, осуществляющие управление большим выходным током коллектора с помощью малого тока базы.
Силовые транзисторы работают в ключевом режиме, характеризуемом быстрым переходом из состояния насыщения с большими токами в состояние отсечки с высоким обратным напряжением. Во время процессов переключения (перехода из одного состояния в другое) транзистор работает в активном режиме с большими уровнями напряжений и токов. Это определяет основные требования к параметрам транзисторов:
большой ток коллектора Iк (от единицы до сотен ампер); малое напряжение насыщенного транзистора Uн (доли вольта); высокое пробивное напряжение Uкэ max (от сотен до тысячи вольт); малое время переключения tп (единицы миллисекунд).
Транзисторная структура, удовлетворяющая указанным условиям, имеет большие площади сечения базовой и коллекторной областей при малой ширине базы (рис.12.4,а).
Для увеличения коэффициента усиления b используют структуру составного транзистора (рис.12.4,б). Из эквивалентной схемы (рис.12.4,в) несложно получить соотношение b = b1 b 2, где b1, b2 – коэффициенты усиления тока транзисторов Т1 и Т2 .
Для достижения больших значений рабочего тока применяют многоэмиттерные транзисторы, содержащие несколько узких длинных эмиттерных полосок, расположенных внутри единой базовой области (рис.12.4,г). В такой конструкции общая коллекторная область суммирует все приходящие токи (рис.12.4, д).
Рис. 12.4. Структуры силового биполярного транзистора (а), структура составного транзистора (б), его схема (в), параллельная структура (г) и схема (д)
Выбор типа транзистора при предельно допустимом сочетании параметров производится с использованием приведенного в технических условиях графика безопасной работы, который построен на основе выходных характеристик транзистора с учетом тепловых режимов. Особенностью работы силовых биполярных транзисторов в предельных режимах является возможность его саморазогрева за счет положительной электротепловой обратной связи, образующейся вследствие увеличения тока при повышении температуры. В режиме переключения транзистор потребляет мощность в основном во время работы в активном режиме при отпирании и закрывании.
|
