Способ включения тиристора

 

ОП ИСАНИЕ

З9ЗО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (6!) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 270580 (21) 2930032/18-21 ($1) hi gn з

Н 02 М 1/02 с присоединением заявки Йо

Государственный коиитет

- СССР но делам изооретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.1282 Бюллетень Мо 47

Дата опубликования описания 23.12,82 (33) УДЦ б 21 ..373 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Н. Михновец, М. Л. Ефремов и .В. A. Клевцов (IA (71} Заявитель (54) СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ THPHCTOPA

Изобретение относится к полупроводниковым приборам: тиристорам, в частности к способам переключения быстродействующих импульсных тиристо" ров с регенеративным управлением.

Известны тиристоры с регенеративным управлением, содержащие в одной полупроводниковой структуре один вспомогательный эмиттер и основной эмиттер, контактирующий с силовым электродом.

Известен способ включения таких тирксторов, заключающийся в подаче на управляющий электрод импульса тока управления, приводящего к протеканию через тиристор тока нагрузки, причем первоначально включается вспомогательный участок полупроводнико- вой структуры. При включении вспомогательного участка он приобретает потенциал анода и передает основному участку структуры усиленный положительный сигнал управления, включающий этот участок. Длительность импульса тока управления достаточно велика (> 1 мкс и 7 9 мкс) и всегда превышает время, необходимое для включения основного участка йолупроводниковой структуры (< 0,5 мкс и (1 мкс) °

Однако известный способ включения снижает надежность и часто приводит к отказам тиристоров с регенератквным управлением, особенно прк эксплуатации с высокими значениями скорости нарастания анодного тока (di/dt), вследствие повреждения (прожога) тиристорной структуры в области вспомогательного участка, вызываемого его токовой перегрузкой в процессе включения. Это объясняется тем, что когда длительность импульса тока управления велика и превышает время, необходимое для включения основного участка, вспомогательный участок проводит ток более длительное времй, чем это требуется для .выполнения его основной функции — обеспечения включения основного участка. В результате значительно увеличивается токовая . нагрузка вспомогательного участка, часто превышающая допустимую величину.

Целью изобретения является повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу включения тиристора с основныи и вспомогательным катодными змиттерами, заключающемуЗО ся в том, что подают импульс тока

983930 управления на, управляющий электрод тиристора, импульс тока управления заканчивают в момент дости>кения током нагрузки значения тока включения в области основного катодного эмиттера. 5

На фиг. I,изобра>кены процессы, происходящие в тиристоре с регенеративным управЛением при его включении; ,на фиг. 2 — эпюры токов, протекающих в тиристоре с регенеративным управ- 1(1 лением при его включении.

При подаче на управляющий электрод 1 (фиг. 1) отпирающего импульса тока управления ly сначала происходит переключение в проводящее состоя-15 ние.только вспомогательного участка, образованного слоями 2-4 и вспомогательным катодным эмиттером 5. Возникающий при этом ток 11 является током управления для основного участка >0 (и полностью течет через катод б вспомогательного, участка),i образованного слоями 2-4 и основным катодным эмиттером 5, стимулируя его включение. Под действием этого тока возникает напря- у5 жение между катодом б вспомогательного участка и катодом 8 основного участка, причем его полярность противо. —, положна полярности сигнала управления и является запирающей для вспомога- 30 тельного участка. По мере нарастания тока чере з вспомогатель ный участок (фиг, 2) растет и указанное напряжение, уменьшая ток управления 1 > . Когда оно превысит напряжение источника

9 питания в цепи управления, часть тока нагрузки 11,, создает в этой цепи отрицатель нйй ток 1>, ослабляющий положительнун> обратную связь по току во вспомогательном участке и способствующий его выключению. 40

Таким образом время возникновения и амплитуда обратного тока в цепи управления, определяющего величину тока нагрузки через вспомогательный участок, зависят от наличия в этой 45 цепи сигнала управления от внешнего источника 9. Сигнал управления в цепи управляющего электрода 1 имеет длительность t и исчезает в момент достижения током I через тиристор 50 тока включения в области основного катодного эмиттера, что практически, учитывая разбросы параметров отдельных тирис торов соотв етс тв ует (20

50Ъ) от амплитудного значения тока

1,(длительность t обычно значительно . короче переднего фронта тока нагруз- ки) тока 1 (по сравнению с аналогичным током при известном способе запуска, показанном штриховой линией), что приводит к уменьшению тока через вспомогательный участок и быстрому его выключению.

Проводят испытания импульсных быстродействующих тиристоров с регенеративным: управлением, переключаемых по известному и предлагаемому способам, в следующем режиме: рабочее напряжение 1000В, ток нагрузки

250 А, di/dtÚ 1000A/ мкс, длительность импульса тока нагрузки О, 5 мкс, частота следования 2000 Гц. Переключение тиристоров осуществляется подачей на управляющий электрод импульсов тока управления длительностью (измеренной на уровне О, 5), равной

1 мкс в известном способе переключения и 0,35 мкс в предлагз.емом способе переключения. Оценка результатов испытаний по количеству отказавших тиристоров (все отказы были вызваны разрушением вспомогательного участка полупроводниковой структуры) показала, что di/dt устойчивость тиристоров с регенеративным управлением переключенных по предлагаемому способу, повысилась вдвое.

Длитель ность. импульса управления для тиристоров, коммутирующих трапецеидальные импульсы тока, при переключении по предлагаемому способу может быть установлена эмпирически, а именно — 0,5 tg + (0,2 — 0,5) где t — норма на время задержки включения тиристора;

t — длительность изменения тока нагрузки в пределах от 10 до 90%.

Формула изобретения

Способ включения тиристора с основньм и вспомогательным катодными эмиттерами, заключающийся в том,.что подают импульс тока управления на управляющий электрод тиристора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, импульс тока управления заканчивают в момент достижения током нагрузки значения тока включения в области основного катодного эмиттера.

Zx Zg

Фиг. 2

Состав итель И. Беляк ов а

Редактор Л.Филиппова Техред 3. Палий Корректор Е. Рошко

Заказ 9950/70 Тираж 721 Поддисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г ° Ужгород, ул.Проектная,4