4.2.7 Запираемые тиристоры

Тиристоры являются наиболее мощными электронными ключами, используемыми для коммутации высоковольтных и сильноточных (сильнотоковых) цепей. Однако они имеют существенный недостаток – неполную управляемость, которая проявляется в том, что для их выключения необходимо создать условия снижения прямого тока до нуля. Это во многих случаях ограничивает и усложняет использование тиристоров. Для устранения этого недостатка разработаны тиристоры, запираемые сигналом по управляющему электроду G (УЭ). Такие тиристоры называют запираемыми (GTO – Gate turn-off thyristor) или двухоперационными. Запираемые тиристоры (ЗТ) имеют четырехслойную р-п-р-п структуру, но в то же время обладают рядом существенных конструктивных особенностей, придающих им принципиально отличное от традиционных тиристоров – свойство полной управляемости. Статическая ВАХ запираемых тиристоров в прямом направлении идентична ВАХ обычных тиристоров. Однако блокировать большие обратные напряжения ЗТ обычно не способен и часто соединяется со встречно-параллельно включенным диодом. Кроме того, для ЗТ характерны значительные падения прямого напряжения. Для выключения ЗТ необходимо подать в цепь управляющего электрода мощный импульс отрицательного тока (примерно 1:5 по отношению к значению прямого выключаемого тока), но короткой длительности (10-100 мкс).

Запираемые тиристоры также имеют более низкие значения предельных напряжений и токов (примерно на 20-30 %) по сравнению с обычными тиристорами.

Основные типы тиристоров

Кроме запираемых тиристоров разработана широкая гамма тиристоров различных типов, отличающихся быстродействием, процессами управления, направлением токов в проводящем состоянии и т.д. Среди них следует отметить следующие типы:

• тиристор-диод, который эквивалентен тиристору со встречно-параллельно включенным диодом (рис. 4.2.10,a);

• диодный тиристор (динистор), переходящий в проводящее состояние при превышении определённого уровня напряжения, приложенного между А и К (рис. 4.2.10,b);

• запираемый тиристор (рис. 4.2.10,c);

• симметричный тиристор или симмистор, который эквивалентен двум встречно-параллельно включенным тиристорам (рис. 4.2.10,d);

• быстродействующий инверторный тиристор (время выключения 5-50 мкс);

• тиристор с полевым управлением по управляющему электроду, например, на основе комбинации МОП-транзистора с тиристором;

• оптотиристор, управляемый световым потоком.

Рис. 4.2.10. Условно-графическое обозначение тиристоров:

a) – тиристор-диод; b)– диодный тиристор (динистор);

c)– запираемый тиристор; d)- симистор