Способ включения тиристора Советский патент 1982 года по МПК H02M1/02 

(54) СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ ТИРИСТОРА

Изобретение относится к полупровод ник овьм приборам: тиристорам, в частности к способам переключения быстродействующих импульсных тиристоров с регенеративным управлением.

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

Известен способ включения таких тиристоров, заключающийся в подаче на управляющий электрод импульса тока управления, приводящего к протеканию через тиристор тока нагрузки, причем первоначально включается вспомогательный участок полупроводниковой 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 полупроводниковой структуры ( 0,5 МКС и 1 мкс).

Однако известный способ включения снижает надежность и часто приводит к отказам тиристоров с регенеративным управлением, особенно при эксплуатации с высокими значениями скорости нарастания анодного тока (di/dt), вследствие повреждения (прожога) тиристорной структуры в области вспомогательного участка, вызывае10мого его токовой перегрузкой в процессе включения. Это объясняется тем, что когда длительность импульса тока управления велика и превышает время, необходимое для включения основного

15 участка, вспомогательный участок проводит ток более длительное время, чем это требуется для .выполнения его основной функции - обеспечения включения основного участка. В результа20те значительно увеличивается токовая нагрузка вспомогательного участка, часто превышакедая допустимую величину.

Целью изобретения является повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу включения тиристора с основным и вспомогательным катодными эмиттерами, заключающему-

30 ся в том, что подают импульс тока управления на.управлягаций электрод тиристора, импульс тока управления заканчивают в момент достижения током нагрузки значения тока включения в области основного катодного эмитте ра. На фиг, 1. изображены процессы, происходящие в тиристоре с регенеративным- управлением при его включении ша фиг. 2 - эпюры токов, протекаклдих в тиристоре с регенеративным управлением при его включении. При подаче на управляющий электрод 1 (фиг. 1) отпирающего импульса тока управления 1 сначала происходит переключение в проводящее состоя ние . только вспомогательного участка, образованного слоями 2-4 и вспомогательным катодным эмиттером 5, Возникакадий при этом.ток 1ц является током управления для основного участка (и полностью течет через катод 6 всп могательного .участка) ,i образованного слоями 2-4 и основным катодным эмитт ром 5, стимулируя его включение. Под действием этого тока возникает напря жение между катодом 6 вспомогательно го участка и катодом 8 основного уча тка, причем его полярность противо- , гюложна -полярности сигнала управлени и является запирающ€;й для вспомогательного участка. По мере нарастания тока через вспомогательный участок (фиг, 2) растет и указанное напряжение, уменьшая ток управления 1 . Ко да оно превысит напряжение источника 9 питания в цепи управления, часть тока нагрузки 1ц создает в этой цепи отрицательный ток l. , ослабляющий положительную обратную связь по току во вспомогательном участке и способствующий его выключению. Таким образом время возникновения и амплитуда обратного тока в цепи уп равления, определяющего величину тока нагрузки через вспомогательный участок, зависят от наличия в этой цепи сигнала управлб ния от внешнего источника 9, Сигнал управлениями цепи управляющего электрода 1 имеет длительность и исчезает в моментдостижения током 1 через тиристор тока включения в области основного катодного эмиттера, что практически, учитывая разбросй параметров отдельHfcox тиристоров соответствует (20 50%) от амплитудного эначения тока 1ц ,(длительность сигнала управления в соответствии с известным спо собом переключения показана штриховой линией), Исчезновение сигнала управления длительностью t- на этапе нарастания тока нагрузки приводит к более раннему и резкому возрастанию (так как длительность заднего фро.нта импульса 1v обычно значительно короче переднего фронта тока нагрузт ки) тока l-j. (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/clt 1000А/ мкс, длительность импульса тока нагрузки 0,5 мкс, частота следования 2000 Гц. Переключение тиристоров осущес.твляется подачей на управляющий электрод импульсов тока управления длительностью t., (измеренной на уровне 0,5), равной 1 мкс в известном способе переключения и 0,35 мкс впредлагаемом 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. Длительность, импульса управления для тиристоров, коммутирующих трапе- . цеидальные импульсы тока, при переключении по предлагаемому способу может быть установлена эмпирически, а именно t 0,5 t + (0,2 - 0,5) , , где t - норма на время задержки включения тиристора t.4. - длительность изменения тока нагрузки в пределах от 10 до 90%. Формула изобретения Способ включения тиристора с основным и вспомогательным катодными эмиттерами, заключающийся в том,, что подают имцульс тока управления на управляющий электрод тиристора, о т личающийс я тем, что, с целью повышения надежности, импульс тока управления заканчивают в момент достижения током нагрузки значения тока включения в области основного катодного эмиттера.

J /

9 . + 1