Ćwiczenie nr 72 Badanie tyrystora 1. Cel ćwiczenia Celem

Ćwiczenie nr 72
Badanie tyrystora
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie parametrów tyrystora oraz jego charakterystyk
i sposobów sterowania nim.
2. Dane znamionowe
Przed przystąpieniem do wykonywania ćwiczenia zapoznać się z instrukcją oraz
odczytać i zanotować w protokole dane znamionowe elementów układu pomiarowego oraz
zakresy pomiarowe przyrządów i sprzętu pomiarowego.
3. Zagadnienia wprowadzające
Tyrystor jest to element półprzewodnikowy o strukturze czterowarstwowej typu
NPNP z trzema końcówkami: anodą (A), katodą (K) i bramką (G). Element ten do chwili
doprowadzenia do bramki impulsu prądu załączającego nie przewodzi prądu elektrycznego
pomimo polaryzacji w kierunku przewodzenia. Zanik prądu bramki nie przerywa przepływu
prądu przez tyrystor - obwód bramkowy służy jedynie do sterowania tyrystorem. Wyłączenie
tyrystora następuje w dwóch przypadkach:
1) poprzez obniżenie napięcia anoda-katoda UAK do poziomu powodującego spadek wartości
prądu płynącego przez tyrystor poniżej wartości prądu podtrzymania IH,
2) poprzez zmianę biegunowości napięcia anoda-katoda UAK.
Podstawową charakterystyką tyrystora jest zależność prądowo-napięciowa, na której
rozróżnia się trzy stany pracy tyrystora: zaworowy, blokowania i przewodzenia. Stan
blokowania i przewodzenia są stanami stabilnymi, natomiast stan o ujemnej rezystancji
dynamicznej jest stanem niestabilnym, w którym tyrystor znajduje się tylko w czasie
przełączania. Z charakterystyki wynika, że im mniejsze jest napięcie anoda-katoda UAK tym
większa musi być wartość prądu bramki, aby nastąpiło przełączenie tyrystora.
Rys. 1. Charakterystyka prądowo-napięciowa tyrystora
4. Program ćwiczenia
4.1. Pomiar prądu przełączającego bramki IGT i napięcia przełączającego UGT.
Zestawić układ pomiarowy jak na rys.2.
Rys. 2. Schemat układu do badania tyrystora.
Zamknąć wyłączniki W1 i W2. Poprzez zmianę napięcia zasilającego UZ1, ustawić
napięcie anoda-katoda, wskazywane przez woltomierz V1, na wartość 12V. Następnie
w sposób płynny zwiększać (począwszy od 0V) napięcie bramki, wskazywane przez
woltomierz V2, do chwili, gdy napięcie anoda-katoda obniży się gwałtownie - będzie to
widoczne na woltomierzu V1 i odpowiada przejściu tyrystora ze stanu blokowania w stan
przewodzenia. Wartość prądu i napięcia w obwodzie bramki odczytane w chwili wyzwolenia
tyrystora stanowią prąd przełączający IGT i napięcie przełączające UGT. Wyniki pomiarów
zamieścić w tabeli 2.
Tabela 1. Wyniki pomiarów parametrów tyrystora.
UGT [V]
IGT [mA]
IH [mA]
4.2. Pomiar prądu podtrzymania IH.
Pomiary przeprowadzić w układzie jak na rys. 2. Tyrystor wprowadzić w stan
przewodzenia w sposób opisany w pkt. 4.1, a następnie rozewrzeć obwód bramki poprzez
otwarcie wyłącznika W2. Poprzez zmianę napięcia zasilającego UZ1, stopniowo zmniejszać
wartość prądu anodowego IA płynącego przez tyrystor. Prąd ten należy zmniejszać do chwili,
gdy tyrystor przejdzie w stan blokowania, co można poznać po gwałtownym spadku wartości
prądu anodowego IA (prawie do 0mA), wskazywanej przez miliamperomierz mA1. Wartość
prądu anodowego IA w chwili poprzedzającej wyłączenie tyrystora jest prądem podtrzymania
IH. Wyznaczoną wartość prądu IH wpisać do tabeli 1.
4.3. Wyznaczanie charakterystyki prądowo-napięciowej bramki.
Wyznaczanie charakterystyki prądowo-napięciowej bramki przeprowadza się
w układzie jak na rys. 2, przy odłączonym obwodzie anodowym (wyłącznik W 1 otwarty).
Po zamknięciu wyłącznika W2, należy stopniowo zwiększać wartość napięcia zasilającego
UZ2, obserwując jednocześnie wskazanie woltomierza V2 i miliamperomierza mA2.
Woltomierz wskazuje wartość napięcia UG w obwodzie bramki (tzn. między bramką a katodą
tyrystora), a miliamperomierz wskazuje wartość prądu IG płynącego w obwodzie bramki.
Podczas pomiarów nie można przekroczyć dopuszczalnych wartości parametrów obwodu
bramki (najczęściej prąd IG poniżej 400mA, napięcie UG poniżej 1,2V). Wyniki pomiarów
zestawić w tabeli 2. Na podstawie uzyskanych wyników sporządzić na papierze
milimetrowym charakterystykę prądowo-napięciową bramki tyrystora IG=f(UG).
Tabela 2. Wyniki uzyskane podczas wyznaczania charakterystyki IG=f(UG).
UG [V]
IG [mA]
5. Zagadnienia sprawdzające
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Omów budowę tyrystora i jego najważniejsze właściwości.
Omów przebieg charakterystyki prądowo-napięciowej tyrystora.
Omów wpływ prądu bramki na charakterystykę prądowo-napięciową tyrystora.
Co to jest charakterystyka prądowo-napięciowa bramki tyrystora?
W jaki sposób można wyłączyć tyrystor?
Podaj przykłady zastosowania tyrystora.
Podaj przykłady praktycznych układów wyzwalania i wyłączania tyrystora.