Вишневский А.И., Руденко В.С, Платонов А.П.
Силовые ионные и полупроводниковые приборы
Рецензенты: кафедра промышленной электроники Московского энергетического института (зав. кафедрой проф. И. Л. Каганов); доц. Ю. А. Быстрое (Ленинградский электротехнический институт)
Вишневский А. И., Руденко В. С, Платонов А. П. Силовые ионные и полупроводниковые приборы. Учебное пособие для вузов. Под редакцией В. С. Руденко. Москва, Высшая школа, 1975.
В книге рассматриваются: физика полупроводников и физические процессы в силовых полупроводниковых приборах, их основные характеристики, параметры, конструкции и основы технологии; основные вопросы надежности и теплоотвода. а также вопросы моделирования режимов работы силовых полупроводниковых приборов; схемы управления силовых полупроводниковых приборов и преобразовательных устройств; схемы последовательного и параллельного соединения тиристоров, а также схемы импульсных устройств иа тиристорах. Приводятся основные типы новых силовых высоковольтных ионных приборов с объяснением происходящих в них физических процессов, конструктивные особенности и основные области применения силовых ионных приборов. Дается технико-экономическое обоснование эффективности применения силовых приборов в устройствах преобразовательной техники.
© Издательство «Высшая школа», 1975 г.
Содержание книги
Силовые ионные и полупроводниковые приборы
Предисловие
Глава 1. Силовые вентили
§ 1.1. Электропроводность полупроводников
§ 1.2. Электронно-дырочный переход
§ 1.3. Теория выпрямления, р-n-перехода
§ 1.4. n-p-переход
§ 1.5. Силовые кремниевые вентили
§ 1.6. Специальные типы вентилей
Глава 2. Силовые транзисторы
§ 2.1. Принцип действия транзистора
§ 2.2. Работа транзистора в ключевом режиме
§ 2.3. Переходные процессы в транзисторах
§ 2.4. Нагрузочная способность транзисторов
§ 2.5. Эксплуатационные особенности силовых транзисторов
Глава 3. Тиристоры
§ 3.1. Принцип действия тиристора
§ 3.2. Вольт-амперная характеристика тиристора
§ 3.3. Переходные процессы в тиристорах
Глава 4. Разновидности тиристоров
§ 4.1. Двухпроводящие диодные тиристоры
§ 4.2. Обращенные тиристоры
§ 4.3. Тиристоры с управляющим инжектирующим переходом
§ 4.4. Двухпроводящие триодные тиристоры
§ 4.5. Лавинные тиристоры
§ 4.6. Двухоперационные тиристоры
§ 4.7. Быстродействующие силовые тиристоры
§ 4.8. Фототиристоры
§ 4.9. Тетродные тиристоры
§ 4.10. Пленарные тиристоры
Глава 5. Характеристики и параметры силовых полупроводниковых приборов
§5.1. Вольт-амперные характеристики, силовых полупроводниковых приборов
§ 5.2. Характеристики и параметры цепи управления
§ 5.3. Время включения тиристоров
§ 5.4. Время выключения тиристоров
§ 5.5. Допустимая скорость нарастания прямого тока
§ 5.6. Допустимая скорость нарастания прямого напряжения
§ 5.7. Тепловые характеристики и параметры силовых полупроводниковых приборов
§ 5.8. Нагрузочная способность силовых полупроводниковых приборов
§ 5.9. Надежность силовых полупроводниковых приборов
§5.10. Защита силовых полупроводниковых приборов
Глава 6. Технология изготовления и конструкции силовых полупроводниковых приборов
§ 6.1. Материалы, применяемые для производства силовых полупроводниковых приборов
§ 6.2. Технологические методы получения силовых полупроводниковых приборов
§ 6.3. Технология изготовления силовых вентилей
§ 6.4. Технология изготовления силовых транзисторов
§ 6.5. Технология изготовления силовых тиристоров
§ 6.6. Шунтирование эмиттерных переходов
§ 6.7. Принципы конструирования силовых полупроводниковых приборов
§ 6.8. Циклостойкость силовых полупроводниковых приборов
§ 6.9. Методы охлаждения и конструкции охладителей силовых полупроводниковых приборов
§ 6.10. Моделирование тепловых режимов
Глава 7. Силовые ионные приборы
§ 7.1. Вентильные безнакальные газотроны тлеющего разряда
§ 7.2. Высоковольтные секционированные газотроны с накаленным катодом
§ 7.3. Мощные высоковольтные импульсные тиратроны с накаленным катодом
§ 7.4. Мощные экзитроны
§ 7.5. Мощные игнитроны
§ 7.6. Особенности устройства и принцип действия мощных высоковольтных ртутных вентилей
§ 7.7. Высоковольтные газоразрядные приборы со скрещенными электрическими и магнитными полями
Глава 8. Система управления силовыми приборами преобразовательных устройств
§8.1. Требования, предъявлемые к системам управления силовыми приборами
§ 8.2. Электронные системы импульсно-фазового управления выпрямительными устройствами
§ 8.3. Системы управления автономными инверторами и преобразователями частоты
§ 8.4. Основные узлы систем управления
§ 8.5. Системы управления на интегральных схемах
Глава 9. Последовательное и параллельное соединение вентилей
§ 9.1. Последовательное соединение тиристоров
§ 9.2. Системы управления последовательно соединенными тиристорами
§ 9.3. Параллельное соединение тиристоров
§ 9.4. Системы управления параллельно соединенными тиристорами
Глава 10. Применение тиристоров в импульсных устройствах
§ 10.1. Ключи постоянного тока
§ 10.2. Триггеры на тиристорах
§ 10.3. Импульсные преобразователи постоянного напряжения
§ 10.4. Счетчики на тиристорах
§ 10.5. Мультивибраторы
§ 10.6. Радиочастотные помехи
Глава 11. Технико-экономическая эффективность силовых приборов преобразовательных устройств
§ 11.1. Выходное действие и техническая отдача силовых приборов
§ 11.2. Система частных технико-экономических показателей силовых приборов
11.3. Технико-экоиомическаяэффективностьсиловыхприборов
11.4. Расчетный технико-экономический выбор силовых приборов
Литература
Приложения
ПРЕДИСЛОВИЕ
Современные устройства энергетической электроники, осуществляющие разнообразные преобразования параметров электрической энергии, включают в себя в качестве основных элементов силовые полупроводниковые приборы-. Силовые ионные приборы применяются значительно реже, только в специфических областях техники. Поэтому основное внимание в книге уделяется силовым полупроводниковым приборам.
Развитие силовых полупроводниковых приборов складывается из двух направлений:
а) совершенствования технологических способов изготовления приборов с целью улучшения их технико-экономических и эксплуатационных показателей;
б) разработки принципиально новых приборов.
Особое внимание уделяется разработке и совершенствованию мощных приборов, работающих как переключатели электрического тока (тиристоры, силовые транзисторы). Такие приборы при незначительных внутренних потерях могут управлять огромными мощностями, подводимыми к нагрузке, что открывает широкие перспективы их применения в различных областях техники, где требуется высокоэффективное регулирование режимов работы потребителя.
В результате совершенствования силовых полупроводниковых приборов непрерывно улучшаются их статические и динамические параметры, расширяется диапазон допустимых рабочих температур, улучшаются частотные свойства, методы теплосъема с р-n-переходов и т. д.
В последние годы в СССР и за рубежом проводятся работы по созданию двухоперационных тиристоров. Отечественной промышленностью разработаны и выпускаются серийно двухопе-рационные тиристоры на средние значения анодного тока до 2 А и рабочие напряжения 200 н- 300 В. Коэффициент усиления по запиранию таких тиристоров невысок, что не позволяет значительно поднять уровень отключаемых токов.
Перспективны разработки новых мощных транзисторов, нашедших применение в низковольтных схемах автономных инверторов. В таких схемах при постоянном напряжении источников питания 12-=-24 В и ниже транзистор экономически выгоднее тиристора, так как, работая в режиме переключения мощности он обладает очень малым падением напряжения.
Параметры силовых транзисторов непрерывно улучшаются и поэтому они представляют серьезную конкуренцию для тиристоров в низковольтных устройствах, работающих при высоких скоростях переключения.
Перспективны также разработки миниатюрных блоков на основе интегральных схем или дискретных элементов, собранных в одном корпусе и выполняющих функции преобразователей определенного назначения, что повышает надежность и уменьшает стоимость устройства.
Силовые полупроводниковые приборы, обладая рядом преимуществ, вытеснили из многих областей техники силовые ионные приборы. Однако в технике высоких напряжений силовые ионные приборы по-прежнему находят применение. Технико-экономические расчеты показывают, что при высоких напряжениях, исчисляемых сотнями киловольт, целесообразнее использовать ионные приборы. Поэтому совершенствование существующих и создание новых типов ионных приборов весьма актуально.
Разработка новых силовых приборов как полупроводниковых, так и ионных, а также глубокое изучение их физических свойств с учетом работы в различных эксплуатационных режимах способствуют созданию высокоэффективных устройств энергетической электроники.
Книга написана на основе лекций, читаемых авторами в Киевском политехническом институте по силовым полупроводниковым и ионным приборам для студентов специальности «Промышленная электроника».
Авторы считают своим приятным долгом выразить глубокую признательность кафедре промышленной электроники Московского энергетического института, возглавляемой проф. И. Л. Ка-гановым, зав. кафедрой рентгеновских и электроннолучевых приборов Ленинградского электротехнического института доц. Ю. А. Быстрову за ряд ценных замечаний и пожеланий, высказанных при рецензировании рукописи.
Авторы
Скачать книгу "Силовые ионные и полупроводниковые приборы". Москва, Высшая школа, 1975
|
