Техника сильных токов

Вентильный эффект

Электрический вентиль может быть представлен, как ключ, замыкающийся при одной полярности напряжения, приложенного к нему, и размыкающегося при другой. В идеальном вентиле проводимость при одном направлении бесконечна, а при другом равна нулю. Однако, в реальности сопротивление приборов, которые используются в качестве вентилей может быть конечным или зависеть от напряжения на них и проходящего электрического тока. Данная особенность является причиной широкого использования вентилей в качестве коммутации электрических цепей, преобразования сигналов, в качестве выпрямительных устройств и т.п. Самыми распространенными примерами электрических вентилей являются:

• Тиристоры.
• Диоды.
• Ртутные вентили.
• Стабилитроны.

Вентильный эффект возможен на границе электролита и металла, металла в вакууме, на границе металла и газа, на границе полупроводника и металла, а также на границе двух полупроводников с различными примесями. Вентили могут неуправляемые и управляемые. В неуправляемых вентилях управляющий электрод отсутствует и поэтому их перевод в состояние с высокой проводимостью в состояние с низкой проводимостью происходит за счет подачи напряжения на вентиль, которое превышает напряжение включения. В управляемых вентилях проводимость изменяется в момент подачи сигнала управления. Примером управляемого вентиля является тиристор, а неуправляемого выпрямительный диод. Характеристиками электрического вентиля являются масса и габариты, время восстановления, обратное пробивное напряжение, время включения, рабочее напряжение, прямое падение напряжения, мощность и сила выпрямленного тока.

В большинстве случаев электрические вентили используются в процессе преобразования электроэнергии в устройствах малой мощности, таких как радиоприемные. Ионные вентили применяются в на линиях постоянного тока, в мощных энергетических установках и т.п. В защитной аппаратуре и автоматике, сигнализации, а также в средствах вычислительной техники вентили используются для стабилизации параметров и в качестве формирующих составляющих для реализации логических функций. В сверхвысокочастотной технике и различных радиоустройствах электрический вентиль используется в качестве выпрямителей или детекторов.

Элементная база силовой электроники, силовые модули

Элементы силовой электроники делятся на две группы:

1. Силовые полупроводниковые приборы. К данной группе относятся диоды Зенера, стабилитроны, силовые диоды, диоды Шоттки, силовые дискретные транзисторы, динисторы, симисторы, силовые модули на основе тиристорно-диодных матриц и IGBT.
2. Интегральные микросхемы силовой электроники. К данной группе относятся драйверы управления IGBT и MOSFET, силовые микросхемы для автомобильной электроники, интегральные микросхемы для управления осветительным оборудованием, интегральные микросхемы управления коллекторными, вентильными, шаговыми электрическими двигателями, а также микросхемы источников питания, импульсных стабилизаторов, линейных стабилизаторов и т.п.

Силовые модули делятся на специализированные и универсальные. Силовые интегрированные универсальные на основе IGBT используются системах управления электрическим приводом в одно- или трехфазных электрических сетях. Они могут состоять из: выпрямительных мостов, в которых содержится от двух до семи модулей IGBT, чопперов (прерывателей) и мощных пусковых термических резисторов. На базе данных силовых модулей создаются разнообразные модификации систем управления. В большинстве случаев специализированные силовые модули проектируются и разрабатываются на очень большую мощность, поэтому имеют сложную внутреннюю организацию. Так, например, стандартный инвертор типа 8 К/Р применяется в гибридном или электрическом автотранспорте ведущих мировых - производителей автомобильной техники. В его состав входят силовая секция, датчики тока, датчики температуры, датчики напряжения, радиатор жидкостного охлаждения, фильтр электромагнитных помех, а также перепрограммируемый сигнальный цифровой микропроцессор. Одной из разновидностей специализированных силовых модулей являются модули, которые выполняются в виде последовательного соединения двух IGBT. Такие модули предназначены для использования в системах управления импульсных источников вторичного питания сверхбольшой мощности, электрических приводов и т.п.