Файл: MU_k_PZ_SE.pdf

11 

7. 

Назовите разновидности высокочастотных силовых диодов и их 

отличия. 

8. 

Устройства и принцип действия обычного(ассиметричного) 

тиристора. 

9. 

Объясните вид выходной ВАХ тиристора. 

10. 

Каково назначение диаграммы управления и как ею 

пользоваться?  

11. 

От чего и как зависит переходный процесс при включении 

тиристора? 

12. 

Как протекает процесс выключения тиристора? 

13. 

Почему напряжение на тиристоре не может нарастать слишком 

быстро? 

14. 

Перечислите основные параметры тиристоров(по току, 

напряжению, динамические и цепи управления) . 

15. 

Какие разновидности тиристоров вы знаете ? Область их 

применения. 

12 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2 

Расчет элементов схем силовых ключей.

1 Общие положения 
Транзисторный  ключ  (ТК)  выполняет  функцию  электронного 

коммутатора  электрической  цепи.  ТК  строятся  на  биполярных  и  полевых 
транзисторах по схемам с общим эмиттером  (истоком).  

На  рис.  5  представлена  электрическая  схема  ТК,  реализованная  на 

биполярном транзисторе  с общим эмиттером.  

Рисунок 5 - Электрическая схема транзисторного ключа 

Коммутирующий транзистор VT1 работает в ключевом режиме. 
При отсутствии входного сигнала управления 





0

U

вх



 транзистор VT1 

закрыт:  ток  в  цепи  базы 

0

I

б



,  ток  коллектора 

0

I

I

á

k









,  а  напряжение 

между коллектором и эмиттером равно напряжению источника питания 

n

E





n

k

k

n

k

E

R

I

E

U









, где 











á

k

I

I

статический коэффициент передачи 

тока базы транзистора VT1.  

При  наличии  сигнала  управления 

вх

U

,  уровень  которого  превышает 

статический  потенциал 

d



  открытого  перехода  эмиттер-база 





d

вх

U





, 

транзистор  VT1  входит  в  режим  насыщения  –  потенциал  коллектора   

k

U

стремится  к  остаточному  напряжению 

ост

U

,  коллекторный  ток  нагрузки 





k

ост

n

k

R

U

E

I





(у биполярных транзисторов 

В

0

,

1

...

1

,

0

U

ост



; для германиевых 

транзисторов 

B

04

...

3

.

0

d





; для кремниевых транзисторов 

B

08

...

6

.

0

d





). 

Таким образом, потенциалы 

вх

U

и 

k

U

 находятся в противофазе: 

0

U

вх



соответствует  сигналу    «логического  «0», 

n

k

E

U



  соответствует  сигналу 

логической «1».  

На рис. 6 показана эквивалентная схема ТК. В этой схеме резистор 

e

r

 в 

эмиттерной  цепи  транзистора  VT1  учитывает  сопротивление  эмиттера 
постоянному току.  

13 

Рисунок 6 - Эквивалентная схема ТК 

Параметр 

e

r

 зависит от абсолютной температуры 

T  и эмиттерного тока 

э

I

: 

э

T

e

I

r





, где 



 



F

RT

e

T

k

T









 – температурный потенциал;  





К

Дж

,

10

381

,

1

k

23







  –  постоянная  Больцмана; 





К

моль

Дж

,

314

,

8

R





  – 

универсальная  газовая  постоянная; 

 

Кл

,

10

602

,

1

e

19







  –  элементарный  заряд 

электрона; 





моль

Кл

,

10

6484

,

9

F

4





 – число Фарадея. 

Резистор 

b

R

ограничивает  ток  базы 

б

I

  и  предотвращает  пробой 

эмиттерного  перехода  транзистора  VT1  входным  сигналом 

вх

U

.  При 

фиксированных  значениях  параметров 

вх

U

, 

б

I

  резистор 

b

R

определяется  из 

второго закона Кирхгофа: 





T

d

б

б

вх

R

I

U













, 





б

T

d

вх

б

I

U

R











. 

2 Цель и программа работы 
Цель работы - ознакомиться с методикой расчета силовых электронных 

ключей. 

Программа работы:  
1. 

Ознакомиться с устройством, назначением и основными 

параметрами силовых электронных ключей. 

2. 

Ознакомиться с основными положениями расчетов элементов 

схем электронных ключей. 

 
3 Методика расчета элементов схемы силового 

электронного ключа 

1. 

Выбор параметров транзистора VT1 (Табл. 1). 

2. 

Расчет статического коэффициента передачи тока эмиттера 

















1

. 

3. 

Расчет требуемого тока коллектора 

k

I

 (тока нагрузки) 





k

ост

n

k

R

U

E

I





. 

4. 

Расчет требуемого тока эмиттера 

э

I

14 





k

э

I

I

. 

5. 

Расчет требуемого тока базы 

б

I

 (тока управления) 





k

б

I

I

. 

6. 

Расчет температурного потенциала 

T





 



F

RT

e

T

k

T









. 

7. 

Расчет сопротивления вывода эмиттера 

e

r

э

T

e

I

r





. 

8. 

Расчет ограничивающего резистора 

á

R





б

T

d

вх

б

I

U

R











. 

9. 

Расчет мощности ограничивающего резистора 

á

R

б

2
б

Rб

R

I

P





. 

10. 

Расчет входного сопротивления транзисторного ключа 

тк

вх

R





e

б

тк
вх

r

1

R

R











. 

Варианты заданий к практическому занятию 
Таблица 1 - Варианты заданий 

№ 

Характеристические параметры  

Вариант

1 

Проводимость транзистора 

«p-n-p» – нечетный; 
«n-p-n» – четный 

2 

Коэффициент передачи тока базы 
транзистора 

 



Выдается 
индивидуально 
преподавателем 

3 

Ток эмиттера транзистора в 
статическом режиме (мА

.

10

-1

) 

Выдается 
индивидуально 
преподавателем  

4 

Остаточное напряжение на 
коллекторе транзистора (В

.

10

-2

) 

Выдается 
индивидуально 
преподавателем 

4 

Температура транзистора (

C

0

) 

две последних  
цифры зачетной 
книжки 

5 

Сопротивление нагрузки (Ом) 

Выдается 
индивидуально 
преподавателем 

6 

Напряжение питания (В

.

10

-1

)

две последних  
цифры зачетной 
книжки 

15 

Контрольные вопросы 

1. 

Что такое ключевой режим и каковы его преимущества? 

2. 

Какие участки ВАХ важны в ключевом режиме? 

3. 

Поясните вид идеальной характеристики транзисторного ключа. 

4. 

Назовите основные параметры транзисторов. 

5. 

Укажите порядок величин основных параметров мощных 

транзисторов. 

6. 

Сравните параметры транзисторов, имеющих различные 

принципы действия. 

7. 

От чего и как зависит переходный процесс при переключении 

транзисторного ключа? 

8. 

Что такое защищѐнный транзисторный ключ?