ті, т.е.:
де ZT (n - 1) - перехідне тепловий опір в момент часу (tn -ti).
Таким чином, інтегральне перевищення температури структури в будь-який момент часу, у тому числі і після впливу імпульсу потужності, знаходиться алгебраїчним складанням температур, викликаних позитивним і негативними імпульсами потужності втрат.
Рис. 3.9 До розрахунку нагріву напівпровідникових приладів методом суперпозиції
4. Розрахунок температури СПП в заданому експлуатаційному режимі
4.1 Розрахункове завдання
Вихідні дані:
Тиристор ТБ153-800
Опір навантаження
R н =2 Ом
Температура навколишнього середовища Т а=25 ° С
Охолоджувач типовий, охолодження примусове, швидкість обдування V=12 м/с
Тиристорний апарат виконаний за схемою рис. 4.1.
Рис. 4.1 Однополюсний тиристорний апарат змінного струму.
Визначити:
Чи можлива перевантаження струмом напівсинусоїдальної форми амплітудою I імп=6 кА, t імп=10 мс (рис. 4.2.).
Якщо ні, то який струм повинен бути в імпульсному режимі.
Рис. 4.2 Експлуатаційний режим роботи апарату.
.2 Розрахунок температури в заданому тривалому режимі
Температура в тривалому режимі
Температура корпусу
Внутрішнє тепловий опір
Сумарні втрати потужності
Чинне значення струму
Середнє значення струму
Даному току відповідає порогове напруга
Диференціальний опір у відкритому стані
Тоді сумарні втрати рівні:
І температура в тривалому режимі
4.3 Розрахунок температури в імпульсному режимі графоаналитическим способом
Якщо імпульсний режим відбувається в тиристорі, який працював у тривалому режимі, то його температура імпульсу дорівнює.
Час імпульсу визначимо з графоаналітичного методу розрахунку температури структури (рис. 4.3).
Замінивши напівсинусоїдальної імпульс прямокутним з тією ж амплітудою, отримуємо час імпульсу.
Перехідний опір пріі при обдуве швидкістю:.
Потужність втрат при імпульсі
Напруга імпульсу визначимо з ріс.13.19 для заданого струму:.
Тоді
Температура при імпульсної навантаженні:
.
Рис. 4.3 Графоаналитический метод розрахунку температури структури.
.4 Оцінка розрахункової температури напівпровідникового приладу в експлуатаційному режимі
Щоб перевантаження була можлива, необхідно, щоб сумарна температура при тривалій і імпульсної навантаженнях була менше допустимої:.
У результаті розрахунку сумарна температура вийшла:. Сумарна температура вийшла менше допустимої, а значить, перевантаження струмом імпульсу можлива.
Висновок
Розвиток надпотужних тиристорів йде по шляху збільшення як робочого струму, так і напруги. Струм підвищується в основному за рахунок збільшення діаметра напівпровідникового елемента, а напруга - за рахунок збільшення чистоти і питомого опору кремнію. Обидва напрямки ставлять важкі завдання перед розробниками і виробниками монокристалічного кремнію. Завдання ці вирішуються досить успішно; в принципі, зараз є комерційно доступним Високочистий матеріал, отриманий бестигельной зонної плавкою, з діаметром порядку 125 мм. Великим кроком вперед став перехід на кремній, легований трансмутаціонним методом в ядерних реакторах, у тому числі енергетичних на атомних електростанціях; цей метод легування забезпечує високу відтворювальної та однорідність питомого опору кремнію. Хороший матеріал дозволяє створити тиристори з дуже високими параметрами: наприклад, у тиристора фірми SPSO на кремнії діаметром 125 мм середній робочий струм більш 5кА і напруга 5кВ, а у тиристора на пластині 53 мм напруга 9 кВ, також було показано, що на кремнії з питомою опором приблизно 2кОм * см можна отримувати pn - переходи з пробивним напругою 25-30 кВ, і це не є межею. Граничні параметри ЗТ дуже високі. Наприклад, потужний ОТО фірми SPCO з діаметром напівпровідникового елемента 100 мм має максимальний замикається струм 3 кА (середній робочий струм 800 А), Заблокований напругу 6 кВ і час запирання 35 мкс. Граничне напруга сучасних IGBT приблизно 3,3 кВ, граничний розмір чіпа 1 * 1 см 2, а струм через нього 100А.
Одна...
