В настоящее время, в период широкого развития электронной аппаратуры в различных областях автоматики, радиоэлектроники, вычислительной техники и электроснабжения широко применяются нелинейные резистивные цепи. Неуправляемый полупроводниковый диод, как элемент электрической цепи, представляет собой нелинейное несимметричное активное сопротивление, величина его зависит от полярности и величины приложенного к нему потенциала.

Довольно часто, при рассмотрении работы схем выпрямителей, в которых, как правило, используются диоды, пользуются термином «идеальный диод», под этим понятием подразумевается некое несимметричное сопротивление, величина которого в положительном направлении тока равна нулю, а в противоположном направлении равна бесконечности 1.

Рис. 1. Вольт-амперная характеристика

ВАХ диода можно получить экспериментально или по справочным данным для данного полупроводникового элемента. При аналитическом исследовании схем с вентилями важной задачей является выбор аппроксимирующей функции нелинейного элемента. ВАХ прямого тока полупроводникового диода можно описать функцией вида (рис.1). Здесь, а — коэффициент аппроксимирующей функции, который определяется по методу выбранных точек. Учитывая ВАХ диода, типа Д226 для выбранной точки М имеем, а = 0,41 2.

Предположим, что диод с последовательно соединенным сопротивлением R (рис.2. а) подключается к сети с напряжением

По второму закону Кирхгофа

Учитывая аппроксимирующую функцию можно написать:

После некоторых преобразований получаем следующее уравнение:

откуда

Здесь знак минус, перед радикалом учитывает, что при напряжении

u = 0 ток также будет равен нулю.

На основе уравнения (4) с использованием ЭВМ вычислен и построен график изменения тока в функции времени. На рис.2 б, представлены эти зависимости при различных значениях нагрузочного сопротивления R для входного напряжения.

Предложенная методика позволяет производить анализ установившихся режимов и переходных процессов в цепи при различных параметрах.

u = 100 sint.

Тиристорные полупроводниковые цепи имеют два устойчивых электрических состояния (открытое и закрытое), обладает высоким быстродействием и может коммутировать большие нагрузочные токи. Основным свойством тиристора является возможность задержки момента его отпирания при наличии на нем прямого напряжения. Это свойство тиристора позволяет создавать устройства с регулированием значения выходного напряжения.

С помощью управляющего тока можно управлять моментом включения тиристора. Ток во включенном состоянии тиристора протекает и после снятия тока управления. Отключить анодный ток и восстановить выключенное состояние тиристора, в том числе можно путем снижения тока в полупроводниковом приборе ниже критической величины.

Для тиристоров, так же, как и для диодов существует понятие «идеальный тиристор». Поэтому можно полагать, что сопротивление идеального тиристора в обратном направлении, а также и в прямом закрытом состоянии равно бесконечности. В открытом состоянии прямое сопротивление идеального тиристора равно нулю.

Способ переключения тиристоров током управляющего электрода имеет большое значение. Во-первых, он позволяет за счет управляющего сигнала включать тиристор при различных значениях анодного напряжения. Во-вторых, этот способ дает возможность коммутировать большие токи маломощным управляющим сигналом.

Второй исследуется схема, состоящая из последовательно соединенных тиристора и активного сопротивления (рис. 3б), которая подключена к источнику переменного напряжения.

Рис. 3. а) ВАХ тиристора; б) тиристорно-резистивная цепь

Ток в цепи протекает только тогда, когда открыт тиристор. Это возможно при определенных значениях напряжения источника и тока управления тиристора (рис. 3а). Для указанной схемы, когда U U_вкл и I_у  I_{у мин} наблюдается скачкообразное открытие тиристора с углом включения, равным 90^о.

С целью анализа работы рассмотренной цепи, следует воспользоваться нагрузочной характеристикой и характеристикой тиристора. Аналитическое выражение нагрузочной характеристики можно получить на основании второго закона Кирхгофа.

Уравнение (5) прямой линии, отсекающей на осях координат отрезки при и I = U_вх / R_наг при (рис. 4а). Точки пересечения нагрузочных линий с характеристикой тиристора определяют режимы работы цепи [3].

Для изображения нагрузочной прямой и вольтамперной характеристики, рассмотрим режим работы тиристора типа КУ 202К при активной нагрузке 820 Ом. При отсутствии управляющего сигнала тиристор блокирован в обоих направлениях и находится под действием напряжения источника. Когда напряжение источника достигает определенной величины, тиристор включается в момент /2 (рис. 4б). При этом напряжение на сопротивлении изменится скачком до амплитудного значения переменного напряжения. Так, напряжение на тиристоре в момент включения изменяется скачком почти до нуля. Длительность прохожнения тока через тиристор и напряжение на сопротивлении нагрузки составляет четверть периода. Значения токов определяется по следующим формулам:

в нашем случае для ^о

Действующее значение тока:

для получим,

Таким образом, рассмотренную полупроводниковую резестивную цепь можно анализировать с использованием характеристики тиристора и нагрузочных линий: вольт-амперная характеристика; графики изменения тока; формы кривых напряжения и тока нагрузки.

Литература:

1. Усманов Э. Г., Абдураимов Э. Х., Каримов Р. Ч. Ночизиқли электр занжирида динамик жараёнларнинг тахлили // Вестник ТашГТУ. — Ташкент- 2010. № 1–2. 72–75 б.
2. Усманов Э. Г., Абдураимов Э. Х., Каримов Р. Ч. Анализ диодных резистивных цепей //Вестник ТГТУ. — Тошкент, 2012. № 3–4, С.48–51.
3. Абдураимов Э. Х. ва бошқалар. Электр таъминоти тизимида куч тиристорларини бошқаришда оптоэлектронли резистив занжирларни ишлатиш //ТошДТУ Хабарлари. -Тошкент, 2015. № 2. 103 -108 б.