Бездуговой коммутацией

лектора такое же, как в диоде при обратном включении ( 6.4,а). Все рассмотренные законы распределения носителей действительны только для бездрейфового транзистора, т. ё. при отсутствии в базе электрического поля, способствующего перемещению электронов.

В ряде транзисторов, получаемых при изготовлении методом диффузии, концентрация нескомпенсированных примесей спадает.по направлению от эмиттера к коллектору и возникает поле, способствующее движению неосновных носителей от эмиттера к коллектору. Такие транзисторы называются дрейфовыми, и закон распределения носителей в базе отличается от уравнения (6.3). Это объясняется тем, что для бездрейфового транзистора величина концентрации носителей постоянна, а для дрейфового является функцией от х, что приводит к искажению линейного закона изменения рп (х) ( 6.4, б), так как градиент концентрации носителей вблизи эмиттера уменьшается.

В этом случае ускоряющее поле в базе, созданное неравномерным распределением примесей, исчезает, а диффузионная и дрейфовая составляющие электронного тока становятся примерно одинаковыми. Формула для определения коэффициента переноса при этом совпадает с его выражением для бездрейфового транзистора:

Коэффициент переноса к„ для бездрейфового транзистора определяется известным выражением:

Таким образом, распределение носителей заряда, инжектированных эмиттером в базу бездрейфового транзистора, линейно ( 4.6, б). Этот вывод аналогичен полученному ранее для полупроводникового диода с тонкой базой (см. § 3.5) и, так же как для полупроводникового диода, является лишь предельным случаем. Реальное распределение носителей в базе бездрейфового транзистора отличается от линейного, хотя и незначительно.

Все это не дает возможности распространить на режим насыщения полученные ранее расчетным путем распределения носителей. Поэтому ограничимся качественными характеристиками ( 4.7). Между эмиттером и коллектором распределение носителей определяется соотношениями напряжений на р-га-переходах и напряженностью электрического поля в базе. Для бездрейфового транзистора, если напряжение на коллекторном переходе меньше, чем на эмиттерном, концентрация неосновных носителей заряда у коллектора меньше ( 4.7,6). Из-за рекомбинации в базе закон распределения не вполне линейный.

Для бездрейфового транзистора выражение (4.41) принимает более простой вид:

Общие соотношения, выведенные ранее, позволяют получить все сомножители (4.78) — внутренние параметры транзистора. Для бездрейфового транзистора

Таким образом, сопротивление эмиттера у бездрейфового транзистора меньше, чем у дрейфового, примерно вдвое. Это обусловлено тем, что сопротивление эмиттера в бездрейфовых транзисторах отражает не только изменение тока эмиттера при изменении напряжения, но и учитывает влияние модуляции толщины базы. В дрейфовых транзисторах ток эмиттера в значительной степени определяется электрическим полем; следовательно, роль модуляции толщины базы в данном случае меньше.

Для бездрейфового транзистора

о о р Для бездрейфового транзистора

Одним из перспективных путей повышения эффективности коммутации силовых цепей, позволяющим исключить возникновение дуги отключения или ограничить время ее горения, является использование силовых полупроводниковых приборов. Во многих странах и у нас в СССР ведутся работы по созданию коммутационных аппаратов на базе тиристоров и симисторов, однако до настоящего времени такие аппараты имеют ограниченное применение. Основными факторами, препятствующими широкому применению указанных аппаратов, даже при низком напряжении, являются высокая стоимость, значительные габариты, отсутствие видимого разрыва цепи, чувствительность к перегрузкам, скорости нарастания тока и напряжения. Подробно этот вопрос рассмотрен в разделе 4. Более приемлемыми для сильноточных аппаратов признаны устройства с бездуговой коммутацией, основанные на использовании механических контактов и тиристоров или механических синхронизирующих устройств, контактов и неуправляемых диодов.

Особо следует отметить применение для контакторов переменного тока системы бездуговой коммутации (см. 6-28), что во много раз (до десяти и более) повышает износостойкость контактов. Так, в контакторах с бездуговой коммутацией (шунтирование контактов тиристорами) в режимах коммутаций, соответствующих категориям применения АС-3 и АС-4, достигается коммутационная износостойкость контактов не менее 5 млн. циклов, в то время как у контакторов с электромагнитным гашением она составляет 0,5 млн. циклов. В режимах коммутаций номинальных токов коммутационная износостойкость контактов равна механической износостойкости контакторов и достигает 10—15 млн. циклов.

г — схема контактора с бездуговой коммутацией

Принципиальная электрическая схема контактора с бездуговой коммутацией на напряжение 1140 В [37] приведена на 16-9. Контактор имеет три основных контакта 1, 2, 3 к соответствующие дугогасительные контакты 1.1 и 1.2, 2.1, 3.1 и 3.2 с синхронизирующими катушками и диодами, обеспечивающими бездуговое отключение (подробно см. § 6-11, 6-29).

Особо следует отметить применение для контакторов переменного тока системы бездуговой коммутации (см. 6-25), что во много раз (до десяти и более) повышает износостойкость контактов. Так, в контакторах серии КТ-6000 с бездуговой коммутацией (шунтирование контактов тиристорами) в режимах нормальных коммутаций, соответствующих категориям применения А3 и А4, достигается коммутационная износостойкость контактов не менее 5 млн. циклов, в то время как у контакторов с электромагнитным гашением она составляет 0,5 млн. циклов. В режимах

полюсов 1—5 (основная модификация — 3), с замыкающими и смешанными контактами. Частота включений до 1200 в час. а с электромагнитными системами постоянного тока — до 2000 при ПВ = 40% для категорий применения А3 и А4. Механическая износостойкость при вращении на цапфах — 10— 15 млн. циклов для контакторов до 250 А и 5 млн. циклов для больших токов. Коммутационная износостойкость для разных модификаций и категорий применения — 0,5 — 5 млн. циклов, а у контакторов с бездуговой коммутацией — до 10—15 млн. циклов. Контакторы со смешанными контактами, выполняемые с вращением в подшипниках скольжения, имеют механическую износостойкость 1,2 млн. циклов, коммутационную — 0,25 млн. циклов.

Коммутационные аппараты. Контакторы с бездуговой коммутацией (гибридные). Модификацией контакторов серии КТ600, КТП6000 и КТ7000 являются контакторы переменного тока 380 и 660 В на 100, 160 и 250 А гибридного исполнения с бездуговой коммутацией серии КТ60 и КТП60, в которых сочетаются контактные и полупроводниковые элементы ( 7.5).

7,5. Контакторы электромагнитные переменного тока серии КТ60 и КТП60 (гибридные) с бездуговой коммутацией:

Контакторы с бездуговой коммутацией выпускаются также серии МК2 на 380 и 660 В на ток 63 А.

ременного тока напряжением до 660 В, частотой 50 и 60 Гц. В зависимости от номинального тока выпускаются контакторы семи модификаций на токи от 63 до 1000 А. В контакторах указанных серий осуществляется бездутовая коммутация шунтированием главных контактов тиристорами на период коммутации, благодаря чему электрическая дуга не возникает. Отсутствие дуги при отключении контактором силовых цепей значительно повышает надежность работы контакторов, электрическую износостойкость, взры-вобезопасность, резко уменьшает потери энергии в контакторе. Электрическая износостойкость контакторов с бездуговой коммутацией при категории основного применения АС-3, АС-4 до 5 млн циклов, а обычных — 0,1...0,5 млн циклов, причем номинальный рабочий ток контакторов с бездуговой коммутацией составляет 60% номинального тока контактора, а не 40%, как у обычных контакторов.