Versuchsanleitung

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Praktikum Elektronische Bauelemente
Versuchsanleitung und Messprotokoll
Versuch 8: Thyristor
1

1 Teilversuch (1): Thyristor BRY55-60
1.1 Messung der Strom-Spannungs-Charakteristik der Steuerstrecke
220V
0...30V
b)
A
Th1
R1
G
R4
K
A
A
1 kΩ 220 Ω
Ust
V
Abbildung 1: Schaltung für Messung der Strom-Spannungs-Charakteristik
a) ohne Laststrom (IL = 0)
U
0...30V
220V
(Schaltung siehe Abbildung 1, Laststromkreis unterbrochen) Messen Sie die pn-Diode
des Steuerstromkreises (Gate-Kathode) ohne Lastkreis (UAK = 0 V).
Zeichnen Sie die Kennlinie in die vorgesehenen Diagramme (Strom in linearem
und logarithmischen Maßstab).
Ist[ mA] 0 5 · 10 −3 0.01 0.05 0.1 0.5 1.0 2.5
Ust[ V]
Ist[ mA] 5.0 7.5 10 15 20 25 30 –
Ust[ V]
b) mit Laststrom (IL = 100 mA)
(Schaltung siehe Abbildung 1 b) )
Lastkreis (Verbindung b) schließen, Th1 mit Steuerstrom zünden, Laststrom
IL = 100 mA über Spannung des Netzteiles einstellen. Zeichnen Sie die Kennlinie
in die vorgesehenen Diagramme (Strom in linearem und logarithmischen
Maßstab).
2
Ist[ mA] 0 0.2 0.5 1.0 5.0 10 20 30
Ust[ V]

Ist [ mA]
35
30
25
20
15
10
5
0
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Ust [ V]
Abbildung 2: Steuerkennlinie
3

4
Ist [ mA]
100
50
20
10
5
2
1
0.5
0.2
0.1
0.05
0.02
0.01
0.005
0.002
0.001
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Ust [ V]
Abbildung 3: Steuerkennlinie in Log-Darstellung

220V
0...30V
R2
100 kΩ
A
Ust
V
G
A
K
Th1
V
UBT
R4
220 Ω
Abbildung 4: Schaltung zur Messung der Zündkennlinie
1.2 Messung der Zündkennlinie
a) Nullkippspannung
0..400V
220V
Bestimmen Sie die Nullkippspannung UBT0 (Ist = 0 durch Abklemmen des
Gates). Falls die Spannung des Netzteiles (Umax =500 V) nicht ausreicht um
den Thyristor zu zünden, fragen Sie Ihren BetreuerIn nach Abhilfe.
UBT0 =
b) Bestimmung der Zündkennlinie
Weiter soll die Zündkennlinie Ist = f(UBT) und Ust = f(UBT) bestimmt werden
(Schaltung siehe Abbildung 4). Vorgehen: R1 =100 kΩ, Ist auf gewünschten
Wert einstellen, Anodenspannung über Netzteil langsam erhöhen bis der Thyristor
zündet und den letzten Wert vor dem Zünden in die Tabelle eintragen;
nach der Messung Thyristor sofort durch Zurückdrehen der Anodenspannung
löschen. ACHTUNG: Die Zündspannung können im Bereich mehrerer hundert
Volt liegen.
Beim Messen besonders vorsichtig sein!
ISt[ µA] 2 4 6 8 10
U[ V]
USt[ mV]
5

6
Ist [ µA]
USt [ mV]
14
12
10
8
6
4
2
0
700
650
600
550
500
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
UBT [ V]
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
UBT [ V]
Abbildung 5: ISt = f(UBT) oben, USt = f(UBT) unten.

S1
R6
220 Ω
G
A
K
Th2
V
A
R5
27 Ω
S2
15V
220V
0...30V
Abbildung 6: Schaltung zur Messung der Durchlasskennlinie
2 Teilversuch (2): Thyristor BSTC3146M
2.1 Messung der Durchlasskennlinie
(Schaltung siehe Abbildung 6)
a) Bestimmen Sie Haltestrom und Haltespannung des Thyristors
• Durch Taste S1 bei 5 V Prüfling zünden (Netzteil auf 5 V stellen).
• Spannung langsam verringern bis der Thyristor gerade in den Blockierzustand
kippt.
UH = IH =
b) Durchlasskennlinie
Es soll die Durchlasskennlinie des Thyristors bestimmt und eine Ersatzkennlinie
gefunden werden. Für Ströme über 300 mA nimmt die Schleusenspannung
US ab, der differentielle Widerstand dagegen zu. Deshalb ist es sinnvoll folgendermaßen
vorzugehen: Beginnend bei niedrigen Strömen die Thyristorspannung
schnell ablesen und anschließend sofort den neuen Stromwert einstellen; Stromkreis
durch Schalter S2 unterbrechen und ca. 1 min warten; drücken der Taste
S1 und Einschalten von S2, S1 lösen und messen (ohne Drücken von S1 zeigt
das Voltmeter „Überlauf“, da der Thyristor blockiert!).
I[ mA] 25 50 75 100 150 200 300 400 500 600
U[ mV]
Zeichnen Sie die Kennlinie und tragen Sie die Ersatzgerade
UF = US + Rdiff ·IF für Ityp = 200 mA
7

8
I [ mA]
700
600
500
400
300
200
100
0
700 750 800 850 900 950 1000
U [ mV]
IH
Abbildung 7: Flusskennlinie
IF
3ITyp
ITyp
UH US
Abbildung 8: Konstruktionsvorschrift für Durchlasskennlinie.
UF

D2
R6
100 Ω
G
A
R5
K
37 Ω
Th2
R7
10 Ω
C1
A
K
Triggerung
R4
220 Ω
ThH
G
R6
100 Ω
Abbildung 9: Schaltung zur Bestimmung der Freiwerdezeit
D1
S
220V
0..30V
in die gemessene Kennlinie ein. Die Konstruktionsvorschrift geht aus der Grafik
in Abbildung 8 hervor. Ersatzkennlinie in algebraischer Form:
UF = US + Rdiff ·IF =
2.2 Bestimmung der Freiwerdezeit tq
Die Schaltung finden Sie in Abbildung 9. Folgende Beschreibung geht davon aus,
dass nach dem Anlegen der Betriebsspannung an die Schaltung der Prüfling Th2
und der Hilfsthyristor ThH zunächst blockiert sind.
Nach dem Zünden von Th2 durch Drücken der Taste D2 liegt der Kommutierungskondensator
C1 über Th2 auf Massepotential und wird über R4 = 220 Ω
auf die Betriebsspannung U = 15 V aufgeladen. Bei anschließender Zündung des
Hilfsthyristors ThH durch D1 liegt die Kondensatorspannung gegen den Laststrom
des Prüflings, sodass dessen Strom auf Null absinkt und ein Rückstrom
iR fließt. Nun beginnt über R5 eine Umladung des Kondensators bis wiederum
die Spannung U am Prüfling liegt.
Die Freiwerdezeit ist die Zeit zwischen dem Nulldurchgang des Stromes und
der wiederkehrenden Anodenspannung. Für kleine Sperrverzögerungszeiten ist
sie durch die Nulldurchgänge der Anodenspannung gegeben, was bei den beschriebenen
Messverfahren genutzt wird. Verkleinert man den Kondensator C1
(und damit die Anstiegszeitkonstante der wiederkehrenden Anodenspannung)
so weit, dass der Prüfling gerade noch gelöscht wird, so kann aus den eingestellten
Verhältnissen die Freiwerdezeit ermittelt werden.
Um den relativ kurzzeitigen Vorgang ( µs) am Oszilloskop in einem stehenden
Bild darstellen zu können, sind die Tasten D1, D2 durch periodisch geschaltete
Relais ersetzt.
9

a)
Stellen Sie den Kondensator C1 so ein, dass der Prüfling Th2 gerade noch gelöscht
wird, d.h. die Spannung an Th2 wird periodisch zwischen U und einer
Restspannung geschaltet. Für den Fall, dass Th2 durchgeschaltet bleibt, ist der
Stromkreis durch Schalter S sofort zu unterbrechen (Schutz vor Stromüberlastung
von Th2).
b)
Bestimmen Sie die Freiwerdezeit am Oszillographen.
Freiwerdezeit tq = bei C1 =
c)
Skizzieren Sie den Spannungsverlauf.
10
Abbildung 10: Zeitlicher Spannungsverlauf