Полупроводниковые приборы — их применение в наше время

Полупроводниковые приборы большой мощности находят самое широкое применение в силовых преобразователях. Силовой преобразователь – это устройство, которое преобразует электродвижущую силу, получаемую от внешнего источника, к тому виду, который более всего подходит для ваших целей. Например, преобразование переменного трёхфазного тока в однофазный большего напряжения или мощности, или в постоянный ток. Иногда силовые преобразователи используют для получения специфических характеристик по току и напряжению.

На транспорте силовые полупроводниковые приборы используют, в основном, для выпрямления тока. Применение таких выпрямителей в электровозах позволяет существенно экономить как электроэнергию, так и расходные материалы. Например, эти приборы позволяют производить реверс электроэнергии в сеть при торможении, и в значительной степени сокращают износ тормозных колодок.

Обычное выходное напряжение для этих преобразователей – 1570 вольт на постоянном токе. Входное напряжение – 220 вольт между нулевым и фазным проводом, или 380 между соседними фазами, стандартное напряжение бытовой электросети.

Кроме этого, на железной дороге широко используют полупроводниковые преобразователи напряжения 1570 вольт, которое используется при работе электродвигателей, в токи других характеристик, которые используются для работы внутренних систем электровоза. В зависимости от назначения системы, для её питания может понадобиться напряжение от 24 до 380 вольт, как переменного, так и постоянного тока. Для этих систем характерны меньшие значения по току, чем для питания основного двигателя электровоза.

В зависимости от разработанной электрической схемы устройства, для преобразования электродвижущей силы используются различные полупроводниковые приборы. Главным образом – диоды и тиристоры. Ввиду больших мощностей, используются электронные приборы повышенной мощности, соединённые в большие электрические схемы. Сравнительно редко используют высокочастотные полупроводниковые приборы – в основном, диоды и тиристоры, используемые в преобразователях ЭДС, рассчитаны на работу с токами частотой не более 600 Гц.

Диод – это полупроводниковый прибор, который имеет разную проводимость, в зависимости от направления тока, который через него проходит. Проводимость диода может изменяться от почти полного «закрытия» электрической цепи в одном направлении до незначительного изменения проводимости. Также имеется ряд других характеристик. Например, время «срабатывания» диода, его вольт-амперная характеристика в обоих направлениях проводимости, и характеристики работы диода в зависимости от температуры.

Тиристор – полупроводниковый прибор, проводимость которого может регулироваться в зависимости от управляющего напряжения. В отличие от транзисторов, тиристор имеет только два активных состояния – закрытое и открытое. В закрытом состоянии он работает, как диод, а в открытом – практически беспрепятственно пропускает ток в обоих направлениях. Тиристоры также имеют ряд характеристик.