Любой, кто сталкивался с мощными диодами в металлостеклянном корпусе (Д242, Д246, Д214, Д215 и т.п.) и тиристорами КУ202, КУ201 знает странное отличие в их цоколевке. Несмотря на то, что и диод, и тиристор выполнены в корпусе одного типа, у первого к корпусу подключен катод, а у второго анод.
Что это, особенности технологии или причина в чем-то другом? В этой статье мы немного порассуждаем на эту тему.
Различная цоколевка – исключение?
Для начала разберемся, действительно ли разная цоколевка у приборов в корпусе одного типа является исключением и большой редкостью. Оказывается, нет. Даже абсолютно одинаковые по назначению и характеристикам полупроводники могут чудить с цоколевкой. К примеру, диоды серии ZQ, используемые в выпрямителях автомобильных генераторов, выпускаются в абсолютно одинаковых корпусах, но у одних на корпусе анод, а у других катод.
Почему так получилось? Взглянем на трехфазный выпрямитель, который используется в подавляющем большинстве автомобильных генераторов.
Как видно из схемы, три диода моста соединяются анодами, а три катодами. Поскольку мост должен работать с большими токами, полупроводники необходимо установить на радиаторы. Если взять 3 диода с катодом, а три с анодом на корпусе, то для охлаждения всего моста понадобится всего два радиатора, причем никаких изолирующих прокладок, ухудшающих теплообмен, не потребуется.
Разбираем генератор и видим именно такое решение. Полупроводники сгруппированы по три (на фото по 4), каждая группа запрессована в свой радиатор, изолированный от собрата. Автомобилисты такие сборки называют «подковами».
На нижней «подкове» диоды с катодом на корпусе, на верхней – с анодом
«Подковы» кроме охлаждения своей группы диодов, исполняют роль мощных токопроводов, избавляя нас от лишних контактов и толстых проводов.
Идем дальше и после небольших поисков находим комплект диодов серии RSK для генераторов общего назначения Stamford. В генераторе они расположены на таких же, как и в автомобилях «подковах», поскольку половина из них имеет анод на корпусе, а вторая половина - катод.
Вернемся к нашим тиристорам
Итак, если сильно надо и удобно, то поменять местами выводы анода и катода можно, и никакая технология изготовления полупроводников этому, похоже, не мешает. Но в чем удобство «перевернутых» выводов анода и катода у тиристоров? Для начала вспомним, для чего эти тиристоры предназначались. Где их использовали именно в промышленности, а не в радиолюбительских самоделках? Основное их назначение – коммутация нагрузки.
Причем коммутация в цепях не постоянного или переменного, а однополярного пульсирующего тока, поскольку серии КУ202 и КУ201 незапираемые. Если ток через открытый полупроводник выше тока удержания, то закрыть его можно только разрывом цепи. Таким образом, устройство управления на тиристоре чаще всего выглядело следующим образом:
Для того, чтобы подать переменное напряжение на нагрузку, достаточно подать на управляющий электрод напряжение соответствующей полярности. А закроется ключ сразу же после снятия сигнала управления и окончания текущей полуволны, протекающей через кристалл тиристора.
Но при чем тут анод на корпусе? А при том же, что и в случае с выпрямительными диодами. Тиристор можно посадить на общий радиатор с двумя диодами. И только ради этого стоит производить тиристоры с «неправильными» выводами? Почему бы и нет? Ведь производят «неправильные» выпрямительные диоды для тех же генераторов.
Для сотни-другой каких-нибудь станков или щитов управления это, конечно, несерьезно. Но в масштабах страны, особенно когда основное назначение, а значит, схема включения тиристора известны, это очень даже рентабельно. А Советский Союз, что о нем ни говорят, рентабельностью не пренебрегал. Сказал заказчик – делай катод сверху, значит, будет сверху. Особенно если заказчик – военная промышленность.
Конечно, все вышесказанное – всего лишь версия. Возможно, «перепутанные» выводы у тиристоров – действительно издержки технологии полупроводников многопереходной структуры. Но версия, согласитесь, весьма правдоподобная.