Классификация тиристоров: 5.1.    Классификация тиристоров | Электротехника

Содержание

Тиристоры. Определение, Назначение. Классификации.

Тиристоры

1. Определение, назначение и классификации

Тиристор – полупроводниковый прибор, имеющий три и более p-n-перехода, используемый для электронного переключения. Особенность – то, что его ВАХ имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Материал – кремний. Применяется тиристор в качестве электронного ключа и используется для регулирования мощностью. Регулирование заключается как во включении и отключении мощности нагрузки, так и для изменения величины этой мощности.

В зависимости от числа выводов могут быть:

1) динистор (тиристор без токоуправления),

2) тринистор (тиристор с токоуправлением).

Каждый из этих тиристоров может быть симметричным (симистор) и несимметричным.

2. Транзисторы без токоуправления (динисторы)

Динистор имеет четырехслойную структуру, три pn перехода и два вывода: анод и катод.

 

 

 

 

 

При U>0 к П1 и П3 прикладывается прямое напряжение и они открыты, а к переходу П2 – прикладывается обратное – он закрыт. Ток через тиристор мал и определяется обратным током перехода П2.

Если увеличить E, то первоначально ток тиристора изменяется незначительно, но потом решающую роль начинает играть ударная ионизация. Происходит пробой перехода П2. Напряжение на тиристоре, соответствующее этому переходу называется напряжением переключения . Обратный переход начинает резко возрастать, а значит возрастает и ток. С ростом тока растет и падение напряжения , вследствие чего напряжение на тиристоре резко падает, достигая некоторого значения. В дальнейшем при росте тока под действием источника напряжения на тиристоре возрастает незначительно. Переход тиристора из состояния, когда ток через него почти не протекает (закрытое состояние) в состояние, когда ток резко возрастает (открытое состояние) происходит быстро и соответствующий ему процесс является неустойчивым.

ВАХ, описывающая работу тиристора:

I – тиристор закрыт (откл)

II – переход из закрытого в открытое состояния

III – тиристор открыт (вкл)

В исходное тиристор можно вернуть, отключив источник, то есть сделав напряжение равным нулю.

При противоположной полярности источника несимметричный динистор тока не пропускает.

3. Тринистор. Тиристор с токоуправлением

Тринистор имеет четырехслойную структуру, три p-n-перехода и три вывода: анод, катод, управляющий электрод. Управляющий электрод может подключаться к любому из средних слоев.

 

 

 

 

 

УЭ – управляющий электрод (управление по катоду).

Управляющий электрод предназначен для того, чтобы изменить напряжение тиристоров . При подаче управляющего тока к переходу П3 прикладывается дополнительно прямое напряжение. Ток управления добавляется к току перехода П3, а следовательно, и к току перехода П2.

Общий ток тиристора возрастает, и он переключается при меньших значениях напряжений. Изменяя величину токоуправления можно изменить напряжение переключения тиристора.

 

 

 

 

В системах управления часто используются тиристорные приводы. В этом случае тиристоры открываются по сигналу управления, который представляется в виде коротко временного импульса тока. Этим импульсом тиристор открывается, а изменение напряжения включения тиристора производится за счет изменения времени управляющего импульса. То есть управление тиристором производится не величиной тока, а временем его поступления. Такие системы регулирования называются системами импульсно-фазового управления (СИФУ).

4. Симисторы

Симистор – тиристор, который переключается из закрытого состояния в открытое как в прямом, таки в обратном направлении. Он имеет симметричную ВАХ и применяется для переключения в цепях переменного тока. Структура симистора достаточно сложная, например, симметричный динистор имеет 5 слоев и 4 перехода, симметричный тиристор – 6 и более слоев и более 5 переходов.

ВАХ симметричного динистора:

 

5. Тиристоры Назначение и классификация

Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.

Это определило его название – “thyra” по гречески “дверь”. Тиристор подобно двери открывается, пропуская электрический ток, и закрывается, преграждая путь току. Тиристоры используются в цепях электропитания устройств связи и энергетики, в качестве регуляторов.

Применение тиристоров на электроподвижном составе и тяговых подстанциях позволило осуществлять плавное регулирование выпрямленного тока, инвертирование тока, а также выполнять ряд других функций.

Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществляется внешним воздействием на прибор. К числу факторов, наиболее широко используемых для отпирания тиристоров, относится воздействие напряжением (током) или светом (фототиристоры).

По своей структуре тиристоры отличаются от биполярных транзисторов тем, что у них вместо трех – четыре (или более) полупроводниковых слоя, в которых проводимость последовательно чередуется.

Существует много разновидностей тиристоров (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Классификация тиристоров

Основными типами являются диодные и триодные тиристоры.

Диодные и триодные тиристоры

В диодных тиристорах (динисторах) переход прибора из закрытого состояния в открытое связан с тем, что напряжение между анодом и катодом достигает некоторой граничной величины – напряжения включения (Uвкл), являющейся параметром прибора.

В триодных тиристорах (тринисторах) управление состоянием прибора производится по цепи третьего – управляющего электрода.

Устройство тиристора с управляющим электродом показано на рис. 7.2. Тиристор имеет структуру p1-n1-p2-n2 c тремя p-n-переходами (П1— П3).

Рис. 7.2. Устройство тиристора с управляющим электродом

Исходным материалом для изготовления тиристора является кремниевая пластина n-типа. Сначала путем диффузии акцепторной примеси с обеих сторон создают транзисторную структуру p1-n1-p2. Затем, после локальной обработки поверхности слоя p2, вносят донорную примесь в этот слой для получения четвертого n

2-слоя.

Рассмотрим структурную схему тиристора при приложении напряжений обратной и прямой полярности и его ВАХ (рис. 7.3, 7.4).

Рассмотрим обратную ветвь вольт-амперной характеристики тиристора, которая снимается при токе управления Iу = 0. Обратному напряжению соответствует полярность, указанная на рис. 7.3 без скобок. При приложении обратного напряжения Uобр переходы П1 и П3 закрыты, П2 – открыт. Падение напряжения на переходе П2 мало, поэтому можно предположить, что обратное напряжение U

обр распределяется равномерно между переходами П1 и П3.

Рис. 7.3. Вольт-амперная характеристика тиристора

Рис. 7.4. Структурная схема тиристора при приложении напряжений

обратной и прямой полярности

При изготовлении тиристоров концентрация примесей в слоях p2 и n2 делается намного выше концентрации примесей в слоях p1 и n1, поэтому переход П3 получается узким. С приложением обратного напряжения переход П3 вступает в режим электрического пробоя при напряжении, меньшем рабочего напряжения тиристора, то есть обратное напряжение приложено по существу к переходу П

1.

Обратная ветвь ВАХ тиристора представляет собой обратную ветвь ВАХ перехода П1 или диода (рис. 7.3). Именно на переходе П1 решается задача получения лавинной характеристики для защиты тиристора от перенапряжений (создание лавинного тиристора).

Рассмотрим прямую ветвь ВАХ. При приложении прямого напряжения переходы П1 и П3 открыты, переход П2 закрыт.

Рассмотрим работу тиристора при токе управления Iу = 0. Этот режим соответствует работе тиристора в режиме динистора.

Для рассмотрения принципа работы тиристора воспользуемся двухтранзисторной аналогией. На рис. 7.4 можно представить структуру p1-n1-p2 в виде транзистора VT1, а структуру n2-p2-n1 в виде транзистора VT2. При этом переходы П1 и П3 будут являться эмиттерными переходами двух транзисторов, а переход П2 будет являться общим коллекторным переходом для обоих транзисторов. Через эмиттерные переходы транзисторов VT1 и VT2 будут протекать токи Iэ1 и Iэ2, а коэффициенты передачи этих токов – α1 и α2.

Из-за большого сопротивления перехода П2 тиристор находится в закрытом состоянии.

Чтобы открыть тиристор необходимо сбалансировать потенциальный барьер на границе слоев n1 и p2. Под действием прямых напряжений через эмиттерные переходы (П1 и П3) происходит инжекция основных носителей заряда в соответствующие базы транзисторов n1 и p2. В транзисторе VT2 электроны из эмиттера (слой n2) переходят в базу (слой p2), где становятся неосновными носителями. Часть этих электронов рекомбинирует в базе, а остальные переходят на коллектор n1, где создается избыточный отрицательный заряд. Аналогично дырки создают в слое p2 избыточный положительный заряд.

Однако, за счет обратного напряжения на переходе П2 в области n1 имеется положительный заряд, а в области p2 – отрицательный, образующие потенциальный барьер. Избыточные электроны в слое n1 и дырки в слое p2, накапливаясь, создают свое электрическое поле, которое снижает потенциальный барьер. Чем больше напряжение Uпр, тем больше это поле, и в результате оно может полностью компенсировать потенциальный барьер, при этом Uпр достигнет значения напряжения включения Uвкл. Ток тиристора резко возрастет, тиристор откроется, его ВАХ будет идентична ВАХ диода. Сопротивление перехода П2 станет незначительным (как у переходов П1 и П3). На рис. 7.3 значение напряжения включения Uвкл соответствует значению в точке а.

Процесс скачкообразного переключения тиристора из закрытого состояния в открытое можно еще весьма просто объяснить математически.

Коллекторные токи транзисторов VT1 и VT2 определяются следующим образом:

Iк1 = 1Iэ1;

Iк2 = 2Iэ2. (7.1)

Через коллекторный переход течет еще обратный ток этого перехода – Iко – тепловой ток. Таким образом, результирующий ток коллекторного перехода будет равен:

Iкол = Iк1 + Iк2 + Iко = 1Iэ1 + 2Iэ2 + Iко. (7.2)

Все переходы в тиристоре соединены последовательно и тиристор имеет два силовых вывода, поэтому результирующий ток будет равен:

IА = Iк = Iэ1 = Iэ2. (7.3)

Из выражения (7.2) с учетом (7.3) можно определить ток анода:

. (7.4)

При малых токах 1 и 2 значительно меньше единицы и сумма их также меньше единицы. Тогда в соответствии с выражением (7.4) ток IА получается сравнительно небольшим. С увеличением тока 1 и 2 растут, и это приводит к возрастанию тока IА. При некотором токе, являющимся током включения Iвкл, сумма 1 + 2 становится равной единице и ток IА возрос бы до бесконечности, если бы его не ограничивало сопротивление нагрузки Rн (участок б-в на рис. 7.3). Именно такое стремление тока IА неограниченно возрастать указывает на скачкообразное нарастание тока, то есть на отпирание тиристора.

При отсутствии тока управления Iу тиристор будет всегда открываться при напряжении включения Uвкл (точка а на рис. 7.3), но он неуправляем, т.е. работает в режиме динистора.

В ряде случаев динистор используется в электрических цепях в качестве разрядника, например для защиты вентильных обмоток преобразовательных трансформаторов электроподвижного состава. Работа его заключается в следующем: при возникновении перенапряжения и соответствующем пробое динистора вентильная обмотка преобразовательного трансформатора закорачивается, но аварийное перенапряжение при этом не пропускается на нагрузку.

Недостатком динисторов является большое значение напряжения включения Uвкл при протекании больших токов.

Создав третий электрод можно управлять моментом открытия тиристора. Такой тиристор (трехэлектродный) называется тринистором.

С увеличением напряжения управления + Uупр возрастает значение тока управления Iу. Ток управления приводит к движению электронов из области n2 в область p2. Для области p2 электроны – неосновные носители заряда, для них поле перехода П2 действует втягивающее (экстракция). Эти электроны усиливают компенсацию объемного положительного заряда и тиристор открывается при значении прямого напряжения Uпр меньшем, чем значение напряжения включения Uвкл. У тиристора растет значение 2, сумма 1 + 2 стремится к единице при напряжении Uпр < Uвкл. Значения тока Iу – единицы миллиампер, при этом значения тока IА достигает десятков и сотен ампер. На рис. 7.3 точки г, д, е, ж соответствуют различным сочетаниям значений Uвкл и Iу (Uвкл1 и Iу1; Uвкл2 и Iу2 и т.д.). Существует значение тока управления, при котором тиристор открывается сразу – ток управления спрямления. При этом ВАХ тиристора вырождается в ВАХ диода.

Тиристор – частично управляемый вентиль, так как можно управлять только моментом его открытия, тиристор не может закрыться при уменьшении Iу, а закроется при условии, что ток анода IА будет меньше тока удержания Iуд.

Тиристор: принцип действия. Классификация тиристоров

Принцип работы тиристоров основывается на основе полупроводникового кристалла (электронного ключа) с тремя или более p-n переходами. Элемент имеет две устойчивых позиции: состояние низкой или высокой проводимости. Под воздействием контрольного сигнала прибор приводится в проводящее воздействие. Другими словами – он включает цепь. Для ее активации необходимо создать подходящие условия, обеспечивающие снижение основного тока до нулевой отметки.

Описание

На пальцах принцип работы тиристора можно объяснить следующим образом: ключи проводят ток исключительно в прямом направлении. А в закрытом положении он выдерживает также и обратное напряжение. Структура приспособления имеет четыре слоя и три вывода:

  1. А (анод).
  2. К (катод).
  3. У (управляющий электрод).

Мощные электронные ключи оснащены различными амперными и вольтажными параметрами, которые влияют на работоспособность и состояние элемента. Тиристоры способны функционировать при значениях до пяти тысяч вольт, 5000 А, если частота не превышает 1000 Гц.

Коммутация

Принцип работы тиристора позволяет работать ему в двух коммутирующих диапазонах:

  1. Естественной коммутации. Она возникает при работе прибора в схеме переменного тока. Происходит данный процесс, когда ток снижается до нулевой позиции.
  2. Принудительной коммутации. Этот процесс может осуществляться несколькими способами в зависимости от схемы, используемой разработчиком.

Стандартным видом принудительной коммутации является подключение заряженного конденсатора. В такой цепи при нагрузке происходят колебания тока.

Способы выключения и включения

Принцип работы тиристора позволяет использовать несколько способов принудительной коммутации. Среди них:

  1. Использование конденсатора с обратной полярностью. Он может активироваться в цепи при помощи вспомогательного элемента. Затем производится разряд на основной тиристор, в результате чего ток, направленный навстречу прямому напряжению, будет обеспечивать его снижение вплоть до нулевой позиции. Происходит выключение прибора, что обусловлено его характерными особенностями.
  2. Подключение LC-цепочек. Они разряжаются с колебаниями, обеспечивая встречу рабочего и разрядного тока. После их уравновешивания тиристор выключается. В итоговой фазе ток из колебательной цепи перемещается через тиристор в полупроводниковый диод. Во время этого процесса к прибору применяется определенное напряжение, равное по модулю аналогичному показателю на диоде.

Принцип работы тиристора в цепях постоянного тока

Стандартный прибор активируется посредством подачи тока на контрольный вывод. Он должен быть положительным по отношению к катоду. Течение переходных потоков зависит от вида нагрузки, ее амплитуды и скорости нагнетания импульсного тока. Кроме того, имеет значение температурный режим полупроводникового кристалла, а также приложенное напряжение в схемах тиристоров. Параметры схемы непосредственно зависят от типа используемого полупроводника.

В цепи размещения тиристора не допускается интенсивное нарастание скорости повышения напряжения. Достигается такое значение, которое обеспечивает самопроизвольную деактивацию прибора, даже без наличия сигнала в системе управления. При этом синхронно должен поддерживаться высокий показатель характеристики блока управления.

Переменная цепь: принцип действия тиристоров

Принцип работы элемента в этом случае позволяет осуществить следующие действия:

  1. Активировать или разорвать электрическую цепь с активной или резистивной нагрузкой.
  2. Корректировать рабочий и средний показатель тока, дающего нагрузку. Это возможно благодаря регулировке пика подачи управления.
  3. Поскольку тиристоры проводят ток в одном направлении, в переменных цепях потребуется использование встречно-параллельного включения. Рабочее и среднее значение напряжения может варьироваться по причине изменения сигнала подачи на прибор. В любом случае мощность элемента должна соответствовать предъявляемым параметрам.

Фазовая и широтно-импульсная модуляция

Способы включения тиристоров также предусматривают фазовое управление. При этом выполняется регулировка нагрузки путем корректировки фазовых углов. Искусственно коммутирование доступно произвести посредством применения специальных цепей либо полностью запираемых аналогов. Таким способом изготавливают преимущественно тиристоры на зарядные устройства с возможностью регулировки силы тока соответственно заряду аккумулятора.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) работает следующим образом:

  • При открытии тиристора подается сигнал контроля.
  • При этом переходы находятся открытыми, а на нагрузочной части появляется определенное напряжение.
  • В период закрытия элемента сигнал управления не транслируется, что обеспечивает остановку подачи тока через прибор.

Стоит отметить, что при фазовом контроле кривая тока не является синусоидальной, выполняется трансформация формы сигнала напряжения. При этом намечается нарушение функционирования потребляющих элементов, которые восприимчивы к помехам высоких частот. Изменить величину на требуемый показатель позволяет специальный регулятор.

Разновидности

Существует несколько типов тиристоров (принцип работы для «чайников» рассмотрен выше). Используются они в зарядных устройствах, переключателях, регуляторах уровня громкости. Выделяют следующие модификации:

  • Оптотиристор. Использует в цепи полупроводник, особо чувствительный к свету. Управляется прибор путем подачи светового потока.
  • Тиристор-диод. Оснащен активным параллельно подключенным диодом.
  • Динистор. Может трансформироваться в режим полной проводимости (при превышении номинального показателя напряжения).
  • Симистор. Состоит из пары тиристоров, имеющих встречное параллельное включение.
  • Инверторный тиристор. Отличается высокой коммутативной скоростью до 50 мкс.
  • Элементы с полевым транзистором. Работают по типу металло-оксидных полупроводников.

Характеристики

Рассмотрим параметры и принцип работы тиристора КУ202Н:

  • Предельное напряжение – 400 В.
  • Постоянный/повторяющийся импульсный ток – 30/10 А.
  • Напряжение в открытом режиме – 1,5 В.
  • Показатель рабочего постоянного тока – 4 мА.
  • Отпирающий ток на контрольном блоке – 200 мА.
  • Максимальная нарастающая скорость в закрытом положении – 5 В/мкс.
  • Период включения/выключения – 10/100 мкс.

Работает прибор по стандартной схеме для запирающихся тиристоров. Его аналоги: 1Н4202, ВТХ32 С100, КУМ202М.

Конструкция

Четырехслойная конфигурация тиристоров отличает их от аналогов полной управляемостью элемента. Амперный и вольтажный показатель при прямом направлении тока схож с параметрами обычных тиристоров. Однако рассматриваемые приборы способны пропускать существенное напряжение. Опции блокировки обратных больших напряжений у запираемых элементов не предусмотрены. В связи с этим требуется его агрегация со встречным параллельным диодом-полупроводником.

Существенное падение прямых напряжений является основной отличительной особенностью запираемого тиристора. Для его отключения необходимо выполнить подачу мощного импульсного тока на управляющий вывод. При этом длительность импульса должна быть максимально низкой (от 10 до 100 мкс). Отрицательное соотношение с прямым током составляет пропорцию 1/5. Итоговая разница предельного напряжения рассматриваемого прибора на 25% меньше, чем у обычного аналога.

В заключение

Нами были рассмотрена классификация тиристоров и их особенности. Можно сделать следующий вывод: данные приспособления представляют собой приборы, относящиеся критично к скоростям нарастания прямого напряжения и силы тока. Для тиристоров характерно протекание обратных токов, позволяющих быстро понизить значение в цепи до нулевой отметки. Для защиты элементов следует применять различные схемы, дающие возможность предохранить блок от высоких напряжений в динамическом режиме.

Тиристоры. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Тиристоры — это разновидность полупроводниковых приборов. Они предназначены для регулирования и коммутации больших токов. Тиристор позволяет коммутировать электрическую цепь при подаче на него управляющего сигнала. Это делает его похожим на транзистор.

Как правило, тиристор имеет три вывода, один из которых управляющий, а два других образуют путь для протекания тока. Как мы знаем, транзистор открывается пропорционально величине управляющего тока. Чем он больше, тем больше открывается транзистор, и наоборот. А у тиристора все устроено иначе. Он открывается полностью, скачкообразно. И что самое интересное, не закрывается даже при отсутствии управляющего сигнала.

Принцип действия

Работа тиристора по следующей простой схеме.

К аноду тиристора подключается лампочка или светодиод, а к ней подсоединяется плюсовой вывод источника питания через выключатель К2. Катод тиристора подключен к минусу питания. После включения цепи на тиристор подается напряжение, однако светодиод не горит.

Если нажать на кнопку К1, ток через резистор поступит на управляющий электрод, и светодиод начал светиться. Часто на схемах его обозначают буквой «G», что обозначает gate, или по-русски затвор (управляющий вывод).

Резистор ограничивает ток управляющего вывода. Минимальный ток срабатывания данного рассматриваемого тиристора составляет 1 мА, а максимально допустимый ток 15 мА. С учетом этого в нашей схеме подобран резистор сопротивлением 1 кОм.

Если снова нажать на кнопку К1, то это не повлияет на тиристор, и ничего не произойдет. Чтобы перевести тиристор в закрытое состояние, нужно отключить питание выключателем К2. Если же снова подать питание, то тиристор вернется в исходное состояние.

Этот полупроводниковый прибор, по сути, представляет собой электронный ключ с фиксацией. Переход в закрытое состояние происходит и тогда, когда напряжение питания на аноде уменьшается до определенного минимума, примерно 0,7 вольта.

Особенности устройства

Фиксация включенного состояния происходит благодаря особенности внутреннего устройства тиристора. Примерная схема выглядит таким образом:

Обычно он представляется в виде двух транзисторов разной структуры, связанных между собой. Опытным путем можно проверить, как работают транзисторы, подключенные по такой схеме. Однако, имеются отличия в вольтамперной характеристике. И еще нужно учитывать, что приборы изначально спроектированы так, чтобы выдерживать большие токи и напряжения. На корпусе большинства таких приборов имеется металлический отвод, на который можно закрепить радиатор для рассеивания тепловой энергии.

Тиристоры выполняются в различных корпусах. Маломощные приборы не имеют теплового отвода. Распространенные отечественные тиристоры выглядят следующим образом. Они имеют массивный металлический корпус и выдерживают большие токи.

Основные параметры тиристоров
  • Максимально допустимый прямой ток. Это максимальное значение тока открытого тиристора. У мощных приборов оно достигает сотен ампер.
  • Максимально допустимый обратный ток.
  • Прямое напряжение. Это падение напряжения при максимальном токе.
  • Обратное напряжение. Это максимально допустимое напряжение на тиристоре в закрытом состоянии, при котором тиристор может работать без нарушения его работоспособности.
  • Напряжение включения. Это минимальное напряжение, приложенное к аноду. Здесь имеется ввиду минимальное напряжение, при котором вообще возможна работа тиристора.
  • Минимальный ток управляющего электрода. Он необходим для включения тиристора.
  • Максимально допустимый ток управления.
  • Максимально допустимая рассеиваемая мощность.
Динамический параметр

Время перехода тиристора из закрытого состояния в открытое при поступлении сигнала.

Виды тиристоров

По способу управления разделяют на:
  • Диодные тиристоры, или по-другому динисторы. Они открываются импульсом высокого напряжения, которое подается на катод и анод.
  • Триодные тиристоры, или тринисторы. Они открываются током управления электродом.
Триодные тиристоры в свою очередь разделяются:
  • Управление катодом – напряжение, образующее ток управления, поступает на электрод управления и катод.
  • Управление анодом – управляющее напряжение подходит на электрод и анод.
Запирание тиристора производится:
  • Уменьшением анодного тока – катод меньше тока удержания.
  • Подачей напряжения запирания на электрод управления.
По обратной проводимости тиристоры делятся:
  • Обратно-проводящие – имеют малое обратное напряжение.
  • Обратно-непроводящие – обратное напряжение равно наибольшему прямому напряжению в закрытом виде.
  • С ненормируемым обратным значением напряжения – изготовители не определяют значение этой величины. Такие приборы применяются в местах, где обратное напряжение исключено.
  • Симистор – пропускает токи в двух направлениях.

Используя симисторы, нужно знать, что они действуют условно симметрично. Основная часть симисторов открывается, когда на электрод управления поступает положительное напряжение по сравнению с катодом, а на аноде может быть любая полярность. Но если на анод приходит отрицательное напряжение, а на электрод управления положительное, то симисторы не открываются, и могут выйти из строя.

По быстродействию разделяют по времени отпирания (включения) и времени запирания (отключения).

Разделение тиристоров по мощности

При действии тиристора в режиме ключа наибольшая мощность коммутируемой нагрузки определяется напряжением на тиристоре в открытом виде при наибольшем токе и наибольшей рассеиваемой мощности.

Действующая величина тока на нагрузку не должна быть выше наибольшей рассеиваемой мощности, разделенной на напряжение в открытом виде.

Простая сигнализация на основе тиристора

На основе тиристора можно сделать простую сигнализацию, которая будет реагировать на свет, издавая звук с помощью пьезоизлучателя. На управляющий вывод тиристора подается ток через фоторезистор и подстроечный резистор. Свет, попадая на фоторезистор, уменьшает его сопротивление. И на управляющий вывод тиристора начинает поступать отпирающий ток, достаточный для его открывания. После этого включается пищалка.

Подстроечный резистор предназначен для того, чтобы настроить чувствительность устройства, то есть, порог срабатывания при облучении светом. Самое интересное, что даже при отсутствии света тиристор продолжает оставаться в открытом состоянии, и сигнализирование не прекращается.

Если напротив светочувствительного элемента установить световой луч так, чтобы он светил немного ниже окошечка, то получится простейший датчик дыма. Дым, попадая между источником и приемником света, будет рассеивать свет, что вызовет запуск сигнализации. Для этого устройства обязательно нужен корпус, для того, чтобы на приемник света не поступал свет от солнца или искусственных источников света.

Открыть тиристор можно и другим способом. Для этого достаточно кратковременно подать небольшое напряжение между управляющим выводом и катодом.

Регулятор мощности на тиристоре

Теперь рассмотрим использование тиристора по прямому назначению. Рассмотрим схему простого тиристорного регулятора мощности, который будет работать от сети переменного тока напряжением 220 вольт. Схема простая и содержит всего пять деталей.

  • Полупроводниковый диод VD.
  • Переменный резистор R1.
  • Постоянный резистор R2.
  • Конденсатор С.
  • Тиристор VS.

Их рекомендованные номинальные значения показаны на схеме. В качестве диода можно использовать КД209, тиристор КУ103В или мощнее. Резисторы желательно использовать мощностью не менее 2 ватт, конденсатор электролитический на напряжение не менее 50 вольт.

Эта схема регулирует лишь один полупериод сетевого напряжения. Если представить, что мы из схемы убрали все элементы, кроме диода, то он будет пропускать только полуволну переменного тока, и на нагрузку, к примеру, на паяльник или лампу накаливания поступит лишь половина мощности.

Тиристор позволяет пропускать дополнительные, условно говоря, кусочки полупериода, срезанного диодом. При изменении положения переменного резистора R1 напряжение на выходе будет меняться.

К положительному выводу конденсатора включен управляющий вывод тиристора. Когда напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения включения тиристора, он открывается и пропускает определенную часть положительного полупериода. Переменный резистор будет определять скорость зарядки конденсатора. А чем быстрее он зарядится, тем раньше откроется тиристор, и успеет до смены полярности пропустить часть положительного полупериода.

На конденсатор отрицательная полуволна не поступает, и напряжение на нем одной полярности, поэтому не страшно, что он имеет полярность. Схема позволяет изменять мощность от 50 до 100%. Для паяльника это в самый раз подходит.

Тиристор пропускает ток в одном направлении от анода к катоду. Но существуют разновидности, которые пропускают ток в обоих направлениях. Они называются симметричные тиристоры или симисторы. Они используются для управления нагрузкой в цепях переменного тока. Существует большое количество схем регуляторов мощности на их основе.

Похожие темы:

Тиристоры — презентация на Slide-Share.ru 🎓

1

Первый слайд презентации: Тиристоры

Изображение слайда

2

Слайд 2: Тиристор

— полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Изображение слайда

3

Слайд 3: Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ)

Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства.

Изображение слайда

4

Слайд 4: Классификация тиристоров

1.В зависимости от количества выводов : диодные или динисторы, которые имеют только два вывода (анод и катод). триодные имеют три вывода (анод, катод и управляющий электрод). К ним относятся: тиристоры, запираемые тиристоры, тиристор-диод и симистор. четырехэлектродные или тетродные имеют четыре вывода (пару входных и пару выходных электродов). К ним относят тиристорную оптопару.

Изображение слайда

5

Слайд 5: Классификация тиристоров

2. По проводимости тиристоры, проводящие ток в одном направлении — тринистор, и в двух направлениях — симисторы, ( симметричные динисторы )

Изображение слайда

6

Слайд 6: Классификация тиристоров

3.По виду выключения: незапираемые ( выключение возможно только по выходной анодной цепи) запираемые ( выключение обеспечивается по входной управляющей цепи).

Изображение слайда

7

Слайд 7

Изображение слайда

8

Слайд 8: Типы тиристоров

Изображение слайда

9

Слайд 9

Изображение слайда

10

Слайд 10: Вольт-амперная характеристика динистора

Изображение слайда

11

Слайд 11: Обозначение тиристора( тринистор )

Изображение слайда

12

Слайд 12: ВАХ тиристора ( тринистора )

Изображение слайда

13

Слайд 13: Симисторы ( триаки )

Изображение слайда

14

Слайд 14: Различия между динистором и тринистором

если открытие динистора происходит при достижении между выводами анода и катода определённого напряжения, зависящего от типа данного динистора, то в тринисторе напряжение открытия может быть специально снижено, путём подачи импульса тока определённой длительности и величины на его управляющий электрод при положительной разности потенциалов между анодом и катодом, и конструктивно тринистор отличается только наличием управляющего электрода.

Изображение слайда

15

Слайд 15

Изображение слайда

16

Последний слайд презентации: Тиристоры

Изображение слайда

объяснение принципа работы, устройства и подключения

Мигающая наружная реклама украшает городские кварталы. Забавный световой эффект «бегущие огни» сопровождает выступления эстрадных артистов. Новогодняя гирлянда на ёлке создаёт праздничное настроение. Маленькая деталь, которая управляет огромными электронными приборами, называется тиристор.

Принцип работы

Радиотехнический термин thyristor составлен из двух частей. В начале употреблено слово thyra, что означает на греческом языке «дверь» или «вход». Затем использовано окончание английского слова resistor, которое переводится как «сопротивление».

Тиристором называется полупроводниковое устройство, где на базе монокристалла собираются более двух p — n переходов. Суть электронно-дырочного соединения пары химических элементов — так расшифровывается понятие «p — n переход» — состоит в том, что при подключении прямого тока на выводах появляется разность потенциалов. При обратном токе совершается блокировка носителей заряда.

В устройство коммутируется сигнальный контакт, назначение которого состоит в управлении током пробоя границы разнозаряженных зон. На электрических схемах обозначение тиристора почти совпадает со значком диода. Различие состоит в том, что к катодному выводу пририсована стрелка управляющего электрода.

Конструкция прибора

Полупроводниковый прибор представляет собой структуру, которую образуют четыре слоя разной полярности, соединённых последовательно. Образуется цепочка p — n — p — n типа. К наружному слою с положительным зарядом подключён анодный вывод, к отрицательному полупроводнику — катод. К внутренним прослойкам допустимо присоединение до двух управляющих контактов.

Основообразующим элементом тиристора является кристалл кремния с заданной толщиной. Для формирования p-слоя применяются примеси бора и алюминия. Чтобы получить n-область используется фосфор. Нанесение добавок происходит с помощью диффузионной технологии. При температуре от 1000° C до 1300° C создаётся переходный слой глубиной 60 Мкм.

Внешний вид современных устройств непохож на детали, изготовленные два десятка лет назад. Раньше они выглядели как «летающие тарелки». Минусовый электрод и сигнальный контакт располагались на торце, а анодный вывод устанавливался с противоположной стороны или сбоку изделия. Сейчас тиристор представляет собой небольшой пластмассовый коробок с тремя электродами внизу. Расположение контактов указывается в описании устройства.

Режимы работы

Принцип действия тиристора характеризуется работой в двух устойчивых состояниях. Положение «закрыто» свидетельствует о низкой проводимости. Значение «открыто» указывает высокую электропроводность.

Как работает тиристор, для чайников объяснит диаграмма зависимости силы тока от напряжения. В исходной позиции полупроводниковый элемент заперт.

Даже значительное увеличение разности потенциалов на контактах не приведёт устройство в рабочее состояние. Линия графика почти горизонтальна.

Но стоит подать ток на управляющий вывод, как тиристор откроется. В этот момент линейный отрезок на графике круто изменяет угол наклона, близкий к вертикальному положению. От величины сигнального тока зависит уровень пробойного напряжения. Вольт-амперная характеристика объясняет, зачем требуется применение управляющего электрода. После обнуления командного сигнала устройство останется открытым, пока напряжение не уменьшится до уровня удержания.

Работа транзистора также основана на взаимодействии p — n переходов. От полупроводникового триода, который, как вентиль, плавно регулирует напряжение, тиристорный элемент отличается скачкообразным ростом разности потенциалов после появления сигнала управления. Своеобразный электронный ключ по команде открывает дорогу питанию электрической цепи.

Классификация тиристоров

Существует два варианта управления полупроводником: через катод или анод. Это зависит от полярности слоя, к которому подключено управление. Поэтому различают тиристоры с катодным или анодным управлением.

Возможен вариант отсутствия управляющего электрода. Такой прибор называется диодным тиристором, и включение устройства производит напряжение, подаваемое на основные контакты. Отсюда классификация на динисторы, не имеющие вывода управления, и тринисторы, у которых есть управляющий контакт.

По способностям пропускать ток в том или ином направлении тиристоры подразделяются на симметричные и асимметричные устройства. Симметричные полупроводники, которые профессионалы называют симисторами, способны проводить ток в обоих направлениях. В сущности, симистор — это пара тиристоров, включённых по встречно-параллельной схеме.

Асимметричные приборы пропускают ток только в одну сторону:

  • прямонаправленные устройства заперты при подключении напряжения обратного направления;
  • приборы, пропускающие обратный ток, открываются при подаче напряжения противоположной полярности.

В электронных схемах также используются запираемые тиристоры. Устройство открывается, когда на управляющий электрод подаётся ток. В положение «закрыто» прибор переходит при изменении полярности тока управления.

Технические характеристики

Области применения полупроводника разнообразны. В зависимости от того, для чего нужен тиристор, подбирается деталь с требуемыми техническими данными. Выбрать необходимый тип полупроводникового триода помогут рабочие параметры устройства:

  1. Максимальный ток от анода к катоду.
  2. Наибольшая величина обратного тока указывается только для типов, обладающих такой функцией.
  3. Максимальное прямоточное напряжение в положении «открыто».
  4. Минимальные напряжение и сила тока раскрытия p — n перехода.
  5. Предельный уровень сигнального тока, приводящий к пробою тиристора.
  6. Ток удержания определяет уровень, ниже которого наступает состояние «закрыто».
  7. Мощность указывает величину допустимой нагрузки.
  8. Время срабатывания.

Контроль работоспособности

Перед установкой тиристора в схему необходимо убедиться в его исправности. Целостность детали проверяется мультиметром или лампочкой, подключённой к источнику питания.

На измерительном приборе устанавливают функцию прозвонки. Сначала щупы присоединяют к аноду и катоду попеременно в прямом и обратном направлении. Цифра «1» на дисплее укажет, что ток не проходит, и деталь исправна. Затем прозванивают линию от анода до сигнального контакта.

Одна из цепей должна быть оборвана, а другая покажет небольшое сопротивление. Если в обоих случаях мультиметр обнаружит одинаковый результат, то тиристор неисправен.

Работоспособность детали можно проверить, собрав простую электрическую цепь. Анодный контакт присоединяют к «плюсовому» зажиму батарейки. Катод замыкают на «минус» источника питания через лампочку. Куском провода кратковременно смыкаются анодный и управляющий выводы. Лампа должна загореться и не гаснуть после разрыва цепочки «анод — управляющий электрод».

Работающий осветительный прибор указывает на исправность тиристора. При проверке необходимо учитывать величину подаваемого напряжения, которая должна быть достаточной для включения лампы.

Практическое применение

Благодаря принципу работы тиристор используют в преобразователях напряжения и выпрямителях тока. Вместе с силовым трансформатором полупроводник способен изменять уровень тока. На этой основе собраны зарядные устройства автомобильных аккумуляторов, а также мощные электросварочные аппараты. Способность прибора изменять переменное напряжение на постоянное напряжение используется в преобразователях.

В устройствах сигнализации тиристор включается командой от внешнего датчика, изменяющего напряжение на управляющем электроде. Конструкции, которые контролируют окружающую обстановку, могут реагировать на изменение температурного режима или объёмного наполнения пространства. За освещённостью объекта наблюдает оптотиристор.

Полупроводниковый тиристор предназначен для управления большими токами слаботочным сигналом. С помощью диммерных блоков, на которые подаётся команда от светового пульта, управляются театральные прожекторы и светильники.

Поддержание заданного температурного режима в печи обеспечивается регулятором мощности дуги горения. В электрических двигателях скорость вращения ведущего вала контролирует тиристорный регулятор частоты хода.

Архимед обещал перевернуть Землю, если бы у него была точка опоры. Управляемый тиристорный полупроводник является тем рычагом, который расширяет области применения электронных устройств. Небольшая радиодеталь умножает возможности человека в развитии научно-технического прогресса.

Тиристор назначение и принцип работы. Назначение тиристоров. Двухтранзисторная модель тиристора

Добрый вечер хабр. Поговорим о таком приборе, как тиристор. Тиристор — это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или больше взаимодействующих выпрямляющих перехода. По функциональности их можно соотнести к электронным ключам. Но есть в тиристоре одна особенность, он не может перейти в закрытое состояние в отличие от обычного ключа. Поэтому обычно его можно найти под названием — не полностью управляемый ключ.

На рисунке представлен обычный вид тиристора. Состоит он из четырех чередующихся типов электро-проводимости областей полупроводника и имеет три вывода: анод, катод и управляющего электрод.
Анод — это контакт с внешним p-слоем, катод — с внешним n-слоем.
Освежить память о p-n переходе можно .

Классификация

В зависимости от количества выводов можно вывести классификацию тиристоров. По сути все очень просто: тиристор с двумя выводами называется динисторами (соответственно имеет только анод и катод). Тиристор с тремя и четырьмя выводами, называются триодными или тетродными. Также бывают тиристоры и с большим количеством чередующихся полупроводниковых областей. Одним из самых интересных является симметричный тиристор (симистор), который включается при любой полярности напряжения.

Принцип работы



Обычно тиристор представляют в виде двух транзисторов, связанных между собой, каждый из которых работает в активном режиме.

В связи с таким рисунком можно назвать крайние области — эмиттерными, а центральный переход — коллекторным.
Чтобы разобраться как работает тиристор стоит взглянуть на вольт-амперную характеристику.


К аноду тиристора подали небольшое положительное напряжение. Эмиттерные переходы включены в прямом направлении, а коллекторный в обратном. (по сути все напряжение будем на нем). Участок от нуля до единицы на вольт-амперной характеристике будет примерно аналогичен обратной ветви характеристики диода. Этот режим можно назвать — режимом закрытого состояния тиристора.
При увеличении анодного напряжения происходит происходит инжекция основных носителей в области баз, тем самым происходит накопление электронов и дырок, что равносильно разности потенциалов на коллекторном переходе. С увеличением тока через тиристор напряжение на коллекторном переходе начнет уменьшаться. И когда оно уменьшится до определенного значения, наш тиристор перейдет в состояние отрицательного дифференциального сопротивления (на рисунке участок 1-2).
После этого все три перехода сместятся в прямом направлении тем самым переведя тиристор в открытое состояние (на рисунке участок 2-3).
В открытом состоянии тиристор будет находится до тех пор, пока коллекторный переход будет смещен в прямом направлении. Если же ток тиристора уменьшить, то в результате рекомбинации уменьшится количество неравновесных носителей в базовых областях и коллекторный переход окажется смещен в обратном направлении и тиристор перейдет в закрытое состояние.
При обратном включении тиристора вольт-амперная характеристика будет аналогичной как и у двух последовательно включенных диодов. Обратное напряжение будет ограничиваться в этом случае напряжением пробоя.

Общие параметры тиристоров

1. Напряжение включения — это минимальное анодное напряжение, при котором тиристор переходит во включенное состояние.
2. Прямое напряжение — это прямое падение напряжения при максимальном токе анода.
3. Обратное напряжение — это максимально допустимое напряжение на тиристоре в закрытом состоянии.
4. Максимально допустимый прямой ток — это максимальный ток в открытом состоянии.
5. Обратный ток — ток при максимальной обратном напряжении.
6. Максимальный ток управления электрода
7. Время задержки включения/выключения
8. Максимально допустимая рассеиваемая мощность

Заключение

Таким образом, в тиристоре существует положительная обратная связь по току — увеличение тока через один эмиттерный переход приводит к увеличению тока через другой эмиттерный переход.
Тиристор — не полностью управляющий ключ. То есть перейдя в открытое состояние, он остается в нем даже если прекращать подавать сигнал на управляющий переход, если подается ток выше некоторой величины, то есть ток удержания.

Для того чтобы ясно представить себе работу необходимо дать понятие о сущности работы тиристора.

Управляемый проводник, состоящий из четырех полупроводниковых переходов P-N-P-N. Его принцип работы аналогичен работе диода и осуществляется при поступлении на управляющий электрод электротока.

Прохождение через тиристор тока возможно только в том случае, если потенциал анода будет выше, чем потенциал катода. Ток через тиристор прекращает проходить тогда, когда величина тока снизится до порога закрытия. Ток, который поступает на управляющий электрод не оказывает воздействие на величину тока в основной части тиристора и, кроме того ему не нужна постоянная поддержка при основном состоянии тиристора, он необходим исключительно для открытия тиристора.

Существует несколько решающих характеристик тиристора

В открытом состоянии, благоприятном для токопроводящей функции тиристор характеризуют следующие показатели:

  • Падение напряжения, оно определяется как пороговое напряжение с помощью внутреннего сопротивления.
  • Максимально допустимое значение тока до 5000 А, среднеквадратичная величина, свойственная для самых мощных компонентов.

В запертом состоянии тиристора – это:

  • Прямое максимально допустимое напряжение (выше, чем 5000А).
  • В общем случае прямое и обратное значение напряжения одинаковы.
  • Время запирания или время с минимальным значением, в течение которого на тиристор не осуществляется влияние положительного значения напряжения анода относительно катода, иначе произойдет самопроизвольное отпирание тиристора.
  • Ток управления, свойственный для открытой основной части тиристора.

Существуют тиристоры, предназначенные для работы в схемах, рассчитанных на небольшое значение частоты и для схем с высокой частотой. Это так называемые быстродействующие тиристоры, их область применения рассчитана на несколько килогерц. Для быстродействующих тиристоров характерно использование неодинакового прямого и обратного напряжения.

Для увеличения постоянного значения напряжения

Рис. №1. Габаритно-присоединительные размеры и чертеж тиристора. m 1, m 2 –контрольные точки, в которых происходит замер импульсного напряжения во время открытого состояния. L 1 min –наименьший воздушный промежуток (расстояние) по воздуху между выводами анода и управляющего электрода; L 2 min – минимальное расстояние длина прохождения тока утечки между выводами.

Разновидности тиристоров

  • – тиристор диодный, имеет два вывода анод и катод.
  • Тринистор – триодный тиристор оснащен добавочным управляющим электродом.
  • Симистор – симметричный тиристор, он является встречно-последовательным соединением тиристоров, обладает возможностью пропускать ток в прямом и обратном направлениях.

Рис. №2. Структура (а) и вольт-амперная характеристика (ВАХ) тиристора.

Тиристоры предназначены для работы в схемах с различными границами частот, в обычном применении тиристоры могут соединяться с диодами, который подключается встречно-включенным способом, это свойство используется для того чтобы увеличить постоянное напряжение, величину которого компонент способен выдержать в выключенном состоянии. Для усовершенствованных схем используется тиристор GTO (Gate Turn Oee – запираемый тиристор) , он полностью управляем. Его запирание происходит по управляющему электроду. Использование тиристоров подобного рода нашло применение в очень мощных преобразователях, так как он может пропускать высокие токи.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.

Перед тем как разбираться с темой «тиристор – принцип работы», необходимо понять, что собой представляет этот небольшой прибор. По сути, это силовой ключ, только он всегда находится в открытом состоянии. Поэтому его часто называют не полностью управляемый ключ.

Необходимо отметить, что по своему устройству тиристор напоминает обыкновенный транзистор или диод. Правда, есть и существенные отличия. К примеру, диод – это полупроводниковый двухслойный элемент на кремневой основе (PN), транзистор – трехслойный (PNP или NPN), тиристор – четырехслойный (PNPN). То есть, у него три перехода p-n. Именно поэтому диодные выпрямители перед тиристорными являются менее эффективными. Это хорошо видно на схеме управления тиристорами.

Где применяются тиристоры

Область применения тиристоров обширна. К примеру, из них можно собрать инвертор для сварки или зарядное автомобильное устройство. Некоторые умельцы своими руками собирают даже генераторы. Самое важное, что тиристоры могут через себя пропускать токи и высокочастотные, и низкочастотные. Поэтому, собрав мост из этих приборов, можно изготовить трансформатор и для сварочного аппарата.


Конструкция и принцип действия

Состоит тиристорный ключ из трех частей:

  • Анод.
  • Катод.
  • Вход.

Последний состоит из трех переходов p-n. При этом переключение переходов производится с очень большой скоростью. Вообще, принцип работы тиристора можно объяснить лучше, если рассмотреть схему связки двух транзисторов, связанных параллельно, как выключатели комплементарно регенеративного действия.


Итак, самая простейшая схема двух транзисторов, совмещенных так, чтобы при пуске ток коллектора поступал на NPN второго прибора через каналы NPN первого. А в это же время ток проходит обратный путь через первый транзистор на второй. По сути, получается достаточно простая связка, где база-эмиттер одного из транзисторов, в нашем случае второго, получает ток от коллектора-эмиттера другого прибора, то есть, первого.

Цепь постоянного тока

В цепи постоянного тока тиристор работает по принципу подачи импульса положительной полярности, конечно, относительно катода. На длительность перехода из одного состояния в другое оказывает большое воздействие ряд характеристик. А именно:

  • Вид нагрузки (индуктивный, активный и прочее).
  • Скорость нарастания импульса и его амплитуда, имеется в виду ток нагрузки.
  • Величина самой токовой нагрузки.
  • Напряжение в цепи.
  • Температура самого прибора.

Здесь самое важное, чтобы в сети, где установлен данный прибор, не произошло резкое возрастание напряжения. В этом случае может произойти самопроизвольное включение тиристора, а сигнал управления будет в это время отсутствовать.

Цепь переменного тока

В этой сети тиристорный ключ работает немного по-другому. Этот прибор дает возможность проводить несколько видов операций. К примеру:

  • Включение и отключение цепи, в которое действует активная или активно-реактивная нагрузки.
  • Можно изменять значение действующей нагрузки и ее средней величины за счет возможности изменять (регулировать) подачу самого сигнала управления.

Но имейте в виду, что тиристорный ключ может пропускать сигнал только в одном направлении. Поэтому сами тиристоры устанавливаются в цепь, так сказать, во встречно-параллельном включении.

Управление тиристорами

В силовых электронных аппаратах чаще всего используется или фазное, или широтно-импульсное управление тиристором.

В первом случае регулировать токовую нагрузку можно за счет изменения углов или α, или θ. Это относится к принудительной нагрузке. Искусственную нагрузку можно регулировать только с помощью управляемого тиристора, который также называется запираемый.

При ШИМ (широтно-импульсной модуляции) во время Тоткр сигнал подается, а, значит, сам прибор находится в открытом состоянии, то есть, ток подается с напряжением Uн. В период времени Тзакр сигнал отсутствует, а сам прибор находится непроводящем состоянии.

Тиристорные светодиоды

Обычно тиристор и светодиод в одном светильнике не устанавливаются. Его место заменяет диод, который работает и на включение, и на отключение, как обычный ключ. Это связано с разными причинами, где основная – это конструкция и принцип действия самого прибора, который всегда находится в открытом состоянии. В настоящее время ученые изобрели так называемый тиристорный светодиод.


Во-первых, тиристорный светодиод в своем составе кроме кремния имеет: галлий, алюминий, индий, мышьяк и сурьму. Во-вторых, спектр излучения при n-переходах между материалами создает волну длиною 1,95 мкм. А это достаточно большая оптическая мощность, если ее сравнивать с диодным элементом, который производит световые волны в том же диапазоне.


8 января 2013 в 19:23
  • Электроника для начинающих

Добрый вечер хабр. Поговорим о таком приборе, как тиристор. Тиристор — это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или больше взаимодействующих выпрямляющих перехода. По функциональности их можно соотнести к электронным ключам. Но есть в тиристоре одна особенность, он не может перейти в закрытое состояние в отличие от обычного ключа. Поэтому обычно его можно найти под названием — не полностью управляемый ключ.

На рисунке представлен обычный вид тиристора. Состоит он из четырех чередующихся типов электро-проводимости областей полупроводника и имеет три вывода: анод, катод и управляющего электрод.
Анод — это контакт с внешним p-слоем, катод — с внешним n-слоем.
Освежить память о p-n переходе можно .

Классификация

В зависимости от количества выводов можно вывести классификацию тиристоров. По сути все очень просто: тиристор с двумя выводами называется динисторами (соответственно имеет только анод и катод). Тиристор с тремя и четырьмя выводами, называются триодными или тетродными. Также бывают тиристоры и с большим количеством чередующихся полупроводниковых областей. Одним из самых интересных является симметричный тиристор (симистор), который включается при любой полярности напряжения.

Принцип работы



Обычно тиристор представляют в виде двух транзисторов, связанных между собой, каждый из которых работает в активном режиме.

В связи с таким рисунком можно назвать крайние области — эмиттерными, а центральный переход — коллекторным.
Чтобы разобраться как работает тиристор стоит взглянуть на вольт-амперную характеристику.


К аноду тиристора подали небольшое положительное напряжение. Эмиттерные переходы включены в прямом направлении, а коллекторный в обратном. (по сути все напряжение будем на нем). Участок от нуля до единицы на вольт-амперной характеристике будет примерно аналогичен обратной ветви характеристики диода. Этот режим можно назвать — режимом закрытого состояния тиристора.
При увеличении анодного напряжения происходит происходит инжекция основных носителей в области баз, тем самым происходит накопление электронов и дырок, что равносильно разности потенциалов на коллекторном переходе. С увеличением тока через тиристор напряжение на коллекторном переходе начнет уменьшаться. И когда оно уменьшится до определенного значения, наш тиристор перейдет в состояние отрицательного дифференциального сопротивления (на рисунке участок 1-2).
После этого все три перехода сместятся в прямом направлении тем самым переведя тиристор в открытое состояние (на рисунке участок 2-3).
В открытом состоянии тиристор будет находится до тех пор, пока коллекторный переход будет смещен в прямом направлении. Если же ток тиристора уменьшить, то в результате рекомбинации уменьшится количество неравновесных носителей в базовых областях и коллекторный переход окажется смещен в обратном направлении и тиристор перейдет в закрытое состояние.
При обратном включении тиристора вольт-амперная характеристика будет аналогичной как и у двух последовательно включенных диодов. Обратное напряжение будет ограничиваться в этом случае напряжением пробоя.

Общие параметры тиристоров

1. Напряжение включения — это минимальное анодное напряжение, при котором тиристор переходит во включенное состояние.
2. Прямое напряжение — это прямое падение напряжения при максимальном токе анода.
3. Обратное напряжение — это максимально допустимое напряжение на тиристоре в закрытом состоянии.
4. Максимально допустимый прямой ток — это максимальный ток в открытом состоянии.
5. Обратный ток — ток при максимальной обратном напряжении.
6. Максимальный ток управления электрода
7. Время задержки включения/выключения
8. Максимально допустимая рассеиваемая мощность

Заключение

Таким образом, в тиристоре существует положительная обратная связь по току — увеличение тока через один эмиттерный переход приводит к увеличению тока через другой эмиттерный переход.
Тиристор — не полностью управляющий ключ. То есть перейдя в открытое состояние, он остается в нем даже если прекращать подавать сигнал на управляющий переход, если подается ток выше некоторой величины, то есть ток удержания.

♦ Как мы уже выяснили – тиристор, это полупроводниковый прибор, обладающий свойствами электрического вентиля. Тиристор с двумя выводами (А — анод, К — катод) , это динистор. Тиристор с тремя выводами (А – анод, К – катод, Уэ – управляющий электрод) , это тринистор, или в обиходе его называют просто тиристор.

♦ С помощью управляющего электрода (при определенных условиях) можно изменять электрическое состояние тиристора, то есть переводить его из состояния «выключено» в состояние «включено».
Тиристор открывается в случае, если приложенное напряжение между анодом и катодом превысит величину U = Uпр , то есть величину напряжения пробоя тиристора;
Тиристор можно открыть и при напряжении меньше, чем Uпр между анодом и катодом (U , если подать импульс напряжения положительной полярности между управляющим электродом и катодом.

♦ В открытом состоянии тиристор может находиться сколько угодно долго, пока на него подано питающее напряжение.
Тиристор можно закрыть:

  • — если уменьшить напряжение между анодом и катодом до U = 0 ;
  • — если снизить анодный ток тиристора до величины, меньше тока удержания Iуд .
  • — подачей запирающего напряжения на управляющий электрод, (только для запираемых тиристоров).

Тиристор может также находиться в закрытом состоянии сколько угодно долго, до прихода запускающего импульса.
Тиристоры и динисторы работают как в цепях постоянного, так и в цепях переменного тока.

Работа динистора и тиристора в цепях постоянного тока.

Рассмотрим несколько практических примеров.
Первый пример применения динистора, это релаксационный генератор звуковых сигналов .

В качестве динистора используем КН102А-Б.

♦ Работает генератор следующим образом.
При нажатии кнопки Кн , через резисторы R1 и R2 постепенно заряжается конденсатор С (+ батареи – замкнутые контакты кнопки Кн – резисторы – конденсатор С – минус батареи).
Параллельно конденсатору подключена цепочка из телефонного капсюля и динистора. Через телефонный капсюль и динистор ток не протекает, так как динистор еще «заперт».
♦ При достижении на конденсаторе напряжения, при котором пробивается динистор, через катушку телефонного капсюля проходит импульс тока разряда конденсатора (С – катушка телефона – динистор — С). Слышен щелчок из телефона, конденсатор разрядился. Далее снова идет заряд конденсатора С и процесс повторяется.
Частота повторения щелчков зависит от емкости конденсатора и величины сопротивления резисторов R1 и R2 .
♦ При указанных на схеме номиналах напряжения, резисторов и конденсатора, частоту звукового сигнала с помощью резистора R2 можно менять в пределах 500 – 5000 герц. Телефонный капсюль необходимо использовать с низкоомной катушкой 50 – 100 Ом , не более, например телефонный капсюль ТК-67-Н .
Телефонный капсюль необходимо включать с соблюдением полярности, иначе не будет работать. На капсюле есть обозначение +(плюс) и – (минус).

♦ У этой схемы (рис 1) есть один недостаток. Из-за большого разброса параметров динистора КН102 (разное напряжение пробоя), в некоторых случаях, нужно будет увеличить напряжение источника питания до 35 – 45 вольт , что не всегда возможно и удобно.

Устройство управления, собранное на тиристоре, для включения – выключения нагрузки с помощью одной кнопки показано на рис 2.


Устройство работает следующим образом.
♦ В исходном состоянии тиристор закрыт и лампочка не горит.
Нажмем на кнопку Кн в течении 1 – 2 секунды . Контакты кнопки размыкаются, цепь катода тиристора разрывается.

В этот момент конденсатор С заряжается от источника питания через резистор R1 . Напряжение на конденсаторе достигает величины U источника питания.
Отпускаем кнопку Кн .
В этот момент конденсатор разряжается по цепи: резистор R2 – управляющий электрод тиристора – катод — замкнутые контакты кнопки Кн – конденсатор.
В цепи управляющего электрода потечет ток, тиристор «откроется» .
Загорается лампочк а по цепи: плюс батареи – нагрузка в виде лампочки – тиристор — замкнутые контакты кнопки – минус батареи.
В таком состоянии схема будет находиться сколько угодно долго .
В этом состоянии конденсатор разряжен: резистор R2, переход управляющий электрод – катод тиристора, контакты кнопки Кн.
♦ Для выключения лампочки необходимо кратковременно нажать на кнопку Кн . При этом основная цепь питания лампочки обрывается. Тиристор «закрывается» . Когда контакты кнопки замкнутся, тиристор останется в закрытом состоянии, так как на управляющем электроде тиристора Uynp = 0 (конденсатор разряжен).

Мною опробованы и надежно работали в этой схеме различные тиристоры: КУ101, Т122, КУ201, КУ202, КУ208 .

♦ Как уже упоминалось, динистор и тиристор имеют свой транзисторный аналог .

Схема аналога тиристора состоит из двух транзисторов и изображена на рис 3 .
Транзистор Тр 1 имеет p-n-p проводимость, транзистор Тр 2 имеет n-p-n проводимость. Транзисторы могут быть как германиевые, так и кремниевые.

Аналог тиристора имеет два управляющих входа.
Первый вход: А – Уэ1 (эмиттер — база транзистора Тр1).
Второй вход: К – Уэ2 (эмиттер – база транзистора Тр2).

Аналог имеет: А – анод, К — катод, Уэ1 – первый управляющий электрод, Уэ2 – второй управляющий электрод.

Если управляющие электроды не использовать, то это будет динистор, с электродами А — анод и К — катод .

♦ Пару транзисторов, для аналога тиристора, надо подбирать одинаковой мощности с током и напряжением выше, чем необходимо для работы устройства. Параметры аналога тиристора (напряжение пробоя Unp, ток удержания Iyд) , будут зависеть от свойств применяемых транзисторов.

♦ Для более устойчивой работы аналога в схему добавляют резисторы R1 и R2 . А с помощью резистора R3 можно регулировать напряжение пробоя Uпр и ток удержания Iyд аналога динистора – тиристора. Схема такого аналога изображена на рис 4 .

Если в схеме генератора звуковых частот (рис 1) , вместо динистора КН102 включить аналог динистора, получится устройство с другими свойствами (рис 5) .

Напряжение питания такой схемы составит от 5 до 15 вольт . Изменяя величины резисторов R3 и R5 можно изменять тональность звука и рабочее напряжение генератора.

Переменным резистором R3 подбирается напряжение пробоя аналога под используемое напряжение питания.

Потом можно заменить его на постоянный резистор.

Транзисторы Тр1 и Тр2: КТ502 и КТ503; КТ814 и КТ815 или любые другие.

♦ Интересна схема стабилизатора напряжения с защитой от короткого замыкания в нагрузке (рис 6) .

Если ток в нагрузке превысит 1 ампер , сработает защита.

Стабилизатор состоит из:

  • — управляющего элемента– стабилитрона КС510 , который определяет напряжение выхода;
  • — исполнительного элемента–транзисторов КТ817А, КТ808А , исполняющих роль регулятора напряжения;
  • — в качестве датчика перегрузки используется резистор R4 ;
  • — исполнительным механизмом защиты используется аналог динистора, на транзисторах КТ502 и КТ503 .

♦ На входе стабилизатора в качестве фильтра стоит конденсатор С1 . Резистором R1 задается ток стабилизации стабилитрона КС510 , величиной 5 – 10 мА. Напряжение на стабилитроне должно быть 10 вольт .
Резистор R5 задает начальный режим стабилизации выходного напряжения.

Резистор R4 = 1,0 Ом , включен последовательно в цепь нагрузки.Чем больше ток нагрузки, тем больше на нем выделяется напряжение, пропорциональное току.

В исходном состоянии, когда нагрузка на выходе стабилизатора мала или отключена, аналог тиристора закрыт. Приложенного к нему напряжения 10 вольт (от стабилитрона) не хватает для пробоя. В этот момент падение напряжения на резисторе R4 почти равно нулю.
Если постепенно увеличивать ток нагрузки, будет увеличиваться падение напряжения на резисторе R4 . При определенном напряжении на R4, аналог тиристора пробивается и установится напряжение, между точкой Тчк1 и общим проводом, равное 1,5 — 2,0 вольта .
Это есть напряжение перехода анод — катод открытого аналога тиристора.

Одновременно загорается светодиод Д1 , сигнализируя об аварийной ситуации. Напряжение на выходе стабилизатора, в этот момент, будет равно 1,5 — 2,0 вольта .
Чтобы восстановить нормальную работу стабилизатора, необходимо выключить нагрузку и нажать на кнопку Кн , сбросив блокировку защиты.
На выходе стабилизатора вновь будет напряжение 9 вольт , а светодиод погаснет.
Настройкой резистора R3 , можно подобрать ток срабатывания защиты от 1 ампера и более . Транзисторы Т1 и Т2 можно ставить на один радиатор без изоляции. Сам же радиатор изолировать от корпуса.

Что такое тиристор? Типы тиристоров и их применение

Что такое тиристор? Типы тиристоров и их применение

Тиристоры — интересный класс полупроводниковых приборов. Они имеют аналогичные характеристики с другими твердотельными компонентами из кремния, такими как диоды и транзисторы. Поэтому отличить тиристоры от диодов и транзисторов может быть сложно. Чтобы усложнить задачу, на рынке доступны различные типы тиристоров.

В некоторых случаях то, что отличает тиристоры друг от друга, может быть всего лишь крошечной деталью.

Также, в зависимости от производителя, данный тиристор может называться другим именем.

Для успешного применения тиристоров при проектировании схем важно знать их уникальные характеристики, ограничения и их взаимосвязь со схемой. Вот почему мы потратили некоторое время на то, чтобы разобраться во всем этом, чтобы вы могли лучше понять, какой тиристор лучше всего подходит для вашего приложения.

Что такое тиристор?

Тиристор — это четырехслойный прибор с чередующимися полупроводниками P-типа и N-типа (P-N-P-N).

В своей основной форме тиристор имеет три вывода: анод (положительный вывод), катод (отрицательный вывод) и затвор (контрольный вывод). Затвор контролирует поток тока между анодом и катодом.

Основная функция тиристора — регулировать электрическую мощность и ток, действуя как переключатель.Для такого небольшого и легкого компонента он обеспечивает адекватную защиту цепей с большими напряжениями и токами (до 6000 В, 4500 А).

Он привлекателен в качестве выпрямителя, поскольку может быстро переключаться из состояния проводимости тока в состояние непроводимости.

Кроме того, его стоимость обслуживания невысока, и при правильной эксплуатации он остается работоспособным в течение длительного времени без возникновения неисправностей.

Тиристоры используются в самых разных электрических цепях, от простых охранных сигнализаций до линий электропередачи.

Как работают тиристоры?

Тиристор со структурой P-N-P-N имеет три перехода: PN, NP и PN. Если анод является положительным выводом по отношению к катоду, внешние переходы, PN и PN смещены в прямом направлении, а центральный переход NP с обратным смещением. Следовательно, переход NP блокирует прохождение положительного тока от анода к катоду. Говорят, что тиристор находится в состоянии прямой блокировки . Точно так же прохождение отрицательного тока блокируется внешними PN-переходами.Тиристор находится в состоянии обратной блокировки .

Другое состояние, в котором может находиться тиристор, — это состояние прямой проводимости , при котором он получает достаточный сигнал для включения и начинает проводить.

Давайте на минутку выделим уникальные свойства, которые тиристоры привносят в схему, углубившись в природу сигнала и отклик тиристора.

Щелкните здесь, чтобы купить тиристоры или другие устройства защиты цепей от MDE Semiconductor.

Наши двухконтактные тиристоры серии P разработаны для телекоммуникационной отрасли. Эти продукты обеспечивают защиту в соответствии с FCC Part 68, UL 1459, Bellcore 1089. ITU-TK, 20 & K. 21

MDE Semiconductor уделяет особое внимание решениям по защите цепей.

Краткое описание включения тиристора

Когда на вывод затвора подается достаточный положительный сигнальный ток или импульс, он переводит тиристор в проводящее состояние.Ток течет от анода к катоду и будет продолжать течь, даже когда сигнал затвора удален. Говорят, что тиристор «зафиксирован».

Чтобы разблокировать тиристор, необходимо выполнить сброс схемы путем уменьшения анодно-катодного тока ниже порогового значения, известного как ток удержания.

Включение тиристора на уровне полупроводникового материала

Структура PNPN тиристора может быть интерпретирована как два транзистора, соединенные вместе.То есть ток коллектора от транзистора NPN питает базу транзистора PNP. Точно так же ток коллектора от транзистора PNP питает базу транзистора NPN.

Для фиксации тиристора и начала проведения тока сумма общей базы

коэффициенты усиления по току двух транзисторов должны превышать единицу.

Когда на затвор подается положительный ток или кратковременный импульс, который в достаточной степени увеличивает коэффициент усиления контура до единицы, происходит регенерация.Это означает, что импульс заставляет транзистор NPN проводить ток, который, в свою очередь, смещает транзистор PNP в проводимость. Если

начальный пусковой ток на затворе удаляется, тиристор остается во включенном состоянии, пока ток через тиристор достаточно высок, чтобы соответствовать критериям единичного усиления. Это ток фиксации .

Тиристор может включиться также из-за лавинного пробоя блокировочного перехода.Чтобы тиристор включился при нулевом токе затвора, приложенный ток должен достигнуть напряжения отключения тиристора. Это нежелательно, так как поломка приводит к повреждению устройства. Для нормальной работы тиристор выбирается таким образом, чтобы его напряжение отключения было больше, чем наибольшее напряжение, которое будет испытываться от источника питания. Таким образом, включение тиристора может произойти только после того, как на затвор будет подан преднамеренный импульс, за исключением случаев, когда тиристор специально разработан для работы в режиме отключения.(См. Типы тиристоров с возможностью управляемого отключения ниже).

Тиристор выключения

Чтобы выключить тиристор, который зафиксирован (включен / включен), ток через него должен измениться так, чтобы коэффициент усиления контура был ниже единицы. Выключение начинается, когда ток становится ниже удерживающего.

Тиристоры различных типов и их применение

Тиристоры

можно классифицировать в зависимости от характера их поведения при включении и выключении, а также их характеристик напряжения и тока: Различные классы:

  1. Тиристоры с возможностью включения (однонаправленное управление)
  2. Тиристоры с возможностью отключения (однонаправленное управление)
  3. Двунаправленное управление

  1. Тиристоры с возможностью включения (однонаправленное управление)

  1. Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR)

SCR — наиболее известные тиристоры.Как объяснено в общем описании тиристоров выше, тиристор остается зафиксированным даже при снятии тока затвора. Чтобы разблокировать, необходимо снять ток между анодом и катодом или сбросить анод на отрицательное напряжение относительно катода. Эта характеристика идеальна для регулирования фазы. Когда анодный ток становится равным нулю, тиристор перестает проводить и блокирует обратное напряжение.

SCR используются в схемах переключения, приводах двигателей постоянного тока, статических переключателях переменного / постоянного тока и инвертирующих схемах.

  1. Тиристор обратного тока (RCT)

Тиристоры обычно пропускают ток только в прямом направлении, но блокируют токи в обратном направлении. Однако RCT состоит из SCR, интегрированного с обратным диодом, который устраняет нежелательную индуктивность контура и уменьшает переходные процессы обратного напряжения. RCT обеспечивает электрическую проводимость в обратном направлении с улучшенной коммутацией.

RCT используются в инверторах и приводах постоянного тока для мощных прерывателей.

  1. Светоактивированный кремниевый выпрямитель (LASCR)

Они также известны как тиристоры с управляемым светом (LTT). Для этих устройств, когда легкие частицы попадают на обратносмещенный переход, количество электронно-дырочных пар в тиристоре увеличивается. Если сила света больше критического значения, тиристор включится. LASCR обеспечивает полную электрическую изоляцию между источником света и переключающим устройством преобразователя мощности.

LASCR используются в передающем оборудовании HVDC, компенсаторах реактивной мощности и генераторах импульсов большой мощности.

  1. Тиристоры с возможностью отключения (однонаправленное управление)

Традиционные тиристоры, такие как тиристоры, включаются при подаче достаточного количества управляющего импульса. Чтобы выключить их, необходимо отключить главный ток. Это неудобно в схемах преобразования постоянного тока в переменный и постоянного в постоянный, где ток, естественно, не становится нулевым.

  1. Затвор запорный тиристор (ГТО)

GTO отличается от стандартного тиристора тем, что его можно выключить, подав отрицательный ток (напряжение) на затвор, не требуя снятия тока между анодом и катодом (принудительная коммутация). Это означает, что GTO можно выключить стробирующим сигналом с отрицательной полярностью, что делает его полностью управляемым переключателем. Его также называют коммутатором, управляемым воротами, или GCS. Время выключения GTO примерно в десять раз меньше, чем у эквивалентного SCR.

GTO

с возможностью обратной блокировки, сравнимой с их номинальным напряжением в прямом направлении, называются симметричными GTO. Асимметричные GTO не обладают значительной возможностью блокировки обратного напряжения. GTO с обратной проводимостью состоят из GTO, интегрированного с встречно-параллельным диодом. Асимметричные GTO — самая популярная разновидность на рынке.

GTO используются в приводах двигателей постоянного и переменного тока, мощных инверторах и стабилизаторах переменного тока.

  1. МОП отключающий тиристор (МТО)

MTO представляет собой комбинацию GTO и MOSFET для улучшения отключающей способности GTO.GTO требует подачи большого тока отключения затвора, пиковая амплитуда которого составляет около 20-35% от анодно-катодного тока (ток, который необходимо контролировать). MTO имеет два управляющих терминала, затвор включения и затвор выключения, также называемый затвором MOSFET.

Чтобы включить MTO, приложенный импульс затвора достаточной величины вызывает фиксацию тиристора (аналогично SCR и GTO).

Для выключения MTO на затвор полевого МОП-транзистора подается импульс напряжения.Включается полевой МОП-транзистор, который закорачивает эмиттер и базу NPN-транзистора, тем самым останавливая фиксацию. Это намного более быстрый процесс, чем GTO (приблизительно 1-2 мкс), и в этом случае большой отрицательный импульс, приложенный к затвору GTO, направлен на извлечение достаточного тока из базы NPN-транзистора. Кроме того, более быстрое время (MTO) устраняет потери, связанные с текущей передачей.

MTO используются в системах высокого напряжения до 20 МВА, моторных приводах, гибких линиях передачи переменного тока (FACT) и инверторах источников напряжения для высокой мощности.

  1. Эмиттер выключения тиристоров (ЭТО)

Как и MTO, ETO имеет два вывода, нормальный затвор и второй затвор, соединенные последовательно с полевым МОП-транзистором.

Чтобы включить ETO, на оба логических элемента подается положительное напряжение, что приводит к включению NMOS и выключению PMOS. Когда в нормальный затвор подается положительный ток, ETO включается.

Для выключения, когда на затвор полевого МОП-транзистора подается сигнал отрицательного напряжения, NMOS выключается и передает весь ток от катода.Процесс фиксации останавливается, и ETO выключается.

ETO

применяются в инверторах источников напряжения для высокой мощности, гибких линиях передачи переменного тока (FACT) и статических синхронных компенсаторах (STATCOM).

  1. Двунаправленное управление

Обсуждаемые до сих пор тиристоры были однонаправленными и используются в качестве выпрямителей, преобразователей постоянного тока в постоянный и инверторов. Чтобы использовать эти тиристоры для управления напряжением переменного тока, два тиристора необходимо соединить встречно параллельно, в результате чего получатся две отдельные цепи управления, которые потребуют большего количества проводных соединений.Двунаправленные тиристоры, которые могут проводить ток в обоих направлениях при срабатывании триггера, были разработаны специально для решения этой проблемы.

  1. Триод переменного тока (TRIAC)

Тиристоры

— вторые по распространенности тиристоры после тиристоров. Они могут управлять обеими половинами переменного сигнала, тем самым более эффективно используя доступную мощность. Однако симметричные преобразователи частоты обычно используются только для приложений с низким энергопотреблением из-за присущей им несимметричной конструкции.В приложениях с высокой мощностью симисторы имеют некоторые недостатки при переключении при разных напряжениях затвора в течение каждого полупериода. Это создает дополнительные гармоники, которые вызывают дисбаланс в системе и влияют на характеристики ЭМС.

Маломощные триаки используются в качестве регуляторов света, регуляторов скорости для электрических вентиляторов и других электродвигателей, а также в компьютерных схемах управления бытовой техникой.

  1. Диод переменного тока (DIAC)

DIACS — это устройства с низким энергопотреблением, которые в основном используются вместе с TRIACS (размещены последовательно с выводом затвора TRIAC).

Так как TRIAC по своей природе несимметричны, DIAC предотвращает прохождение любого тока через затвор TRIAC до тех пор, пока DIAC не достигнет своего триггерного напряжения в любом направлении. Это гарантирует, что TRIACS, используемые в переключателях переменного тока, срабатывают равномерно в любом направлении.

DIAC используются в диммерах для ламп.

  1. Кремниевый диод переменного тока (SIDAC)

SIDAC электрически ведет себя так же, как DIAC.Основное различие между ними состоит в том, что SIDAC имеют более высокое напряжение отключения и большую мощность, чем DIAC. SIDAC — это пятиуровневое устройство, которое можно использовать непосредственно в качестве переключателя, а не в качестве триггера для другого коммутационного устройства (например, DIAC для TRIACS).

Если приложенное напряжение соответствует или превышает напряжение отключения, SIDAC начинает проводить ток. Он остается в этом проводящем состоянии даже при изменении приложенного напряжения до тех пор, пока ток не станет ниже его номинального тока удержания.SIDAC возвращается в непроводящее состояние, чтобы повторить цикл.

SIDAC используются в релаксационных генераторах и других устройствах специального назначения.

Щелкните здесь, чтобы купить тиристоры или другие устройства защиты цепей от MDE Semiconductor.

Наши двухконтактные тиристоры серии P разработаны для телекоммуникационной отрасли. Эти продукты обеспечивают защиту в соответствии с FCC Part 68, UL 1459, Bellcore 1089.ITU-TK, 20 и K. 21

Обзор схем, типов и применений тиристоров

На коммерческой основе первые тиристорные устройства были выпущены в 1956 году. С помощью небольшого устройства тиристоры могут управлять большими значениями напряжения и мощности. Широкий спектр применения в регуляторах освещенности, регулировании мощности и скорости электродвигателя. Раньше тиристоры использовались в качестве реверсивного тока для выключения устройства. На самом деле он требует постоянного тока, поэтому его очень сложно применить к устройству.Но теперь, используя управляющий сигнал строба, новые устройства можно включать и выключать. Тиристоры можно использовать для полного включения и выключения. Но транзистор находится между включенным и выключенным состояниями. Таким образом, тиристор используется в качестве переключателя, и он не подходит в качестве аналогового усилителя. Пожалуйста, перейдите по ссылке для: Методы связи тиристоров в силовой электронике


Что такое тиристор?

Тиристор — это четырехслойный твердотельный полупроводниковый прибор из материала типа P и N.Всякий раз, когда затвор получает ток срабатывания, он начинает проводить, пока напряжение на тиисторном устройстве не станет под прямым смещением. Таким образом, в этом состоянии он действует как бистабильный переключатель. Чтобы контролировать большую величину тока двух выводов, мы должны спроектировать трехпроводной тиристор, комбинируя небольшую величину тока с этим током. Этот процесс называется контрольным отведением. Если разность потенциалов между двумя выводами находится под напряжением пробоя, то для включения устройства используется двухпроводной тиристор.

Тиристор

Обозначение цепи тиристора

Обозначение схемы тиристора приведено ниже. Он имеет три вывода: анод, катод и затвор.


TRIAC Symbol

Тиристор имеет три состояния.

  • Режим обратной блокировки — В этом режиме работы диод блокирует подаваемое напряжение.
  • Режим прямой блокировки — В этом режиме напряжение, приложенное в одном направлении, заставляет диод проводить. Но здесь не будет проводимости, потому что тиристор не сработал.
  • Режим прямой проводимости — Тиристор сработал, и ток будет течь через устройство до тех пор, пока прямой ток не опустится ниже порогового значения, известного как «ток удержания».

Схема слоев тиристора

Тиристор состоит из трех pn-переходов , а именно J1, J2 и J3. Если анод находится под положительным потенциалом по отношению к катоду и вывод затвора не срабатывает никаким напряжением, то J1 и J3 будет находиться в состоянии прямого смещения.В то время как переход J2 будет находиться в состоянии обратного смещения. Таким образом, переход J2 будет в выключенном состоянии (проводимости не будет). Если повышение напряжения на аноде и катоде превышает V BO (напряжение пробоя), то для J2 происходит лавинный пробой, и тиристор переходит в состояние ВКЛ (начинает проводить).

Если к клемме затвора приложено напряжение В G (положительный потенциал), то на переходе J2 произойдет пробой, которая будет иметь низкое значение В AK .Тиристор может переключиться в состояние ВКЛ, выбрав соответствующее значение В G . В условиях лавинного пробоя тиристор будет работать непрерывно без учета напряжения затвора до тех пор, пока не будет удален потенциал V AK или

  • Удерживающий ток больше, чем ток, протекающий через устройство
  • Здесь В G — Импульс напряжения, который является выходным напряжением релаксационного генератора UJT.

    Схема слоев тиристоров
    Цепи переключения тиристоров
    • Цепи тиристоров постоянного тока
    • Цепи тиристоров переменного тока
    Цепи тиристоров постоянного тока

    При подключении к источнику постоянного тока для управления большими нагрузками и током постоянного тока мы используем тиристоры. Основное преимущество тиристора в цепи постоянного тока в качестве переключателя дает высокий коэффициент усиления по току. Небольшой ток затвора может управлять большим количеством анодного тока, поэтому тиристор известен как устройство, работающее от тока.

    Цепь тиристора постоянного тока
    Цепь тиристора переменного тока

    При подключении к источнику переменного тока тиристор действует иначе, поскольку он не такой, как цепь, подключенная к постоянному току. В течение половины цикла тиристор используется в качестве цепи переменного тока, вызывая его автоматическое отключение из-за состояния обратного смещения.

    Тиристорная цепь переменного тока

    Типы тиристоров

    В зависимости от возможностей включения и выключения тиристоры подразделяются на следующие типы:

    • Тиристоры с кремниевым управлением или тиристоры
    • Тиристоры отключения затвора или GTO
    • Тиристоры отключения эмиттера или ETO
    • Тиристоры с обратной проводимостью или RCT
    • Двунаправленные триодные тиристоры или триаксы
    • MOS отключающие тиристоры или MTO
    • Тиристоры с двунаправленным фазовым управлением или BCT
    • активированные кремниевые
    • Тиристоры с быстрым переключением14 или выпрямители SCR
    • управляемые тиристоры или FET-CTH
    • Тиристоры с интегрированным затвором или IGCT

    Для лучшего понимания этой концепции здесь мы объясняем некоторые типы тиристоров.

    Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR)

    Кремниевый управляемый выпрямитель также известен как тиристорный выпрямитель. Это четырехслойное твердотельное устройство с контролем тока. SCR могут проводить ток только в одном направлении (однонаправленные устройства). SCR могут нормально запускаться током, который подается на клемму затвора. Чтобы узнать больше о SCR. Пожалуйста, перейдите по ссылке, чтобы узнать больше о: Основы и характеристики учебника SCR

    Тиристоры отключения затвора (GTO)

    Одним из особых типов полупроводниковых устройств большой мощности является GTO (тиристоры отключения затвора).Терминал ворот управляет включением и выключением переключателей.

    GTO Symbol

    Если положительный импульс приложен между выводами катода и затвора, то устройство будет включено. Выводы катода и затвора ведут себя как PN-переход, и между выводами существует небольшое напряжение относительно. Это ненадежно как SCR. Для повышения надежности мы должны поддерживать небольшой положительный ток затвора.

    Если импульс отрицательного напряжения приложен между выводами затвора и катода, то устройство выключится.Чтобы вызвать напряжение катода затвора, часть прямого тока украдена, что, в свою очередь, может упасть наведенный прямой ток, и GTO автоматически перейдет в состояние блокировки.

    Приложения

    • Электроприводы с регулируемой скоростью
    • Инверторы большой мощности и тяговое усилие
    Применение GTO на приводе с регулируемой скоростью

    Существует две основные причины использования привода с регулируемой скоростью — это передача энергии процесса и управление. И это обеспечивает более плавную работу.В этом приложении доступен высокочастотный ГТО с обратной проводимостью.

    GTO Application
    Тиристор выключения эмиттера

    Тиристор выключения эмиттера — это один из типов тиристоров, который включается и выключается с помощью полевого МОП-транзистора. Он включает в себя как преимущества MOSFET, так и GTO. Он состоит из двух вентилей — один вентиль используется для включения, а другой вентиль с последовательным MOSFET используется для выключения.

    Emitter Turn OFF Thyristor

    Если на затвор 2 подается некоторое положительное напряжение, он включает полевой МОП-транзистор, который соединен последовательно с клеммой катода тиристора PNPN.МОП-транзистор, подключенный к клемме тиристорного затвора , выключится, когда мы подадим положительное напряжение на затвор 1.

    Недостатком МОП-транзистора, подключенного последовательно с клеммой затвора, является то, что общее падение напряжения увеличивается с 0,3 В до 0,5 В и потери, соответствующие Это.

    Приложения

    Устройство ETO используется для ограничителя тока повреждения и полупроводникового выключателя из-за его высокой способности прерывания тока, высокой скорости переключения, компактной конструкции и низких потерь проводимости.

    Эксплуатационные характеристики ETO в твердотельном автоматическом выключателе

    По сравнению с электромеханическим распределительным устройством твердотельные автоматические выключатели могут обеспечить преимущества в сроке службы, функциональности и скорости. Во время переходного процесса при выключении мы можем наблюдать рабочие характеристики полупроводникового переключателя ETO .

    Приложение ETO
    Тиристоры с обратной проводимостью или RCT

    Обычный тиристор высокой мощности отличается от тиристора с обратной проводимостью (RCT).RCT не может выполнить обратную блокировку из-за обратного диода. Если мы будем использовать обгонный диод или обратный диод, то это будет более выгодно для этих типов устройств. Потому что диод и SCR никогда не будут проводить и одновременно не могут выделять тепло.

    RCT Symbol

    Приложения

    RCT или обратнопроводящие тиристоры в преобразователях частоты и преобразователях, используемых в контроллере переменного тока с использованием схемы демпфера.

    Применение в контроллере переменного тока с использованием демпферов

    Защита полупроводниковых элементов от перенапряжения осуществляется путем индивидуального размещения конденсаторов и резисторов параллельно переключателям.Таким образом, компоненты всегда защищены от перенапряжения.

    RCT Application
    Двунаправленные триодные тиристоры или TRIAC

    TRIAC — это устройство для управления током, которое представляет собой трехконтактное полупроводниковое устройство . Он образован от названия «Триод для переменного тока». Тиристоры могут проводить только в одном направлении, но TRIAC может проводить в обоих направлениях. Есть два варианта переключения формы сигнала переменного тока для обеих половин: один использует TRIAC, а другой — тиристоры, подключенные взаимно.Чтобы включить одну половину цикла, мы используем один тиристор, а для работы другого цикла мы используем тиристоры с обратным подключением.

    Симистор

    Применения

    Используется в диммерах домашнего освещения, регуляторах малых двигателей, регуляторах скорости электрических вентиляторов, управлении небольшими бытовыми электроприборами переменного тока.

    Применение в бытовом диммере

    При использовании отсекающих частей переменного напряжения диммер будет работать. Это позволяет лампе пропускать только части сигнала.Если dim больше, чем прерывание формы волны, также больше. В основном передаваемая мощность будет определять яркость лампы. Обычно для изготовления диммера используется TRIAC.

    Применение симистора

    Это все о типах тиристоров и их применениях. Мы считаем, что информация, представленная в этой статье, поможет вам лучше понять этот проект. Кроме того, с любыми вопросами относительно этой статьи или любой помощью в реализации проектов в области электротехники и электроники вы можете свободно обращаться к нам, связавшись с нами в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какие бывают тиристоры?

    Фото:

    1. Символ тиристора wikimedia
    2. Схема слоев тиристора tumblr
    3. DC Thyristor Circuit electronics-tutorials
    4. GTO thinkelectronics
    5. TRIAC14 electronicrepairguide 9014d 901 такое тиристор? Определение, типы, работа, характеристика и применение тиристора

      Определение : Тиристор (SCR) — это полупроводниковое устройство, которое выполняет как переключение, так и выпрямление.Это четырехслойное устройство с тремя переходами, образованное комбинацией чередующихся полупроводниковых материалов p- и n-типа.

      Тиристор — это слово, образованное слиянием тиристора атрона и транс истора . Поскольку он демонстрирует выпрямляющее действие тиратрона, а также управляемость, как у транзистора. Это трехконтактное устройство: анод, катод и затвор. Для проведения проводимости необходим пусковой импульс затвора. Однонаправленность — важнейшее свойство тиристора.Это означает, что он позволяет току течь просто в одном направлении.

      Хотя существует большая классификация тиристоров, тем не менее, SCR ( S ilicon C управляемый R ectifier) ​​считается наиболее важным элементом, принадлежащим к семейству тиристоров. Таким образом, SCR обычно называют тиристором.

      Символ тиристора

      На рисунке ниже представлено символическое изображение тиристора (SCR):

      Его символ почти аналогичен символу обычного диода, но единственная вариация, присутствующая здесь, — это наличие клеммы затвора, которая используется для запуска схемы.Как мы уже обсуждали, это трехконтактное устройство, которое включает в себя анодный вывод, катодный вывод вместе с выводом затвора.

      Типы тиристоров

      Ниже представлены устройства, относящиеся к семейству тиристоров:

      Конструкция тиристора

      Тиристор представляет собой 4-слойное устройство с 3-мя переходами, которое в основном состоит из кремния в качестве основного материала. Его конструкция почти напоминает обычный транзистор. Но, в отличие от транзистора, он состоит из 4 слоев.Он образован путем соединения двух транзисторов разной конфигурации. Это означает комбинацию одного транзистора PNP и одного транзистора NPN.

      На рисунке ниже представлена ​​структура тиристора, имеющего четыре слоя, т.е. P-N-P-N:

      .

      Здесь самая нижняя p-область представляет анод, а самая верхняя n-область показывает катодный вывод. Эти две области образуют соединение с катодом и анодным выводом с помощью молибденовых пластин. Таким образом, мы получаем 4-х слойную структуру, состоящую из 3-х стыков.Как мы уже говорили, это переключающее устройство, и мы знаем, что переключающее устройство должно обладать очень малым током утечки. Кроме того, кремний имеет меньшее значение тока утечки, чем германий, поэтому он используется при изготовлении SCR.

      Тиристор рабочий (работа)

      Тиристор (SCR) состоит из двух полупроводниковых материалов p и двух n-типа, что создает 4-слойную структуру.

      На рисунке ниже представлена ​​аналогия с двумя транзисторами или, можно сказать, упрощенная форма тиристора:

      Здесь на приведенном выше рисунке ясно показано, что коллектор транзистора первой конфигурации действует как база для второй.Точно так же коллектор второй конфигурации тиристора функционирует как база для первой.

      Имеет в основном 3 режима работы, что позволяет нам двигаться дальше, чтобы иметь четкое представление о том, как работает тиристор.

      Когда анодная клемма устройства соединена с положительной клеммой батареи, а катод образует соединение с отрицательной клеммой батареи. Затем из-за этого переход J 0 и J 2 становится смещенным в прямом направлении, но в то же время это прямое соединение делает переход J 1 смещенным в обратном направлении.На рисунке ниже четко показано это прямое соединение:

      Благодаря прямому смещению переходник J 0 и J 2 допускает перемещение носителей. Но промежуточный переход J 1 из-за обратного приложенного потенциала создает широкую область обеднения и блокирует поток основных носителей через нее. Однако через устройство протекает очень небольшой ток утечки из-за движения неосновных носителей. Но этого тока недостаточно для управления схемой.Таким образом, несмотря на наличие прямого напряжения, устройство не проводит. Это известно как режим прямой блокировки или выключенный режим.

      Следующее состояние возникает, когда анодный вывод тиристора соединен с отрицательным выводом батареи, а катод соединен с положительным выводом батареи.

      Это заставляет переход J 0 и J 2 смещаться в обратном направлении, но в то же время из-за такого питания переход J 1 переходит в состояние прямого смещения.Таким образом, соединение с обратным смещением J 0 и J 2 не позволяет протеканию тока. Следовательно, через устройство протекает очень небольшой обратный ток, то есть ток утечки. Это состояние устройства известно как режим обратной блокировки или состояние выключения.

      Далее фактический режим работы тиристора возникает при подаче на него внешнего управляющего импульса. Здесь на анод и затвор по отношению к катоду подается достаточное положительное напряжение.

      На приведенном выше рисунке мы можем ясно видеть, что прямое напряжение подается на вывод затвора по отношению к выводу катода. Теперь, в этом случае, разветвление J 0 , J 1 и J 2 все находится в состоянии прямого смещения. Таким образом, основные носители начинают уходить в коллекторную область транзистора Q 1 . А как известно, коллектор Q 1 образует соединение с базой транзистора Q 2 . Этот базовый ток управляет транзистором Q 2 .Кроме того, переход смещен в прямом направлении, поэтому большинство носителей дрейфуют к коллектору Q 2 . Таким образом, через устройство протекает большой ток. Таким образом, при подаче импульса запуска затвора через тиристор протекает большой электрический ток. Это состояние называется режимом прямой проводимости .

      Теперь, даже если мы уберем напряжение затвора, это кумулятивное действие также будет иметь место, и ток будет течь через устройство, когда достигнет минимального значения. Этот минимальный ток известен как , ток фиксации .

      Теперь возникает вопрос, что нужно сделать, чтобы тиристор выключился, когда он включился?

      Итак, ответ на поставленный выше вопрос заключается в уменьшении анодного тока до минимального значения, которое называется удерживающим током . Таким образом, снижение анодного напряжения снова переведет тиристор в режим прямой блокировки.

      Характеристическая кривая тиристора

      На рисунке ниже представлена ​​характеристическая кривая тиристора:

      Здесь на рисунке четко показаны 3 зоны работы тиристора.Как и в случае прямого приложенного напряжения первоначально, когда импульс запуска затвора не применяется, устройство работает в области прямой блокировки. Но, поскольку импульс запуска затвора также предоставляется вместе с прямым напряжением, он вызывает большой ток через устройство. Это представляет собой область прямой проводимости.

      При наличии обратного напряжения через устройство протекает только обратный ток утечки. Но после определенного обратного напряжения устройство испытывает лавинный пробой, и это напряжение называется напряжением обратного пробоя устройства.

      Статическая характеристика тиристора
      1. Тиристор — это устройство с токовым управлением . Поскольку большой анодный ток контролируется небольшим значением тока затвора.
      2. После подачи запускающего импульса устройство работает как выпрямитель.
      3. Даже если подан импульс запуска, устройство не работает в режиме обратного смещения.
      4. Если анодный ток один раз превышает ток фиксации, то при снятии импульса затвора тиристор не отключается.
      5. Правильная проводимость через устройство имеет место только тогда, когда анодный ток превышает ток удержания.

      Применение тиристора

      • В системах управления : Они широко используются для управления двигателями переменного и постоянного тока.
      • В линиях передачи : Использование тиристоров в линиях передачи улучшает их коэффициент мощности.
      • В приложениях переключения : поскольку они обладают огромной способностью переключаться между включенным и выключенным состоянием.Таким образом, в основном используется в коммутационных приложениях.
      • В передаче высокого напряжения постоянного тока : Тиристоры теперь стали неотъемлемой частью высоковольтных линий электропередачи.

      Ключевые термины, относящиеся к тиристорам

      • Ток фиксации : Ток фиксации — это минимальный ток, который протекает через устройство в состоянии прямого смещения. Как только устройство достигает этого конкретного значения, устройство полностью начинает проводить ток даже после удаления стробирующего импульса.
        Этот ток связан с процессом включения тиристора. Его значение примерно в два или три раза превышает ток удержания.
      • Ток удержания : Ток удержания — это минимальный ток, который протекает через устройство в прямом направлении, но ниже этого конкретного значения устройство прекращает проводить. Этот ток связан с отключением процесса тиристора.

      Тиристоры из-за их переключающего действия и выпрямительной способности широко используются в силовых полупроводниковых устройствах.Они в основном используются в релейных и фазовых системах управления.

      Типы тиристоров

      Семейство тиристоров Типы тиристоров

      Символ схемы Diac Обозначение тиристорной цепи Символ симистора Символ Ujt

      Устройства P-N-P-N с нулевым, одним или двумя вентилями составляют основной тиристор. Но сегодня в семейство тиристоров входят и другие подобные многослойные устройства.Полный список членов семейства тиристоров включает diac (двунаправленный диодный тиристор), triac (двунаправленный триодный тиристор), SCR (кремниевый выпрямитель), диод Шокли, SCS (кремниевый управляемый переключатель), SBS (кремниевый двусторонний переключатель). ), SUS (кремниевый односторонний переключатель), также известный как , дополнительный SCR или CSCR, LASCR (световой активируемый SCR), LAS (световой переключатель) и LASCS (световой SCS).

      Самым важным членом семейства тиристоров является кремниевый управляемый выпрямитель (SCR). SCR — это четырехслойный (P-N-P-N) полупроводниковый прибор с тремя переходами с тремя выводами, а именно анодом, катодом и затвором. Это одностороннее устройство, и проводимость происходит от анода к катоду при надлежащих условиях смещения (прямое смещение).

      Диаки и симисторы являются двунаправленными устройствами. Диак — это двухконтактное трехслойное устройство, которое обычно используется для запуска симисторов. Симистор представляет собой трехконтактный полупроводниковый прибор, который можно рассматривать как эквивалент двух тиристоров, соединенных встречно параллельно.Диод Шокли представляет собой двухконтактный обратный блокирующий тиристор, не имеющий затвора. SCS (переключатель, управляемый кремнием) похож на SCR, за исключением того, что он имеет два затвора и может быть включен или выключен любым затвором. SUS (кремниевый односторонний переключатель) имеет затвор на анодной стороне и может использоваться как программируемый однопереходный транзистор (PUJT). SBS (кремниевый двусторонний переключатель) — это устройство, состоящее из двух идентичных структур SUS, расположенных антипараллельно, но имеющих только один затвор, который используется только для внешней синхронизации или для правильного смещения.LASCR — это активируемый светом SCR, который включается фотонной бомбардировкой.

      UJT (однопереходный транзистор), в отличие от биполярного транзистора, имеет только один переход и, как и другие обычные транзисторы, обрабатывает действие транзистора и работает как переключатель. Характеристики UJT аналогичны характеристикам SUS. Однако его конструкция отличается, и он не относится к семейству тиристоров.

      Рабочий, VI-характеристики, типы, применение, преимущества и недостатки

      Тиристор — это, по сути, двухпозиционный переключатель для управления выходной мощностью электрической цепи путем включения и выключения цепи нагрузки через определенные промежутки времени.В этом посте мы попытаемся понять, что это такое, как это работает, его характеристики вольт-ампер (VI), режимы работы, приложения, преимущества и недостатки.

      Знакомство с тиристором

      Тиристор — это однонаправленный полупроводниковый твердотельный прибор с четырьмя слоями чередующегося материала типа P и N. Он состоит из трех электродов: анода, катода и затвора. Анод — это положительный вывод, а катод — отрицательный вывод.

      Затвор управляет потоком тока между анодом и катодом.Он используется в электронных устройствах и оборудовании для контроля электроэнергии или тока. Он действует как выпрямитель и может передавать ток только в одном направлении.

      Первый тиристор был произведен в 1956 году. Самым распространенным типом тиристоров является кремниевый управляемый выпрямитель (SCR).

      Рис.1 — Символ тиристора

      Как работает тиристор

      Тиристор действует как диод. Он состоит из двух слоев полупроводников, а именно p-типа и n-типа, зажатых вместе, образуя переход.Анод соединен с внешним p-слоем, катод — с внешним n-слоем, а затвор — с внутренним p-слоем. Он имеет 3 соединения, а именно J1, J2, J3, как показано на Рис. 2 ниже.

      Когда анод находится под положительным потенциалом по отношению к катоду, на затвор не подается напряжение. Переходы J1, J3 смещены в прямом направлении, а J2 — в обратном. Таким образом, здесь не проводится никакой проводимости.

      Рис. 2 — Схема слоев тиристора

      Теперь, когда положительный потенциал превышает напряжение пробоя, происходит пробой перехода J2, и он начинает проводить.Как только пробой произошел, он продолжает действовать независимо от напряжения на затворе, пока потенциал на аноде не будет снят или ток через устройство не станет меньше, чем ток удержания.

      Теперь, когда на вывод затвора по отношению к катоду приложен положительный потенциал, происходит пробой перехода J2. Для быстрого включения тиристора необходимо выбрать соответствующее значение потенциала.

      Затвор действует как управляющий электрод. Когда к его затвору прикладывается небольшое напряжение, известное как импульс затвора, устройство переходит в состояние проводимости.Это продолжается до тех пор, пока напряжение на устройстве не изменится на противоположное или не будет снято.

      Ток запуска затвора изменяется обратно пропорционально напряжению затвора, и для его запуска требуется минимальный заряд затвора. Таким образом, переключением тиристоров можно управлять с помощью управляющего импульса.

      Двухтранзисторная аналогия тиристора

      Коллекторный ток от NPN-транзистора подается непосредственно на базу PNP-транзистора, в то время как коллекторный ток PNP-транзистора подается на базу NPN-транзистора.Эти соединенные между собой транзисторы зависят друг от друга для обеспечения проводимости.

      Значит, чтобы один из транзисторов проводил ток, необходим базовый ток. Когда анодный вывод тиристора является отрицательным по отношению к катоду, NP-переход становится смещенным в прямом направлении, а PN-переход становится смещенным в обратном направлении.

      Рис. 3 — Двухтранзисторная аналогия тиристора

      Здесь протекание обратного тока блокируется до тех пор, пока не будет приложено напряжение пробоя. После пробоя напряжения он начинает проводить без подачи стробирующего сигнала.Это одна из отрицательных характеристик тиристоров, поскольку они срабатывают при обратном прерывании перенапряжения.

      Когда вывод анода становится положительным по отношению к катоду, внешние переходы смещаются в прямом направлении, а центральный переход NP смещается в обратном направлении и блокирует прямой ток. Таким образом, чтобы запустить его в проводимость, на базу транзисторов подается положительный ток.

      Два транзистора соединены в регенеративный контур, и это заставляет транзистор проводить насыщение.Таким образом, можно сказать, что тиристоры блокируют ток как в направлении источника переменного тока в выключенном состоянии, так и могут быть включены путем приложения положительного тока к базе транзистора.

      Напряжение-ампер (VI) Характеристики тиристора

      Тиристоры могут иметь прямое или обратное смещение. Посмотрим, как это работает в обоих состояниях.

      Тиристоры в прямом смещенном состоянии

      Когда анод становится положительным, PN-переходы на концах смещаются в прямом направлении, а центральный переход (NP) становится смещенным в обратном направлении.Он будет оставаться в заблокированном (ВЫКЛЮЧЕННОМ) режиме (также известном как ступень прямой блокировки) до тех пор, пока он не будет запущен импульсом тока затвора или приложенное напряжение не достигнет напряжения прямого переключения.

      Запуск импульсом тока затвора — Когда он запускается импульсом тока затвора, он начинает проводить ток и действует как замыкающий переключатель. Тиристоры остаются во включенном состоянии, то есть в заблокированном состоянии. Здесь ворота теряют контроль, чтобы выключить устройство.

      Срабатывание по прямому напряжению переключения — При подаче прямого напряжения через блокировку (J2) в среднем переходе тиристоров начинает течь ток утечки.Когда напряжение превышает прямое разрывное напряжение или критический предел, J2 выходит из строя и переходит во включенное состояние.

      Когда ток затвора (Ig) увеличивается, это уменьшает зону блокировки и, таким образом, уменьшается перенапряжение прямого размыкания. Он включится, когда поддерживается минимальный ток, называемый током фиксации.

      Когда ток затвора Ig = 0 и анодный ток падает ниже определенного значения, называемого током удержания во включенном состоянии, он снова достигает своего состояния прямой блокировки.

      Рис. 4 — Ампер напряжения (VI) тиристора

      Тиристоры в обратном смещенном состоянии

      Если анод отрицательный по отношению к катоду, то есть с приложением обратного напряжения, оба PN перехода на конец, то есть J1 и J3, становится смещенным в обратном направлении, а центральный переход J2 становится смещенным в прямом направлении. По нему протекает лишь небольшой ток утечки. Это режим блокировки обратного напряжения или выключенное состояние тиристора.

      При дальнейшем увеличении обратного напряжения при определенном напряжении происходит лавинный пробой J1 и J2, и он начинает проводиться в обратном направлении.Максимальное обратное напряжение, при котором тиристор начинает проводить, известно как обратное напряжение пробоя.

      Резюме

      • Тиристор блокирует напряжение как в прямом, так и в обратном направлении, и, таким образом, формируется симметричная блокировка.
      • Тиристор включается под действием положительного тока затвора и выключается, когда анодное напряжение падает до нуля.
      • Небольшой ток от затвора к катоду может вызвать срабатывание тиристора, переключив его с разомкнутой цепи на короткое замыкание.

      Режимы работы тиристора

      Тиристор имеет три режима работы. Это: —

      • Блокировка в прямом направлении
      • Блокировка в обратном направлении
      • Прямая проводка
      Блокировка в прямом направлении

      В этом состоянии или режиме прямая проводимость заблокирована. Верхний и нижний диод смещены в прямом направлении, а переход в центр смещен в обратном направлении. Таким образом, тиристор не включается, поскольку затвор не срабатывает и через него не течет ток.

      Блокировка обратного хода

      В этом режиме соединение анода и катода меняется на обратное, и ток по-прежнему не течет. Тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, и они блокируются в обратном направлении, поэтому ток блокируется.

      Прямая проводимость

      Когда ток подается на затвор, срабатывает тиристор, и он начинает проводить. Он остается включенным до тех пор, пока прямой ток не упадет ниже порогового значения, что может быть достигнуто отключением цепи.

      Типы тиристоров

      В зависимости от возможностей включения и выключения и физической структуры тиристоры классифицируются как:

      • Тиристоры с кремниевым управлением (SCR)
      • Тиристоры с эмиттерным выключением (ETO)
      • Тиристоры с быстрым переключением (SCR) )
      • Светоактивированные кремниевые управляемые выпрямители (LASCR)
      • Тиристоры отключения затвора (GTO)
      • Тиристоры с обратной проводимостью (RCT)
      • Тиристоры с управлением на полевых транзисторах (FET-CTH)
      • MOS Turn Off Thyristors (
      • MOS Turn Off Thyristors (
      • ) Тиристоры с фазовым управлением (BCT)

      Применения тиристора

      Тиристор используется в различных приложениях, таких как:

      • В основном используется в приводах двигателей с регулируемой скоростью.
      • Используется для управления мощными электрическими устройствами.
      • Используется в основном в электродвигателях переменного тока, осветительных приборах, сварочных аппаратах и ​​т. Д.
      • Используется в ограничителе тока повреждения и автоматическом выключателе.
      • В тиристоре ETO возможны быстрая скорость переключения и низкая проводимость.
      • Используется как диммеры на телевидении, в кинотеатрах.
      • Используется в фотографии для вспышек.
      • Может использоваться в охранной сигнализации.
      • Используется для регулирования скорости вращения электровентилятора.
      • Используется в выключателях зажигания автомобилей.

      Преимущества тиристора

      К достоинствам тиристора можно отнести:

      • Низкая стоимость.
      • Можно защитить с помощью предохранителя.
      • Может работать с большим напряжением / током.
      • Возможность управления питанием переменного тока.
      • Очень легко управлять.
      • Легко включается.
      • Тиристор GTO или Gate Turnoff имеет высокий КПД.
      • Работает меньше времени.
      • Тиристорные переключатели могут работать с большой частотой.
      • Требуется меньше места по сравнению с механическими переключателями.
      • Может использоваться для надежных операций.
      • Стоимость обслуживания тиристора намного меньше.
      • Очень проста в использовании для сложных задач управления.
      • Пропускная способность очень хорошая.
      • Может использоваться как генератор в цифровых схемах.
      • Может подключаться параллельно и последовательно для обеспечения электронного управления на высоких уровнях мощности.
      • Тиристоры проводят ток только в одном направлении.
      • Может использоваться в качестве защитного устройства, как предохранитель в линии электропередачи.

      Недостатки тиристора

      • К недостаткам тиристора можно отнести:
      • Невозможно использовать для более высоких частот.
      • В цепи переменного тока тиристор должен включаться каждый цикл.
      • SCR требует времени для включения и выключения. Это вызывает задержку или повреждение груза.
      • Он может останавливать двигатель при подключении, но не может удерживать его в неподвижном состоянии.
      • Скорость отклика тиристора очень низкая.
      • Не очень полезен в цепях постоянного тока, так как тиристор нельзя отключить, просто сняв привод затвора.
      • Низкий КПД.
      • Ток фиксации и удержания больше в тиристоре GTO.
      • Возможность обратной блокировки напряжения меньше, чем возможность прямой блокировки.
      • Надежность тиристора TRIAC меньше, чем SCR.
      • TRIAC имеют более низкий рейтинг du / dt по сравнению с SCR.
        Также читают:
        Технология сотовой связи для телефонов 5G - рабочая архитектура, характеристики, преимущества
      Понижающий трансформатор - принцип работы, уравнение, типы, преимущества и недостатки
      Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - работа, типы, применение, преимущества и недостатки 

      Саяна является специалистом в области электроники и связи и имеет опыт работы в ИТ-индустрии.Она также является сертифицированным инструктором по йоге. Она является автором, редактором и партнером Electricalfundablog.

      Что все должны знать о тиристоре

      Каталог

      9102 9102
    6. 0 и полярности
    7. 1 9110 Ворота 8 -off Тиристор

    8. I Введение

      II Классификация тиристоров

      1. Классификация по выключению, проводимости и режимам управления

      3.Классификация по типу корпуса

      4. Классификация по текущей мощности

      5. Классификация по скорости выключения

      III Рабочий процесс тиристора

      1. Различия между GTO и SCR

      2. Обнаружение GTO

      В Как защитить тиристор?

      1.Защита от перенапряжения (OVP)

      2. Защита от перегрузки по току


      I Введение

      Тиристор — это аббревиатура от тиратронного транзистора, который также известен как кремниевый выпрямитель. В 1957 году компания General Electric разработала первый в мире тиристорный продукт, а в 1958 году выпустила его на рынок.

      Конструкция тиристора представляет собой четырехслойную полупроводниковую структуру PNPN, имеющую три полюса: анод, катод и полюс затвора.Условия его работы: добавляется прямое напряжение и на полюсе затвора присутствует ток срабатывания. Его производные устройства включают быстрый тиристор, двунаправленный тиристор, тиристоры с обратной проводимостью, тиристоры со световым управлением и т. Д.

      Это высокомощное переключающее полупроводниковое устройство, которое обозначено в схеме буквенными обозначениями «V» и «VT». . Тиристор имеет характеристики кремниевого выпрямительного устройства, которое может работать в условиях высокого напряжения и тока.Поскольку его рабочий процесс можно контролировать, он широко используется в управляемом выпрямлении, регулировании напряжения переменного тока, бесконтактном электронном переключении, инверторе, преобразователе частоты и других электронных схемах.

      Что такое тиристор?


      II Классификация тиристоров

      1. Классификация по режимам выключения, проводимости и управления

      По режимам выключения, проводимости и управления тиристоров их можно разделить на обычные тиристоры, двунаправленные тиристоры, тиристоры с обратной проводимостью, тиристоры с запирающим устройством, тиристоры (GTO), тиристоры BTG, тиристоры с регулируемой температурой и тиристоры с регулируемым светом.

      2. Классификация по выводам и полярности

      Тиристоры можно разделить на двухполюсные тиристоры, трехполюсные тиристоры и четырехполюсные тиристоры в зависимости от их выводов и полярности.

      3. Классификация по типу корпуса

      В зависимости от типа корпуса тиристоров их можно разделить на три группы: тиристоры в металлическом корпусе, тиристоры в пластиковом корпусе и тиристоры в керамическом корпусе. Среди них тиристоры в металлическом корпусе делятся на болтовые, плоские, круглые и т. Д.. А тиристоры в пластиковом корпусе делятся на типы с ребрами охлаждения и без них.

      4. Классификация по допустимому току

      Тиристоры можно разделить на тиристоры большой мощности, тиристоры средней мощности и тиристоры малой мощности в зависимости от их текущей мощности. Как правило, тиристоры большой мощности в основном помещаются в металлический корпус, а тиристоры средней и малой мощности — в пластиковых или керамических корпусах.

      5. Классификация по скорости выключения

      По скорости выключения тиристоры можно разделить на обычные тиристоры и высокочастотные (быстрые) тиристоры.

      РИС. Типы тиристоров


      III Рабочий процесс тиристора

      Тиристор представляет собой четырехслойное трехполюсное устройство. Он имеет три PN-перехода: J1, J2 и J3. NP в середине можно разделить на две части, чтобы сформировать транзистор типа PNP и транзистор типа NPN.

      РИС2. Конструкция тиристора

      Когда на тиристор подается прямое анодное напряжение, для включения тиристора PN переход J2, выдерживающий обратное напряжение, должен потерять свой блокирующий эффект.Следовательно, когда в двухтранзисторные схемы, составленные друг с другом, протекает достаточный ток затвора Ig, образуется сильная положительная обратная связь, в результате чего два транзистора насыщаются и проводят ток.

      Установите токи коллектора трубок PNP и NPN равными Ic1 и Ic2, токи эмиттера равными Ia и Ik, коэффициенты усиления тока:

      a1 = Ic1 / Ia и a2 = Ic2 / Ik,

      и ток обратной утечки через переход J2 равен Ic0.

      Анодный ток тиристора равен сумме тока коллектора и тока утечки двух ламп:

      Ia = Ic1 + Ic2 + Ic0 или Ia = a1Ia + a2Ik + Ic0

      Если затвор ток Ig, ток катода тиристора Ik = Ia + Ig

      И можно сделать вывод, что анодный ток тиристора равен:

      I = (Ic0 + Iga2) / (1- (a1 + a2)) Формула (1-1)

      Коэффициенты усиления тока a1 и a2 кремниевой трубки PNP и кремниевой трубки NPN резко изменяются с изменением их эмиттерных токов.

      Когда тиристор подвергается прямому анодному напряжению, а полюс затвора не получает напряжения, в формуле (1-1) Ig = 0 и (a1 + a2) очень мал, поэтому анодный ток тиристора Ia≈Ic0, а тиристор находится в состоянии прямой блокировки. Когда тиристор находится под положительным анодным напряжением, ток Ig течет от затвора G.

      Потому что через эмиттерный переход трубки NPN проходит достаточное количество Ig, тем самым увеличивая коэффициент усиления пускового тока a2.И достаточно большой ток Ic2 электрода протекает через эмиттерный переход трубки PNP, что увеличивает коэффициент усиления тока a1, что приводит к большему току Ic1 электрода, протекающему через переход эмиттера трубки NPN. Этот процесс сильной положительной обратной связи происходит быстро.

      Когда a1 и a2 увеличиваются с увеличением тока эмиттера и (a1 + a2) ≈ 1, знаменатель в уравнении (1-1) 1- (a1 + a2) ≈ 0, что увеличивает анодный ток Ia тиристора.В это время ток, протекающий через тиристор, полностью определяется напряжением и сопротивлением главной цепи, а тиристор уже находится в состоянии прямой проводимости.

      В формуле (1-1) после включения тиристора 1- (a1 + a2) ≈ 0, и даже если в это время ток затвора Ig = 0, тиристор может поддерживать исходный анодный ток Ia. и продолжайте включаться. После срабатывания тиристора вентиль не работает.

      После включения тиристора, если напряжение источника питания постоянно снижается или сопротивление контура увеличивается, чтобы уменьшить анодный ток Ia ниже тока удержания IH, поскольку a1 и a1 быстро уменьшаются, когда 1- (a1 + a2) ≈ 0, тиристор возвращается в состояние блокировки.

      Как работает тиристор?


      IV Тиристор отключения затвора

      1. Различия между GTO и SCR

      Тиристор отключения затвора (GTO) также известен как тиристор с управляемым затвором. Его основная характеристика заключается в том, что когда к полюсу затвора добавляется отрицательный сигнал запуска, тиристор может отключиться.

      Как упоминалось ранее, после того, как обычный тиристор (SCR) запускается положительным сигналом затвора, сигнал может поддерживаться во включенном состоянии.Чтобы выключить его, необходимо отключить питание или приложить обратное напряжение, чтобы прямой ток был ниже, чем ток удержания. Это требует увеличения схемы коммутации, что не только увеличивает объем и вес устройства, но также снижает эффективность и генерирует искажение формы сигнала и шум.

      Тиристор GTO лишен вышеперечисленных недостатков. Он сохраняет преимущества высоковольтной защиты и высокого тока обычных тиристоров, а также имеет возможность самовыключения, что делает его очень простым в использовании и идеальным высоковольтным и сильноточным коммутационным устройством.По емкости и сроку службы он превосходит гигантский транзистор (GTR), но рабочая частота ниже GTR. Емкость GTO достигла 3000A-4500V, и они широко используются в таких областях, как регулирование скорости прерывателя, регулирование частоты и источник питания инвертора, демонстрируя высокую жизнеспособность.

      Тиристор GTO также является четырехслойным трехполюсным устройством PNPN, и его конструкция и эквивалентная схема такие же, как у обычных тиристоров.

      РИС. Упрощенное поперечное сечение тиристора GTO

      Хотя принцип срабатывания GTO и SCR одинаков, принцип и метод выключения для них совершенно разные.Это связано с тем, что обычные тиристоры находятся в состоянии глубокого насыщения после включения, а GTO может достичь критического насыщения только после включения, поэтому полюс затвора GTO может быть отключен после того, как мы добавим к нему отрицательный сигнал запуска.

      Важным параметром GTO является коэффициент усиления при выключении βoff, который равен отношению максимального тока анода в закрытом состоянии к максимальному отрицательному току затвора. Формула:

      βoff = IATM / IGM

      βoff обычно составляет от нескольких раз до нескольких десятков раз.Чем больше βoff, тем сильнее будет способность тока затвора управлять анодным током.

      2. Обнаружение GTO

      (1) Определите электрод GTO

      Установите мультиметр на шестерню «R × 1» и измерьте сопротивление между любыми двумя контактами. Только когда черный измерительный провод подключен к полюсу G, а красный измерительный провод подключен к полюсу K, сопротивление будет низким. В остальных случаях значение сопротивления бесконечно. Это может быстро определить полюса G и K, а остальное — полюс A.

      (2) Проверьте возможность срабатывания

      Сначала подключите черный измерительный провод мультиметра1 к полюсу A, а красный измерительный провод к полюсу K, сопротивление бесконечно. Затем используйте кончик черного щупа для одновременного контакта с полюсом G и добавьте положительный сигнал запуска. Если указатель отклоняется до значения низкого сопротивления, это указывает на то, что GTO был включен. Наконец, когда полюс G отключен, пока GTO все еще находится во включенном состоянии, это означает, что он имеет способность срабатывания.

      (3) Проверка возможности отключения

      Метод двойного счетчика используется для проверки возможности отключения. Шестерни и соединения multimete1 остались без изменений. Установите мультиметр2 в положение «R × 10», подключите красный измерительный провод к полюсу G, а черный измерительный провод к полюсу K и подайте на него отрицательный сигнал запуска. Если указатель мультиметра 1 повернуть влево до положения бесконечности, это доказывает, что GTO имеет возможность выключения.

      (4) Расчетное усиление выключения βoff

      При переходе к шагу 3 не подключайтесь к мультиметру2.Сначала запишите количество отклоняющих решеток n1 мультиметра 1 в прямом направлении, когда GTO включен. Затем подключитесь к мультиметру 2, чтобы принудительно выключить GTO, и запишите количество отклоняющих решеток n2 мультиметра 2. Наконец, считайте текущее значение, и коэффициент усиления при отключении оценивается по следующей формуле:

      βoff = IATM / IGM≈IAT / IG = K1n1 / K2n2

      В формуле

      K1 — текущий масштабный коэффициент. в шестерне «R × 1» мультиметра1;

      K2 — текущий масштабный коэффициент в шестерне «R × 10» мультиметра2.

      βoff≈10 × n1 / n2

      Таким образом, без расчета значений IAT и IG, значение усиления при повороте можно быстро оценить, если мы получим количество отклоняющих решеток.


      В Как защитить тиристоры?

      В настоящее время тиристоры находят все более широкое применение в промышленности. А с расширением области применения роль тиристоров становится все более всеобъемлющей. Однако в процессе эксплуатации тиристор очень чувствителен к перенапряжению, что может привести к серьезным повреждениям.Что мы можем сделать, чтобы лучше защитить тиристор, чтобы продлить срок его службы? Представлены следующие методы защиты:

      1. Защита от перенапряжения (OVP)

      Тиристор очень чувствителен к перенапряжению. Когда прямое напряжение превышает определенное значение повторяющегося пикового напряжения в закрытом состоянии (UDRM), тиристор включается неправильно, вызывая отказ цепи. Когда приложенное обратное напряжение превышает определенное значение обратного повторяющегося пикового напряжения (URRM), оно будет немедленно повреждено.Поэтому необходимо изучить причину перенапряжения и способ подавления перенапряжения.

      Перенапряжение в основном вызвано резкими изменениями подаваемой электроэнергии или накопления энергии в системе, из-за чего системе не хватает времени на преобразование, или электромагнитная энергия, изначально накопленная в системе, не рассеивается вовремя.

      РИС. Пример перенапряжения

      (1) Типы перенапряжения

      В основном есть два типа перенапряжения: один вызван внешними ударами, такими как удары молнии, а другой — импульсным напряжением, вызванным размыканием и замыканием переключателей.Перенапряжение, вызванное ударами молнии или срабатыванием высоковольтных выключателей, представляет собой скачок напряжения от нескольких микросекунд до нескольких миллисекунд, что очень опасно для тиристоров. И импульсное напряжение, вызванное размыканием и замыканием переключателей, делится на следующие категории:

      1) Перенапряжение, создаваемое размыканием и замыканием источника питания переменного тока

      Перенапряжение может быть вызвано размыканием и замыканием выключатели переменного тока или предохранители предохранителей переменного тока.Из-за распределенной емкости обмотки трансформатора, резонансного контура, вызванного реактивным сопротивлением утечки, значение перенапряжения в 2-10 раз превышает нормальное значение. Как правило, чем выше скорость открытия и закрытия, тем выше будет перенапряжение, и значение будет еще выше, когда цепь отключена в условиях холостого хода.

      2) Перенапряжение, генерируемое на стороне постоянного тока

      Если индуктивность цепи велика или значение тока при отключении цепи велико, будет сгенерировано относительно большое перенапряжение.Такая ситуация часто возникает при резком изменении тока, что вызвано отключением нагрузки, размыканием токопроводящего тиристора или быстрым срабатыванием предохранителя.

      3) Коммутационное импульсное напряжение

      Коммутационное перенапряжение вызвано остаточной рекомбинацией носителей в переходных слоях устройства, когда ток тиристора падает до 0, поэтому его также называют перенапряжением, вызванным накоплением носителей. эффект.

      После коммутационного перенапряжения возникает коммутационное перенапряжение колебаний.Это колебательное напряжение, вызванное резонансом индуктивности и емкости. Его значение связано с обратным напряжением после коммутации. Чем выше обратное напряжение, тем больше коммутационное перенапряжение колебаний.

      РИС. Класс D: Импульсная коммутация

      (2) Методы перенапряжения

      По разным причинам образования перенапряжения могут быть приняты различные методы подавления, такие как уменьшение источника перенапряжения и ослабление амплитуды перенапряжения; подавление скорости нарастания энергии перенапряжения, задержка скорости рассеивания генерируемой энергии и увеличение пути рассеяния; использовать электронные схемы для защиты.

      Наиболее распространенный метод — это соединение элементов, поглощающих энергию, в петле для рассеивания энергии, которую часто называют петлей поглощения или буферной схемой.

      1) Цепь демпфирующего сопротивления емкостного сопротивления (RC)

      Обычно перенапряжение имеет высокую частоту, поэтому конденсаторы часто используются в качестве поглотительных элементов. Чтобы предотвратить колебания, часто добавляют демпфирующий резистор, чтобы сформировать цепь поглощения сопротивления-емкости. Контур емкостного сопротивления может быть подключен на стороне переменного тока и на стороне постоянного тока схемы или подключен параллельно между анодом и катодом тиристора.Лучше всего использовать неиндуктивные конденсаторы для цепи поглощения, а проводка должна быть как можно короче.

      РИС. RC демпферная цепь с обратной поляризацией

      РИС. Неполяризованная демпфирующая цепь

      2) Абсорбционная петля, состоящая из нелинейных элементов

      Постоянная времени RC цепи поглощения сопротивления-емкости, описанная выше, является фиксированной, и иногда она не может разрядить перенапряжение за короткое время высокое пиковое значение и большая энергия, а эффект подавления перенапряжения слабый.Поэтому, как правило, нелинейные компоненты, такие как селеновые батареи или варисторы, также подключаются параллельно на входных и выходных линиях преобразователя.

      Рабочее напряжение селеновой батареи зависит от температуры, и чем ниже температура, тем выше будет выдерживаемое напряжение. Кроме того, селеновый стек обладает свойством самовосстановления и может использоваться повторно. После действия перенапряжения прожоги на селеновой подложке снова покрываются растворенным селеном, и рабочие характеристики снова восстанавливаются.

      Варистор представляет собой нелинейный резистор из оксида металла на основе оксида цинка. Он имеет два электрода, между которыми заполнены микрокристаллы неправильной формы ZNO с размером частиц 10-50 мкм. Между кристаллами есть слои частиц оксида висмута размером около 1 мкм. Этот зернограничный слой находится в состоянии с высоким импедансом при нормальном напряжении с небольшим током утечки менее 100 мкА. При приложении напряжения возникает электронная лавина, межзеренный пограничный слой быстро переходит в состояние с низким импедансом.Ток быстро увеличивается, теряя энергию и подавляя перенапряжение, тем самым защищая тиристор. После выброса зернограничный слой вернулся в состояние с высоким сопротивлением.

      2. Защита от перегрузки по току

      Из-за небольшого размера и небольшой теплоемкости полупроводниковых устройств, особенно для высоковольтных и сильноточных силовых устройств, таких как тиристоры, температура перехода должна строго контролироваться, иначе они будут быть полностью поврежденным.Когда через тиристор протекает ток, превышающий номинальное значение, не хватает времени для рассеивания тепла, что приводит к быстрому повышению температуры перехода и, в конечном итоге, выгорает слой перехода.

      Существуют различные причины перегрузки по току, например, тиристор самого преобразователя поврежден, цепь запуска или система управления вышли из строя, напряжение источника питания переменного тока слишком высокое, слишком низкое или не совпадает по фазе, нагрузка перегрузка или короткое замыкание, влияние сбоев соседнего оборудования и т. д.

      Наиболее часто используемым методом защиты от перегрузки по току является использование быстродействующего предохранителя. Поскольку срабатывание обычного предохранителя происходит слишком медленно, тиристор мог сгореть до того, как сгорел предохранитель, поэтому его нельзя использовать для защиты тиристора. В высокоскоростном предохранителе серебряный предохранитель погружен в кварцевый песок, поэтому он имеет очень короткое время плавления, которое можно использовать для защиты тиристора.

      Как работает защита от сверхтока?


      Если вы читаете эту статью и хотите узнать больше об электронике, добро пожаловать на новостной канал на нашем сайте в любое время!

      Основные типы тиристоров и их применение

      В этой статье мы обсудим различные типы тиристоров.Тиристоры представляют собой полупроводниковые устройства с 2 или 4 контактами, которые действуют как переключатели. Например, двухконтактный тиристор проводит ток только тогда, когда напряжение на его выводах превышает напряжение пробоя устройства. Для 3-контактного тиристора путь тока контролируется третьим контактом, и когда на этот контакт подается напряжение или ток, тиристор проводит ток. В отличие от транзисторов, тиристоры работают только в состояниях ВКЛ и ВЫКЛ, и между этими двумя состояниями нет состояния частичной проводимости. Основные типы тиристоров: SCR, SCS, Triac, Четырехслойный диод и Diac.

      Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR)

      Кремниевый выпрямитель обычно находится в состоянии ВЫКЛ, но когда небольшой ток поступает на его затвор G, он переходит в состояние ВКЛ. Если ток затвора удаляется, тиристор остается в состоянии ВКЛ, и для его переключения анода на катод ток должен быть снят или анод должен быть установлен на отрицательное напряжение по отношению к катоду. Ток течет только в одном направлении от анода к катоду. SCR используются в цепях переключения, цепях управления фазой, инвертирующих цепях и т. Д.

      Кремниевый управляемый коммутатор (SCS)

      Работа SCS аналогична SCR, но ее также можно отключить, подав положительный импульс на анодный затвор. SCS также можно включить, подав отрицательный импульс на анодный затвор. Ток течет только от анода к катоду. СКС используются в счетчиках, драйверах ламп, логических схемах и т. Д.

      Симистор

      Triac похож на SCR, но он проводит в обоих направлениях, что означает, что он может переключать переменный и постоянный токи.Симистор остается во включенном состоянии только при наличии тока на затворе G и выключается, когда этот ток снимается. Ток течет в обоих направлениях между MT1 и MT2.

      Четырехслойный диод

      Четырехслойный диод имеет 2 контакта и работает как чувствительный к напряжению переключатель. Когда напряжение между двумя контактами превышает напряжение пробоя, он включается, в противном случае он выключается. Ток течет от анода к катоду.

      Diac

      Diac похож на четырехслойный диод, но он может проводить в обоих направлениях, что означает, что он может контактировать как с переменным, так и с постоянным током.

      Основные приложения SCR

      Базовая схема фиксации

      В этой схеме SCR используется для формирования основной схемы фиксации. S1 — нормально разомкнутый переключатель, а S2 — нормально замкнутый переключатель. При кратковременном нажатии на S1 небольшой ток проходит через затвор SCR и включает его, запитывая нагрузку. Чтобы выключить его, мы должны нажать кнопку S2, чтобы ток через SCR прекратился. Резистор RG используется для установки напряжения затвора тринистора.

      Цепь управления мощностью

      В этой схеме SCR используется для изменения синусоидального сигнала, чтобы нагрузка получала меньшую мощность, чем при непосредственном приложении напряжения источника.Синусоидальный сигнал подается на затвор SCR через R1. Когда напряжение на затворе превышает напряжение срабатывания тринистора, он переходит в состояние ВКЛ и Vs подается на нагрузку. Во время отрицательной части синусоидальной волны тиристор находится в выключенном состоянии. Увеличение R1 приводит к уменьшению напряжения, приложенного к затвору тринистора, и, таким образом, к запаздыванию времени проводимости. В этом случае нагрузка получает питание в течение меньшего времени, и, следовательно, средняя мощность нагрузки ниже.

      Регулятор скорости двигателя постоянного тока

      Это контроллер двигателя постоянного тока с регулируемой скоростью, использующий UJT, SCR и несколько пассивных компонентов.UJT вместе с резисторами и конденсатором образуют генератор, который подает переменное напряжение на затвор SCR. Когда напряжение затвора превышает напряжение срабатывания SCR, SCR включается, и двигатель работает. Регулируя потенциометр, изменяется выходная частота генератора, и, таким образом, изменяется время срабатывания тринистора, что, в свою очередь, изменяет скорость двигателя. Таким образом, двигатель получает серию импульсов, которые усредняются во времени, и скорость регулируется.

      Основные приложения TRIAC

      Диммер переменного тока

      Это диммер переменного тока, состоящий из диака, симистора и некоторых пассивных компонентов.Конденсатор заряжается через два резистора, и когда напряжение на одном конце диака превышает напряжение пробоя, он включается и посылает ток на затвор симистора, переводя симистор в состояние ВКЛ и, таким образом, запитывая лампу. После того, как конденсатор разряжен до напряжения ниже напряжения пробоя диака, диак, симистор и лампа выключаются. Затем конденсатор снова заряжается и так далее. Таким образом, лампа получает питание только на короткое время во время полной синусоиды. Это происходит очень быстро, и лампа кажется тусклой.Яркость регулируется с помощью потенциометра.

      .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *