Тиристор что это. Тиристоры — виды и устройство, работа и применение, особенности

Что такое тиристор, его устройство и обозначение на схеме

Тиристор — полупроводниковый элемент, имеющий только два состояния: «открыто» (ток проходит) и «закрыто» (тока нет). Причем оба состояния устойчивые, то есть переход происходит только при определенных условиях. Само переключение происходит очень быстро, хоть и не мгновенно.

По способу действия его можно сравнить с переключателем или ключом. Вот только переключается тиристор при помощи напряжения, а отключается пропаданием тока или снятием нагрузки. Так что принцип работы тиристора понять несложно. Можно представлять его как ключ с электрическим управлением. Так, да не совсем.

Тиристор, как правило, имеет три выхода. Один управляющий и два, через которые протекает ток. Можно попробовать коротко описать принцип работы. При подаче напряжения на управляющий выход, коммутируется цепь через анод-коллектор. То есть, он сравним с транзистором. Только с той разницей, что у транзистора величина пропускаемого тока зависит от поданного на управляющий вывод напряжения. А тиристор либо полностью открыт, либо полностью закрыт.

Суть устройства

Термин «тиристор» произошёл из-за слияния двух слов: греческого hýra — дверь или вход и английского resistor — сопротивляющийся. Этим названием было названо полупроводниковое устройство, изготавливаемое на основе монокристалла полупроводникового вещества и обладающего тремя и более p-n переходами. При работе этот прибор может иметь два устойчивых положения:

• закрытое — соответствующее низкой проводимости;
• открытое — неоказывающее сопротивление прохождению тока.

То есть, перефразируя определения, можно сказать, что тиристор работает как ключ, по аналогии с дверью. В одном его состоянии замок на дверях открыт, и через неё могут свободно проходить люди (электрический ток), а в другом закрыт и дверь заперта. Поэтому нередко его называют электронный выключатель. Выражаясь же научным языком, его правильное название звучит как полупроводник с управляемым вентилем (диодом).

Принятие элементом одного из устойчивых состояний происходит быстро, но не мгновенно. Чтобы сменить одно на другое, используется напряжение. Когда оно есть, тиристор находится в открытом состоянии, а когда нет — закрывается. Для этого используется специальный дополнительный вывод. Поэтому прибор имеет три выхода и по виду похож на транзистор. При этом их принцип действия схож, только в отличие от транзистора тиристор либо полностью пропускает ток, либо препятствует его прохождению.

Характеристики и параметры

Тиристор — это прибор, одновременно совмещающий в себе три функции: выпрямителя, выключателя и усилителя. Основные свойства, характеризующие прибор можно представить в виде следующих пунктов:

• тиристор по подобию диода пропускает ток только в одном направлении, то есть работает как выпрямитель;
• прибор переключается из одного состояния в другое при помощи напряжения;
• величина тока, необходимая для переключения тиристора, составляет порядка нескольких миллиампер, при этом он может пропускать через себя десятки ампер;
• изменяя время приложенного сигнала к управляющему выводу, можно регулировать среднее значение тока, протекающего через нагрузку, другими словами — управлять мощностью.

Главной же функцией, описывающей работу прибора, является вольт-амперная характеристика (ВАХ). Представляет она из себя плоскую систему координат по оси Y, на которой откладывается ток нагрузки, а по оси X — напряжение на управляющем электроде. По виду нелинейности соответствия этих двух величин ВАХ относится к S-типу устройств.

На характеристике используются буквенные обозначения, соответствующие ключевым точкам в работе тиристора. Так, координата (Vbo; IL) соответствует моменту включения, а точка с координатами (Vн; Iн) — открытому состоянию. Зона, лежащая на отрезке с координатами (Vbo; IL) и (Vн; Iн) считается переходной, то есть неустойчивой.

Тиристорный прибор, кроме ВАХ, характеризуется рядом параметров:

• Наибольшее постоянное обратное напряжение — значение, при превышении которого наступает пробой перехода.
• Напряжение включения — величина сигнала, при достижении которой происходит отпирание элемента.
• Допустимый ток — максимальное значение, которое может через себя пропустить радиоприбор без изменения своих характеристик.
• Ток удержания — это ток, текущий через анод и провоцирующий запирание элемента.

• Падение напряжения — показывает величину энергии, которая рассеивается на приборе (0,5 -1 В).
• Максимальна мощность — определяется допустимым током и максимально возможным напряжением, приложенным к управляемым выводам, то есть характером нагрузки.
• Время отключения — промежуток времени, за который тиристор полностью закроется. Составляет микросекунды.
• Отпирающий постоянный ток управления — обозначает значение, которое необходимо для поддержания устройства в открытом состоянии (анод-катод). Обычно составляет порядка 100 мА.

Конструкция прибора

Любой тиристорный прибор имеет как минимум три вывода: анод, катод и вход. Выпускаются они различными производителями и могут иметь форму таблетки или штыря. Как правило, материалом для их изготовления служит кремний. Он обеспечивает хорошую теплопроводность и может выдерживать большую мощность.

Эмиттерные переходы выполняются по сплавной технологии, а коллекторные — методом диффузии. Используется также и планарная технология. Концентрация примесей в эмиттерных областях делается значительно большей, чем в базовых. При этом самым толстым слоем является центральный. Эти два фактора — толщина и низкая концентрация — позволяют прибору выдерживать довольно большое обратное напряжение (порядка сотен вольт). Анод прибора соединяется с корпусом изделия, что в итоге положительно сказывается на отводе тепла.

Немного другую конструкцию имеют асимметричные тиристоры. В их конструкции катод соединяется с n+ и p зоной, а анод с p+ и n областью. Такие соединения называются анодным или катодным коротким замыканием. Их использование приводит к появлению дополнительного сопротивления межу переходами. Такое подключение уменьшает переходные процессы и время жизни основных носителей.

В простейшую конструкцию тиристора входит основание, соединённое с полупроводниковым кристаллом и являющееся анодом, вывода катода и управляющего электрода. Сверху кристалл накрывается изолятором и крышкой, способствующей защите прибора от механических повреждений и одновременно служащей теплоотводом.

Назначение устройства

Тиристорами называются полупроводниковые приборы с тремя (и более) р-п -переходами, предназначенными для использования в качестве электронных ключей в схемах переключения электрических токов. Они переключают электрические цепи, регулируют напряжение, преобразуют постоянный ток в переменный.

По устройству и принципу работы он очень похож на полупроводниковый диод, но в отличие от него тиристор управляемый. “Ключевой” характер действия тринистора позволяет использовать его для переключения электрических цепей там, где для этой цели до этого служили только электромагнитные реле.

Полупроводниковые переключатели легче, компактнее и во много раз надежнее в работе, чем электромагнитные реле с механически замыкаемыми контактами. В отличие от таких реле они производят переключение с очень большой скоростью – сотни и тысячи раз в секунду, а если нужно – еще быстрее. Тринисторы используют в современной аппаратуре электрической связи, в быстродействующих системах дистанционного управления, в вычислительных машинах и в энергетических устройствах.

Виды тиристоров

Выше были рассмотрены запираемые, но существует еще немало типов полупроводниковых тиристоров, о которых также стоит упомянуть. В самых различных конструкциях (зарядные устройства, переключатели, регуляторы мощности) используются определенные типы тиристоров. Где-то требуется, чтобы управление проводилось путем подачи потока света, значит, используется оптотиристор. Его особенность заключается в том, что в цепи управления используется кристалл полупроводника, чувствительный к свету. Параметры тиристоров различны, у всех свои особенности, характерные только для них. Поэтому нужно хотя бы в общих чертах представлять, какие виды этих полупроводников существуют и где они могут применяться. Итак, вот весь список и основные особенности каждого типа:

1. Диод-тиристор. Эквивалент этого элемента – тиристор, к которому подключен встречно-параллельно полупроводниковый диод.
2. Динистор (диодный тиристор). Он может переходить в состояние полной проводимости, если превышается определенный уровень напряжения.
3. Симистор (симметричный тиристор). Его эквивалент – два тиристора, включенных встречно-параллельно.
4. Тиристор инверторный быстродействующий отличается высокой скоростью коммутации (5… 50 мкс).
5. Тиристоры с управлением полевым транзистором. Часто можно встретить конструкции на основе МОП-транзисторов.
6. Оптические тиристоры, которые управляются потоками света.

Принцип работы

Тиристоры по своей сути — это переключающие приборы. Структура простого элемента состоит из n-p-n-p слоёв и имеет три перехода. Два из них работают в прямом направлении, а один в обратном. Прибор имеет две крайние области, называемые анодом (p) и катодом (n). Для понимания принципа действия тиристора его можно представить в виде сдвоенных транзисторов: n-p-n и p-n-p. При этом средняя зона второго транзистора (n) соединена с крайней зоной первого.

В результате получится, что крайние зоны будут являться эмиттерными переходами, а средние — коллекторными. Область базы же первого элемента будет совпадать с коллектором второго и наоборот. Исходя из этого коллекторный ток транзисторов, одновременно будет являться и базовым.

Физические процессы, происходящие в элементе, можно описать следующим образом. При существовании лишь одного перехода в устройстве бы возникал лишь обратный ток, вызванный неосновными носителями заряда. Если к эмиттерному переходу приложить прямое напряжение, то ток коллектора увеличится, а напряжение на нём уменьшится. В транзисторе для перехода его в режим насыщения (максимальная пропускная способность) на эмиттер подаётся прямое напряжение, при этом оно между базой и коллектором снижается до единичных значений.

Так и в тиристоре. Через переходы анода и катода инжектируются неосновные заряды, приводящие к снижению сопротивления управляющего электрода. При приложении прямого напряжения, то есть к катоду — минусовой потенциал, а к аноду — плюсовой, через прибор начинает протекать небольшой ток. Это состояние соответствует закрытому положению.

Повышение напряжения приводит к инжекции носителей в управляемый переход. В итоге, с одной стороны, увеличивается его сопротивление из-за обеднения основными носителями, так как переход получается включённым в обратном направлении, а с другой — обогащение, связанное с поступлением в его область новых зарядов.

При достижении напряжением определённого значения эти два явления уравновешиваются, и даже возрастание на небольшую величину напряжения приводит к возникновению лавинообразного процесса отпирания тиристора. Это состояние напоминает режим насыщения транзистора. Сопротивление перехода становится минимальным, а величина тока определяется нагрузочным сопротивлением.

Режимы работы тиристора

Тиристор имеет три режима работы:

• Блокировка вперед
• Обратная блокировка
• Прямая проводимость

Блокировка вперед

В этом состоянии или режиме прямая проводимость тока блокируется. Верхний диод и нижний диод смещены в прямом направлении, а соединение в центре — в обратном направлении. Таким образом, тиристор не включается, поскольку затвор не срабатывает, и через него не протекает ток.

Обратная блокировка

В этом режиме соединение анода и катода меняется на обратное, и через него по-прежнему не протекает ток. Тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, и он блокирует в обратном направлении, поэтому поток тока блокируется.

Прямая проводимость

При подаче тока на затвор срабатывает тиристор, и он начинает проводить ток. Он остается включенным до тех пор, пока прямой ток не упадет ниже порогового значения, и этого можно достичь, отключив цепь.

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.

Тиристор в цепи переменного тока.

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.

Двухтранзисторная аналогия тиристора

Ток коллектора от NPN-транзистора подается непосредственно на базу PNP-транзистора, а ток коллектора PNP-транзистора подается на базу NPN-транзистора. Эти соединенные транзисторы полагаются друг на друга для проводимости.

Таким образом, для проведения одного из транзисторов требуется базовый ток. Когда анодный вывод тиристора является отрицательным по отношению к катоду, NP-переход становится смещенным вперед, а PN-переход становится обратным смещением.

Два транзисторных аналога тиристора

Здесь поток обратного тока блокируется до тех пор, пока не будет приложено напряжение пробоя. После пробивного напряжения оно начинает проводить без подачи сигнала затвора. Это одна из отрицательных характеристик тиристоров, так как она запускает проводимость при обратном разрыве напряжения.

Когда анодный вывод сделан положительным по отношению к катоду, внешние переходы смещены в прямом направлении, а центральный переход NP смещен в обратном направлении и блокирует прямой ток. Таким образом, чтобы вызвать его в проводимости, положительный ток прикладывается к базе транзисторов.

Два транзистора соединены в регенеративном контуре, 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 включаться путем приложения положительного тока к базе транзистора.

Классификационные признаки

По способу управления различают следующие виды тиристоров:

Диодные (динисторы)

Активируются импульсом высокого напряжения, подаваемым на анод и катод. В конструкции присутствуют 2 электрода, без управляющего.

Триодные (тринисторы)

Разделяются на две группы. В первой управляющее напряжение поступает катод и электрод управления, во второй – на анод и управляющий электрод.

Симисторы

Выполняют функции двух включенных параллельно тиристоров.

Оптотиристоры

Их функционирование осуществляется под действием светового потока. Функцию управляющего электрода выполняет фотоэлемент.

По обратной проводимости тиристоры разделяются на:

• обратно проводящие;
• обратно непроводящие;
• с ненормируемым обратным значением напряжения;
• пропускающие токи в двух направлениях.

Применение тиристора

Назначение тиристоров может быть самое различное, например, очень популярен самодельный сварочный инвертор на тиристорах, зарядное устройство для автомобиля (тиристор в блоке питания) и даже генератор. Из-за того, что сам по себе прибор может пропускать как низкочастотные, так и высокочастотные нагрузки, его также можно использовать для трансформатора для сварочных аппаратов (на их мосте используются именно такие детали). Для контроля работы детали в таком случае необходим регулятор напряжения на тиристоре.

Фото — применение Тиристора вместо ЛАТРа

Не стоит забывать и про тиристор зажигания для мотоциклов.

Схема включения

Зачем нужны тиристоры, можно понять, разобравшись в их принципе работы. Для этого есть смысл рассмотреть включение элемента в простейшей схеме. Тиристор в ней используется как электронный ключ.

К аноду тиристора подсоединяется лампочка L, служащая нагрузочным сопротивлением. К ней через кнопку К2 подключается положительная клемма источника питания GB, а его минус подводится к катоду полупроводникового элемента. Подача тока на управляющий электрод выполняется через ограничительный резистор R и кнопку K1.

При замыкании переключателя К2 к аноду и катоду полупроводника будет приложено напряжение, соответствующее величине ЭДС источника питания. При этом прибор будет заперт, ток через него не потечёт, а лампочка не загорится. Чтобы в цепи VS – L появился ток, понадобится отпереть тиристор.

Дальнейшее нажатие кнопки K1 никоим образом не будет влиять на состояние схемы. Для того чтобы потушить лампочку, понадобится разорвать цепь кнопкой K2 или отсоединить источник питания. Но при этом тиристор может закрыться и при снижении напряжения на аноде до определённой величины, определяемой параметрами тиристора.

Таким образом, тиристор — это полупроводниковый элемент, использующийся в схемах как электронный ключ. Это возможно благодаря свойствам p-n переходов. При этом, осуществляя коммутацию больших токов, сам прибор имеет небольшие габариты, а его корпус может выдерживать значительную тепловую мощность. Но всё же для предотвращения его повреждения тепловым пробоем часто совместно с элементом используется теплоотвод, представляющий собой, в зависимости от мощности нагрузки, простую алюминиевую пластинку или массивного вида радиатор.

Источники

• https://elektroznatok. ru/info/elektronika/tiristor
• https://rusenergetics.ru/ustroistvo/tiristor
• https://ElectroInfo.net/poluprovodniki/chto-takoe-tiristory.html
• https://oooevna.ru/pro-tiristory-v-kartinkah/
• https://principraboty.ru/tiristor-princip-raboty/
• https://TeploDom24.ru/teoriya-i-praktika/vah-tiristora.html
• https://www.asutpp.ru/tiristory.html

 

 

Как вам статья?

Павел

Бакалавр «210400 Радиотехника» – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Написать

Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы

Что такое тиристор простыми словами?

Что такое тиристор простыми словами?

Тиристор — это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или больше взаимодействующих выпрямляющих перехода. По функциональности их можно соотнести к электронным ключам. … Поэтому обычно его можно найти под названием — не полностью управляемый ключ.

Для чего нужны тиристоры?

Основное применение тринисторов (тиристоров с тремя электрическими выводами — анодом, катодом и управляющим электродом) — управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. … Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ).

Как работают тиристоры?

Итак, главный принцип работы тиристора и схем на его основе — открываем тиристор подачей сигнала на усправляющий электрод, закрываем снижая ток анод-катод. Как и в биполярном транзистор главную роль в принципе действия играют неосновные носители заряда (ННЗ) и обратно-смещенный p-n- переход.

Почему диоды и тиристоры называют вентилями?

Часто в электротехнике диоды и тиристоры называют полупроводниковыми вентилями. Этот полупроводниковый элемент позволяет с помощью маломощного управляющего сигнала осуществлять гибкое управление величиной пропускаемого тока большой мощности и его напряжением.

Чем тиристор отличается от диода?

Тиристор – это полупроводниковый прибор со структурой типа p-n-p-n. Основным отличаем тиристора от диода является возможность управления пропускной способностью. Если диод пропускает только в одном направлении, то тиристор может пропускать напряжение, как в прямом направлении, так и в обратном.

Какие бывают выпрямители тока?

Типы и схемы выпрямителей

• Однополупериодный однополярный выпрямитель
• Однополярный мостовой выпрямитель
• Однополярный выпрямитель на двух диодах
• Двухполярный выпрямитель
• Трехфазный выпрямитель

Какие существуют схемы выпрямителей?

Они бывают двух схемных решений: выпрямитель со средней точкой и мостовая схема, известная, как схема Гретца. Выпрямитель со средней точкой требует более сложного в исполнении силового трансформатора, хотя диодов там используется в два раза меньше чем в мостовой схеме.

Что такое выпрямленное напряжение?

Напряжение на выходе выпрямителя в любой момент времени равно напряжению той фазы, в которой диод открыт. Таким образом, выпрямленное напряжение равно огибающей фазных ЭДС. Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения составляет 0.

Как называется устройство выпрямителя?

Выпрями́тель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования входного электрического тока переменного направления в ток постоянного направления (то есть однонаправленный ток), в частном случае — в …

Что такое Выпрямительное устройство?

Выпрямительные устройства: структурная схема и режимы работы Выпрямительное устройство (ВУ) – это статический прибор, который преобразует поступающую на вход электроэнергию переменного тока в электроэнергию постоянного тока. ВУ входит с состав систем электроснабжения и аппаратуры связи.

Какие элементы входят в структурную схему выпрямителя?

Структурная схема выпрямителя состоит из трех основных частей: трансформатора, вентилей (диодов) и фильтра. Кроме того, может применятся стабилизатор напряжения.

Как определить коэффициент пульсаций выпрямителя?

Определение коэффициента пульсации

1. Коэффициент пульсации — отношение половины размаха пульсации к среднему значению величины (или, что то же самое, к постоянной составляющей величины). …
2. Коэффициент пульсации — отношение размаха пульсации к среднему значению величины (к постоянной составляющей величины): k=Umax−UminU0,

Как определить коэффициент пульсации светодиодной лампы?

Как проверить пульсацию или мерцание светодиодных ламп?

1. Направьте на нее камеру мобильного телефона. …
2. Сфотографируйте светильник с выключенной вспышкой. …
3. Направьте лампу на карандаш или линейку и подвигайте ею, имитируя работу вентилятора. …
4. Запустите юлу под тестируемым источником света.

Что такое коэффициент пульсации выпрямителя?

Коэффициент пульсаций – отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока.

Как измерить коэффициент пульсации напряжения?

В общем случае имеется два основных способа измерения уровня пульсаций постоянного напряжения, после чего производится непосредственно расчет самого коэффициента. Это могут быть измерения при помощи: осциллографа; двух вольтметров.

Что такое коэффициент пульсации?

О коэффициенте пульсации чаще всего говорят, когда рассматривают переменный электрический ток. … Коэффициентом пульсации напряжения (тока) называют величину, равную отношению амплитудного значения (максимальной величины) переменной компоненты пульсирующего напряжения (тока) к постоянной составляющей.

Как влияет емкость конденсатора сглаживающего фильтра на коэффициент сглаживания?

— электрическая ёмкость конденсатора. — коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя при наличии конденсатора. коэффициент сглаживания индуктивного фильтра увеличивается, а ёмкостного уменьшается. … сглаживающее действие ёмкостного фильтра увеличивается, а индуктивного уменьшается.

На чем основана работа с фильтра?

Как работает С-фильтр? Принцип работы сглаживающих фильтров основывается на свойствах конденсатора и катушки индуктивности. Они выполняют роль резервуара энергии. Как известно, напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, а на индуктивности ток не может мгновенно возрасти или исчезнуть.

Как рассчитать емкость конденсатора фильтра?

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу: C=3200*Iн/Uн*Kп, Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Как ведет себя конденсатор в цепи переменного тока?

Конденсатор, включенный в цепь переменного тока, влияет на силу протекающего по цепи тока, т. е. ведет себя как сопротивление. Величина емкостного сопротивления тем меньше, чем больше емкость и чем выше частота переменного тока.

Почему через конденсатор не проводит ток?

Конденсатор в цепи постоянного тока не проводит ток, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит электричество, так как колебания переменного тока вызывают циклическую перезарядку конденсатора и, следовательно, ток в цепи.

Можно ли включать конденсатор в цепь постоянного тока?

Кратковременный ток в цепи называется ток заряда, а так как он существует короткое время, то говорят, конденсатор постоянный ток не пропускает.

Для чего используются конденсаторы?

Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники. Конденсаторы (совместно с катушками индуктивности и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п.

Что такое танталовые конденсаторы?

Твердотельные танталовые конденсаторы являются электролитическими конденсаторами, которые состоят из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (жидкого или твердого) и катода (рисунок 2).

принцип работы, ВАХ, для чего нужен, схема управления, виды, обозначение

Как работает тиристор

Тиристор действует как диод. 

Он состоит из двух слоев полупроводников, а именно p-типа и n-типа, расположенных между собой для образования соединения.

 Анод соединен с внешним p-слоем, катод с внешним n-слоем и затвором с внутренним p-слоем. 

Он имеет 3 соединения, а именно J1, J2, J3.

Когда анод имеет положительный потенциал относительно катода, на затвор не подается напряжение.  Соединения J1, J3 смещены в прямом направлении, а J2 — в обратном. Так что никакой проводимости здесь не происходит.

Теперь, когда положительный потенциал увеличивается за пределами напряжения пробоя, происходит пробой соединения J2, и он начинает проводить ток. Как только происходит пробой, он продолжает проводить независимо от напряжения на затворе, пока потенциал на аноде не будет удален или ток через устройство не станет меньше, чем ток удержания.

Когда положительный потенциал приложен к клемме затвора по отношению к катоду, происходит пробой соединения J2. Чтобы быстро включить тиристор, необходимо выбрать соответствующее значение потенциала.

Вход действует как управляющий электрод. Когда небольшое напряжение, известное как импульс затвора, подается на его затвор, устройство переключается в состояние проводимости. Это продолжается до тех пор, пока напряжение на устройстве не изменится 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 через его импульс затвора.

Двухтранзисторная аналогия тиристора

Ток коллектора от NPN-транзистора подается непосредственно на базу PNP-транзистора, а ток коллектора PNP-транзистора подается на базу NPN-транзистора. Эти соединенные транзисторы полагаются друг на друга для проводимости.

Таким образом, для проведения одного из транзисторов требуется базовый ток. Когда анодный вывод тиристора является отрицательным по отношению к катоду, NP-переход становится смещенным вперед, а PN-переход становится обратным смещением.

Два транзисторных аналога тиристора

Здесь поток обратного тока блокируется до тех пор, пока не будет приложено напряжение пробоя. После пробивного напряжения оно начинает проводить без подачи сигнала затвора. Это одна из отрицательных характеристик тиристоров, так как она запускает проводимость при обратном разрыве напряжения.

Когда анодный вывод сделан положительным по отношению к катоду, внешние переходы смещены в прямом направлении, а центральный переход NP смещен в обратном направлении и блокирует прямой ток.  Таким образом, чтобы вызвать его в проводимости, положительный ток прикладывается к базе транзисторов.

Два транзистора соединены в регенеративном контуре, 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 включаться путем приложения положительного тока к базе транзистора.

Тиристор имеет три режима работы:

• Блокировка вперед
• Обратная блокировка
• Прямая проводимость

Блокировка вперед

В этом состоянии или режиме прямая проводимость тока блокируется. Верхний диод и нижний диод смещены в прямом направлении, а соединение в центре — в обратном направлении. Таким образом, тиристор не включается, поскольку затвор не срабатывает, и через него не протекает ток.

Обратная блокировка

В этом режиме соединение анода и катода меняется на обратное, и через него по-прежнему не протекает ток. Тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, и он блокирует в обратном направлении, поэтому поток тока блокируется.

Прямая проводимость

При подаче тока на затвор срабатывает тиристор, и он начинает проводить ток. Он остается включенным до тех пор, пока прямой ток не упадет ниже порогового значения, и этого можно достичь, отключив цепь.

Маркировка радиодетали

Согласно системе, указанной в ГОСТ 10862–72, для обозначения тиристора используется буквенно-цифровой код, состоящий из четырёх символов. Первый элемент кода указывает на вид материала, из которого сделано устройство. Например, Г — германий, К — кремний, А — арсенид галлия. Второй обозначает принадлежность устройства — Н-динистор, У-триак. Третий элемент характеризует функциональность, возможности и номер партии.

Так, числа с 101 до 199 обозначают диодные и незапираемые триодные тиристоры малой мощности, а интервал от 401 до 499 — триодные запираемые тиристоры средней мощности. Последняя буква указывает на тип устройства.

Но после 1989 года была принята новая система обозначений. Поэтому тиристоры, выпускаемые с начала 1989 года, маркировались уже согласно ГОСТ 20859. 1.89. В основе этого обозначения используется многозначный код, состоящий из следующих элементов:

1. На первом месте стоит буква, указывающая тип устройства. Например, ТО — оптотиристор, ТЗ — тиристор запираемый и так далее.
2. На втором — буква, определяющая тип цепи, в которой может работать тиристор (Ч — высокочастотная, Б — быстродействующая, И — импульсная).
3. Третья цифра — обозначает порядковый номер.
4. Четвёртый знак — характеризует габариты корпуса прибора.
5. Пятый — конструктивное исполнение.
6. Шестой — допустимый ток.
7. Седьмой — полярность. Так, буква Х указывает на то, что катод соединён с корпусом.
8. Восьмой — класс устройства, соответствующий импульсной разности потенциалов для закрытого состояния.
9. Последующие цифры образуют сочетание классификационных параметров.

На схемах и в литературе тиристор подписывается латинскими буквами VS. Графически же изображается наподобие диода, то есть равностороннего треугольника с вертикальной полосой у его вершины. Через середину основания и вершину проходит линия, символизирующая электрическую цепь. Но в отличие от диода у тиристора от нижней стороны треугольника дополнительно отводится прямая линия, обозначающая управляющий электрод (У).

Применение диодов

Не следует думать, что диоды применяются лишь как выпрямительные и детекторные приборы. Кроме этого можно выделить еще множество их профессий. ВАХ диодов позволяет использовать их там, где требуется нелинейная обработка аналоговых сигналов. Это преобразователи частоты, логарифмические усилители, детекторы и другие устройства. Диоды в таких устройствах используются либо непосредственно как преобразователь, либо формируют характеристики устройства, будучи включенными в цепь обратной связи. Широкое применение диоды находят в стабилизированных источниках питания, как источники опорного напряжения (стабилитроны), либо как коммутирующие элементы накопительной катушки индуктивности (импульсные стабилизаторы напряжения).

Выпрямительные диоды.

С помощью диодов очень просто создать ограничители сигнала: два диода включенные встречно – параллельно служат прекрасной защитой входа усилителя, например, микрофонного, от подачи повышенного уровня сигнала. Кроме перечисленных устройств диоды очень часто используются в коммутаторах сигналов, а также в логических устройствах. Достаточно вспомнить логические операции И, ИЛИ и их сочетания. Одной из разновидностей диодов являются светодиоды. Когда-то они применялись лишь как индикаторы в различных устройствах. Теперь они везде и повсюду от простейших фонариков до телевизоров с LED – подсветкой, не заметить их просто невозможно.

Будет интересно Как устроен туннельный диод?

Параметры диодов

Параметров у диодов достаточно много и они определяются функцией, которую те выполняют в конкретном устройстве. Например, в диодах, генерирующих СВЧ колебания, очень важным параметром является рабочая частота, а также та граничная частота, на которой происходит срыв генерации. А вот для выпрямительных диодов этот параметр совершенно не важен. Основные параметры выпрямительных диодов приведены в таблице ниже.

Таблица основных параметров выпрямительных диодов.

В импульсных и переключающих диодах важна скорость переключения и время восстановления, то есть скорость полного открытия и полного закрытия. В мощных силовых диодах важна рассеиваемая мощность. Для этого их монтируют на специальные радиаторы. А вот диоды, работающие в слаботочных устройствах, ни в каких радиаторах не нуждаются. Но есть параметры, которые считаются важными для всех типов диодов, перечислим их:

• U пр.– допустимое напряжение на диоде при протекании через него тока в прямом направлении. Превышать это напряжение не стоит, так как это приведёт к его порче.
• U обр.– допустимое напряжение на диоде в закрытом состоянии. Его ещё называют напряжением пробоя. В закрытом состоянии, когда через p-n переход не протекает ток, на выводах образуется обратное напряжение. Если оно превысит допустимое значение, то это приведёт к физическому «пробою» p-n перехода. В результате диод превратиться в обычный проводник (сгорит).

Очень чувствительны к превышению обратного напряжения диоды Шоттки, которые очень часто выходят из строя по этой причине.

Обычные диоды, например, выпрямительные кремниевые более устойчивы к превышению обратного напряжения. При незначительном его превышении они переходят в режим обратимого пробоя. Если кристалл диода не успевает перегреться из-за чрезмерного выделения тепла, то изделие может работать ещё долгое время.

• I пр.– прямой ток диода. Это очень важный параметр, который стоит учитывать при замене диодов аналогами или при конструировании самодельных устройств. Величина прямого тока для разных модификаций может достигать величин десятков и сотен ампер. Особо мощные диоды устанавливают на радиатор для отвода тепла, который образуется из-за теплового действия тока. P-N переход в прямом включении также обладает небольшим сопротивлением. На небольших рабочих токах его действие не заметно, но вот при токах в единицы-десятки ампер кристалл диода ощутимо нагревается. Так, например, выпрямительный диодный мост в сварочном инверторном аппарате обязательно устанавливают на радиатор.
• I обр.– обратный ток диода. Обратный ток – это так называемый ток неосновных носителей. Он образуется, когда диод закрыт. Величина обратного тока очень мала и его в подавляющем числе случаев не учитывают.
• U стаб.– напряжение стабилизации (для стабилитронов). Подробнее об этом параметре читайте в статье про стабилитрон.

Будет интересно SMD транзисторы

Кроме того следует иметь в виду, что все эти параметры в технической литературе печатаются и со значком “max”. Здесь указывается предельно допустимое значение данного параметра. Поэтому подбирая тип диода для вашей конструкции необходимо рассчитывать именно на максимально допустимые величины.

Диоды высокого тока.

Проверка работоспособности

Проверить тиристор можно либо при помощи мультиметра, либо создав простенькую проверочную схему. Если при прозвонке иметь перед глазами технические характеристики, можно заодно проверить сопротивление переходов.

Один из видов: силовой Т122-25

Прозвонка мультиметром

Для начала разберем прозвонку мультиметром. Переводим прибор в режим прозвонки.

На цифровых мультиметрах есть режим прозвонки, который позволяет проверять полупроводниковые приборы

Далее поочередно прикасаемся щупами к парам выводов:

• При подключении щупов к аноду и катоду, прибор должен показывать обрыв — «1» или «OL» в зависимости от мультиметра. Если отображаются иные показатели хоть в одном направлении, тиристор пробит.
• Между анодом и управляющим электродом (выводом) должно быть небольшое сопротивление в одном из направлений. В противоположном — обрыв. Если в обоих направлениях или обрыв, или небольшое сопротивление — элемент поврежден.

  Проверка тиристора при помощи мультиметра. На левом рисунке на табло отображается «1», т.е. сопротивление между анодом и катодом слишком велико и прибор не может его зафиксировать. На правом рисунке сопротивление небольшое, так как подано прямое напряжение смещения между анодом и управляющим электродом

Обратите внимание, что величина сопротивления у разных серий разная — на это не стоит обращать особого внимания. Если хотите проверить и сопротивление переходов, посмотрите в технических характеристиках

Схема проверки работоспособности тиристора мультиметром

На рисунке представлены схемы испытаний. Крайний справа рисунок — усовершенствованный вариант с кнопкой, которую устанавливают между анодом и управляющим выводом. Для того чтобы мультиметр зафиксировал протекающий по цепи ток, кратковременно нажимаем на кнопку.

При помощи лампочки и источника постоянного тока (батарейка тоже пойдет)

Если мультиметра нет, можно проверить тиристор при помощи лампочки и источника питания. Подойдет даже обычная батарейка или любой другой источник постоянного напряжения. Вот только напряжение должно быть достаточным для того, чтобы засветить лампочку. Потребуется еще сопротивление или обычный кусок проволоки. Из этих элементов собирается простая схема:

Схема проверки тиристора при помощи лампочки и источника питания

• Плюс от источника питания подаем на анод.
• К катоду подключаем лампочку, второй ее вывод подключаем к минусу источника питания. Лампочка не горит, так как термистор заперт.
• Кратковременно (при помощи куска проволоки или сопротивления) соединяем анод и управляющий вывод.
• Лампочка загорается и продолжает гореть, хотя перемычка убрана. Термистор остается в открытом состоянии.
• Если выкрутить лампочку или выключить источник питания, то лампочка, естественно, погаснет.
• Если восстановить цепь/питание, она не загорится.

Заодно с проверкой, эта схема позволяет понять принцип работы тиристора. Ведь картинка получается очень наглядной и понятной.

Полевой транзистор

Назначение то же, что и биполярного, но разное строение. Транзисторы координируют более высокие мощности при аналогичных размерах.

В структуре есть элементы:

• сток для приемки большого напряжения;
• затвор для управляемого напряжения;
• исток для раздачи напряжения при открытом положении.

Как работает

В устройстве полевого типа ток проходит к стоку сквозь канал в легированном проводнике под затвором. Он расположен между нелегированной прослойкой (в ней отсутствуют зарядные носители) и затвором. Здесь присутствует участок обеднения, где ток не проводится.

Размер канала по ширине ограничен областью между участком обеднения и прослойкой. Силой тока управляют с помощью изменения вольтажа, приложенного к затвору. В этом случае меняется канальное сечение, и ток на выходе меняет величину.

Схемы включения

Полевые транзисторы подключают одним из трех способов:

• с общим стоком;
• с совместным истоком;
• с общей базой.

Схема с общим стоком аналогична подключению биполярного модуля с совместным коллектором. Используют тип подсоединения в согласующихся каскадах, где нужно входное напряжение большое, а на выходе — низкое. Включение поддерживает широкий диапазон частот.

Схема с общим истоком дает большое увеличение мощности и электротока, при этом фаза напряжения контура стока переворачивается. Сопротивление на входе может быть несколько сотен мегаОм, чтобы его снизить, добавляют между истоком и затвором резистор.

В схеме с общим затвором нет усиления электротока, повышение мощности небольшое. Напряжение находится в аналогичной фазе с управляющим. При изменении входного импульса напряжение на истоке повышается или понижается.

Диоды

В плотном стыке двух полупроводниковых веществ с вкрапленными в них некоторыми разнородными примесями образуется тонкий слой с односторонней электрической проводимостью. Если к такому элементу приложить переменное напряжение, ток будет проходить лишь в одном направлении.

Такой элемент называется диодом или полупроводниковым вентилем. Как видно из рисунка, для одного из направлений приложенного напряжения (верхняя полуволна) диод является проводником, а для обратного направления (нижняя полуволна) —диэлектриком. Если приложенное напряжение превышает диэлектрическую прочность диода, последний может разрушиться вследствие электрического пробоя.

Поэтому важным параметром, характеризующим диод, является допустимое значение обратного напряжения. Другим, не менее важным показателем служит предельная нагрузочная способность диода, т. е. наибольший ток, который он может пропускать. Промышленность выпускает диоды, рассчитанные на ток до 800 А и напряжение до 1300 В. При необходимости увеличения диапазона пропускаемого тока и прилагаемого напряжения в первом случае диоды соединяют группами параллельно, а во втором — последовательно.

Область применения

Характеристики, небольшая стоимость и простота устройства позволяет успешно применять симисторы в промышленности и быту. Их можно найти:

• В стиральной машине.
• В печи.
• В духовках.
• В электродвигателе.

• В перфораторах и дрелях.
• В посудомоечной машине.
• В регуляторах освещения.
• В пылесосе.

На этом перечень, где используется этот полупроводниковый прибор, не ограничивается. Применение рассматриваемого проводникового прибора осуществляется практически во всех электроприборах, что только есть в доме. На него возложена функция управления вращением приводного двигателя в стиральных машинках, они используются на плате управления для запуска работы всевозможных устройств – легче сказать, где их нет.

Основные характеристики

Рассматриваемый полупроводниковый прибор предназначен для управления схемами. Независимо от того, где в схеме он применяется, важны следующие характеристики симисторов:

1. Максимальное напряжение. Показатель, который будучи достигнут на силовых электродах не вызовет, в теории, выхода из строя. Фактически является максимально допустимым значением при условии соблюдения диапазона температур. Будьте осторожны – даже кратковременное превышение может обернуться уничтожением данного элемента цепи.
2. Максимальный кратковременный импульсный ток в открытом состоянии. Пиковое значение и допустимый для него период, указываемый в миллисекундах.
3. Рабочий диапазон температур.
4. Отпирающее напряжение управления (соответствует минимальному постоянному отпирающему току).
5. Время включения.
6. Минимальный постоянный ток управления, нужный для включения прибора.
7. Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии. Этот параметр всегда указывают в сопроводительной документации. Обозначает критическую величину напряжения, предельную для данного прибора.
8. Максимальное падение уровня напряжения на симисторе в открытом состоянии. Указывает предельное напряжение, которое может устанавливаться между силовыми электродами в открытом состоянии.
9. Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии и напряжения в закрытом. Указываются соответственно в амперах и вольтах за секунду. Превышение рекомендованных значений может привести к пробою или ошибочному открытию не к месту. Следует обеспечивать рабочие условия для соблюдения рекомендованных норм и исключить помехи, у которых динамика превышает заданный параметр.
10. Корпус симистора. Важен для проведения тепловых расчетов и влияет на рассеиваемую мощность.

Вот мы и рассмотрели, что такое симистор, за что он отвечает, где применяется и какими характеристиками обладает. Рассмотренные простым языком теоретические азы позволят заложить основу для будущей результативной деятельности. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Будет интересно Чем стабисторы отличаются от стабилитронов?

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.

Вам это будет интересно Условное обозначение радиодеталей на схеме и их название

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.

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.

Конкретные способы тиристорного управления

Представляет собой подачу положительного напряжения изменяющейся величины на Уэ. Открытие тиристора происходит, когда величины напряжения довольно, чтобы пробиться через управляющий переход тока спрямления (Iспр.). При помощи изменения величины напряжения на Уэ, появляется возможность изменения времени открытия тиристора.

Главный недочёт этого метода — сильное влияние температурного фактора. Кроме того, для каждой разновидности тиристора потребуется резистор другого вида. Этот момент не добавляет удобства в эксплуатации. Помимо этого время открытия тиристора возможно корректировать лишь пока длится первая 1/2 положительного полупериода сети.

Фазовый.

Заключается в смене фазы Uупр (в соотношении с напряжением на аноде). При этом применяется фазовращательный мост. Главный минус — малая крутизна Uупр, поэтому стабилизировать момент открытия тиристора можно лишь ненадолго.

Фазово-импульсный .

Рассчитан на преодоление недостатков фазового метода. С этой целью на Уэ подаётся импульс напряжения с крутым фронтом. Данный подход в настоящее время наиболее распространён.

Применение тиристора

Назначение тиристоров может быть самое различное, например, очень популярен самодельный сварочный инвертор на тиристорах, зарядное устройство для автомобиля (тиристор в блоке питания) и даже генератор. Из-за того, что сам по себе прибор может пропускать как низкочастотные, так и высокочастотные нагрузки, его также можно использовать для трансформатора для сварочных аппаратов (на их мосте используются именно такие детали). Для контроля работы детали в таком случае необходим регулятор напряжения на тиристоре.

Фото — применение Тиристора вместо ЛАТРа

Не стоит забывать и про тиристор зажигания для мотоциклов.

принцип работы, способы включения и выключения • Мир электрики

Содержание

1. Принцип функционирования тиристора
2. Способы включения и выключения тиристора
3. Основные типы тиристоров
4. Обеспечение защиты
5. Применение тиристоров
6. Ограничения тиристора

Тиристор – это полупроводниковый ключ, конструкция которого представляет собой четыре слоя. Они обладают способностью переходить из одного состояния в другое – из закрытого в открытое и наоборот.

Информация, представленная в данной статье, поможет дать исчерпывающий ответ на вопрос об этом аппарате.

Принцип функционирования тиристора

В специализированной литературе этот прибор также носит название однооперационного тиристора. Это название обусловлено тем, что устройство является не полностью управляемым. Другими словами, при получении сигнала от управляющего объекта он может только перейти в режим включенного состояния. Для того чтобы выключить прибор, человеку придется выполнить дополнительные действия, которые и приведут к падению уровня напряжения до нулевой отметки.

Работа этого прибора основывается на использовании силового электрического поля. Для его переключения из одного состояния в другое применяется технология управления, передающая определенные сигналы. При этом ток по тиристору может двигаться только в одном направлении. В выключенном состоянии этот прибор обладает способностью выдерживать как прямой, так и обратное напряжение.

Способы включения и выключения тиристора

Переход в рабочее состояние стандартного этого типа аппарата осуществляет путем поучения импульса токового напряжения в определенной полярности. На скорость включения и на то, как он впоследствии будет работать, влияют следующие факторы:

1. Характер нагрузки. Нагрузка в этом случае может быть индуктивной, активной и др.
2. Скорость увеличения импульса управления.
3. Амплитуда увеличения импульса управления.
4. Температура среды тиристора.
5. Величина тока нагрузки.
6. Уровень прилагаемого напряжения.

Выключение тиристора может быть осуществлено некоторыми способами:

1. Естественное выключение. В технической литературе также встречается такое понятие, как естественная коммутация – оно аналогично естественному выключению.
2. Принудительное выключение (принудительная коммутация).

Естественное выключение этого аппарата осуществляется в процессе его функционирования в цепях с переменным током, когда происходит понижение уровня тока до нулевой отметки.

Принудительное выключение включает в себя большое количество самых разнообразных способов. Самым распространенным из них является следующий метод.

Конденсатор, обозначаемый латинской буквой C, соединяется с ключом. Он должен обозначаться маркеровкой S. При этом конденсатор перед замыканием должен быть заряжен.

Основные типы тиристоров

В настоящее время существует немалое количество тиристоров, которые различаются между собой своими техническими характеристиками – скоростью функционирования, способами и процессами управления, направлениями тока при нахождении в проводящем состоянии и др.

Наиболее распространенные типы

1. Тиристор-диод. Такой прибор аналогичен устройству, которое имеет встречно-параллельный диод во включенном режиме.
2. Диодный тиристор. Другое название – динистор. Отличительной характеристикой этого устройства является то, что переход в проводящий режим осуществляется в момент, когда уровень тока превышен.
3. Запираемый тиристор.
4. Симметричный. Он также носит название симистора. Конструкция этого прибора аналогична двум устройствам со встречно-параллельным диодами при нахождении в режиме работы.
5. Быстродействующий или инверторный. Этот тип устройства обладает способностью переходить в нерабочее состояние за рекордно короткое время – от 5 до 50 микросекунд.
6. Оптотиристор. Его работа осуществляется при помощи светового потока.
7. Тиристор под полевым управлением по ведущему электроду.

Обеспечение защиты

Тиристоры входят в перечень приборов, которые критично влияют на изменение скорости увеличения прямого тока. Как и для диодов, так и для тиристоров характерен процесс протекания обратного тока восстановления. Резкое изменение его скорости и падение до нулевой отметки приводит к повышенному риску возникновения перенапряжения.

Кроме того, перенапряжение в конструкции этого прибора может возникать вследствие полного исчезновении напряжения в разнообразных составных частях системы, например, в малых индуктивностях монтажа.

По вышеуказанным причинам в подавляющем большинстве случаев для обеспечения надежной защиты этих приборов применяют разнообразные схемы ЦФТП. Данные схемы при нахождении в динамическом режиме помогают защищать устройство от возникновения недопустимых значений напряжения.

Надежным средством защиты также является применение варистора. Это устройство подключается к местам вывода индуктивной нагрузки.

Применение тиристоров

В самом общем виде применение такого прибора, как тиристор, можно разделить на следующие группы:

1. Силовые ключи. Они представляют собой переключатели переменного напряжения. Одним из главных факторов, который привел к широкой востребованности данных приборов, стал низкий уровень потребляемой мощности в процессе функционирования. Мощность подвержена рассеиванию в частях переключения. В выключенном состоянии потери мощности практически равны нулю – это происходит благодаря тому, что уровень напряжения в данной ситуации равен нулю. При нахождении в открытом состоянии тиристор теряет некоторое количество мощности. Однако данные потери совершенно незначительны.
2. Пороговые устройства. Применение в данных устройствах тиристора обеспечивается благодаря наличию свойства пропускать ток только при определенном значении напряжения. Наиболее часто данные типы приборов применяются в фазовых регуляторах, а также релаксационных генераторах.
3. Подключение постоянного тока. В данной группе используются запирающие типы аппаратов. Они необходимы для прерывания напряжения в цепи или же для включения и выключения прибора.
4. Экспериментальные устройства. Их применение в данной области обусловлено свойством обладать отрицательным сопротивлением при нахождении в переходном режиме.

Ограничения тиристора

При работе с любым типом этого прибора следует соблюдать определенные правила техники безопасности, а также помнить о некоторых необходимых ограничениях.

Например, в случае с индуктивной нагрузкой при функционировании такой разновидности прибора, как симистор. В данной ситуации ограничения касаются скорости изменения уровня напряжения между двумя основными элементами – его анодами и рабочим током. Для ограничения влияния тока и перегрузки применяется RC-цепочка.

Тиристор – энциклопедия VashTehnik.ru

Содержание

• 1 История создания тиристора
• 2 Как работает тиристор
• 3 Что такое диак

Тиристор – это твердотельный полупроводниковый прибор-ключ, обнаруживающий два устойчивых состояния с низкой и высокой проводимостью и содержащий четыре полупроводниковые области с разными и чередующимися типами проводимости. В зависимости от способа переключения конструкции различаются. Оригинальный тиристор представляет двойной полупроводниковый диод с управляемым электродом – в понимании разработчиов устройства.

История создания тиристора

Согласимся, определение тиристора сложное и способно вызывать непонимание. Среди разработчиков прибора бытовало мнение о возможности управляемого диода: прибора, не пропускающего обратный ток, проводящего прямой исключительно по команде. Описан классический тиристор. С односторонней проводимостью и управляемым электродом, ток которого сильно влияет на процесс переключения (перехода в открытое состояние).

Википедия отдаёт приоритет идее тиристора Вильяму Шокли. Якобы высказанной в 1950-м году. Авторы искали и нашли красочный рассказ в противовес упомянутому. В 2014 году, один из создателей тиристора Фрэнк «Билл» Гутцвиллер поделился с общественностью историей. Вопросов немало:

1. Кто считается разработчиком.
2. Где найти номер патента на тиристор.

Винтовой тиристор

Вопросы удивляют, ведь прибор активно вытесняет транзистор из сфер жизненного пространства. Подобные разновидности используются в качестве ключей и регуляторов в составе бытовой техники. Гутцвиллер присоединился к корпорации Дженерал Электрик в 1955 году. Тогда инженер читал лекции, считал Святым Граалем воплощение идеи управляемого выпрямителя. Подразумевался не твердотельный полупроводниковый диод, но прибор, способный контролировать пропускаемый ток в зависимости от управляющего напряжения. Представлялся как аналог:

• Тиратрона. Обозначает группу приборов, отличие которой от электронных ламп в наличии газового наполнителя внутри трубки. В обычном случае средний электрод-сетка зажигает дугу, чтобы ток проходил на выход. В вакуумных лампах происходит обратное, где отрицательный потенциал управляющего контакта запирает путь электронам.
• Мотора-генератора. Читателям Википедии термин непонятен, подобного в русскоязычном доме нет. Вкратце скажем – это приспособление для преобразования постоянного тока в переменный, и наоборот. Причём устройство изолирует две цепи, когда двигатель не работает. Понятие изложено в теме про сварочные инверторы.
• Ртутного вентиля с сеточным управлением. О приборе сказано в Большой энциклопедии, в разделе нефти и газы. Принцип действия похож на тиратрон. Потенциал управляющего электрода управляет временем возникновения дугового разряда в газовой среде.

Итак, идея на момент 1955 года уже существовала. Это не противоречит утверждению, что высказать её мог Вильям Шокли, разработчик первого транзистора. По мнению Гутцвиллера, новое изобретение заменило бы перечисленные, открыв новые сферы применения электроники, включая области военной направленности. Задача была поставлена, и когда инженеры Лабораторий Белла опубликовали технические данные на pnpn-диод, Гордон Холл уразумел, что это напоминает решение поставленной задачи. Персонал начал пробовать новинку, в итоге создав силовой прибор с третьим электродом, при помощи которого происходило влияние на процесс переключения.

Управляемый диод

Когда Гордон принёс Гутцвиллеру вновь созданный управляемый диод, появились мысли о лучшем применении. Для проб избрали электрический двигатель. В магазине купили ручную дрель. Тогда электрический инструмент обнаруживал единственную скорость.

В лаборатории Гутцвиллер собрал простую схему запуска, куда включил потенциометр и новое изобретение. Питание на дрель подавалось через ключ. Инженер получил цепь управления скоростью коллекторного двигателя через изменяемое сопротивление тиристорного ключа. Это и сегодня применяется в кухонных комбайнах. Вращая ручку потенциометра, исследователь отмечал плавный разгон шпинделя. Неслыханно по тем временам.

Немедленно учёный собрал диммер и стал смотреть, как изменяет накал спираль обычной лампочки. Гордон и Рэй Йорк обрадовались наглядной демонстрации и сразу отзвонились в Сиракузы по поводу успеха. Группе инженеров позволили работать исключительно над новым тиристором. За несколько недель был разработан вариант для сетевого напряжения 120 В для управления током на 16 А. Любопытно, что изобретение не засекречивали, и мир узнал о нем из свободной печати (даже с фотографиями). Дженерал Электроникс анонсировало изобретение, скоро появилась заметка в Бизнес Уик.

Учёного завалили телефонными звонками с целью добиться подробностей устройства тиристора. Гутцвиллер занялся написанием статей для журналов и газет, выпустил собрание первых применений для тиристора на 50 страницах. Потом издание Controlled Rectifier Manual выросло до 400 страниц и претерпело 9 изданий. Перевод выполнялся на ограниченное число языков, но желающие поймут суть из оригинальной версии.

Триак

Потом организовали целый отдел для исследований по упомянутой теме. Чуть позднее последовало изобретение триака. Пусть Гутцвиллер получил 20 патентов в указанной области, авторы не видят в числе них главного – на тиристор. Присутствуют все основания утверждать, что тиристор – чрезвычайно загадочное изобретение.

Как работает тиристор

Легко представить тиристор pnpn, как pnp-транзистор, за коллекторным переходом которого дополнительный слой n полупроводника, либо npn-транзистор, перед эмиттером которого находится p-область. В результате ток здесь течёт в единственном направлении, причём в момент, когда на базе присутствует отрицательное управляющее напряжение. По характеристикам прибора видно: чем выше потенциал управления, тем при меньшем напряжении на выходе потечёт ток.

Тиристор без управляющего электрода работает на эффекте обратимого пробоя центрального p-n-перехода. В таком режиме, кстати, часто используются и кремниевые транзисторы, когда включаются в цепь двумя электродами из трёх. Ток потечёт, пока не понизится напряжение ниже удержания лавинного пробоя. Подача управляющего напряжения значительно снижает уровень развития явления. Причём лавинный пробой продолжает идти, даже если с базы окончательно убрать потенциал. Этим тиристоры выгодно отличаются от транзисторов, работают в принципиально ином стиле.

Раз эффект лавинного пробоя сохраняется, напряжение в силовой цепи предполагается повышенное (чтобы хватило), вдобавок экономится энергия управляющей цепи. Для указанной цели годятся импульсы, апеллируя к цифровой электронике. На практике часто в этом качестве используются генераторы несинусоидального сигнала. Чтобы запереть тиристор, требуется подать напряжение обратной полярности на управляющий электрод.

Читатели спрашивают, отчего лавинный пробой возможен лишь в единственном направлении. Действительно, структура тиристора симметричная, впрочем, исключительно на картинке. Когда прикладывается ток другой полярности, потребуется уже пробить два p-n-перехода, подобный эффект пока в литературе не описан. Массу интереса вызвало и новое изобретение Гутцвиллера.

Три вывода тиристора

Гораздо более интересным образом устроен триак. В русскоязычной литературе называется симистором от термина «симметричный тиристор». Прибор способен проводить в определённых условиях ток в любом направлении. Учёный говорит: однажды поздно ночью он подумал, что возможно аналогичным образом собрать прибор из пяти чередующихся областей с разным типом проводимости и укороченным эмиттером. Набросал скетч, принёс в лабораторию, где работоспособность подтвердилась. Термин произошёл от tri – количество электродов и ac – переменный ток.

Схема контролировала обе полуволны сетевого напряжения. Сегодня на триаках работает большинство диммеров для систем освещения. Неплохо, учитывая, что уже прошло минимум четыре десятка лет. На триак, в отличие от тиристора, за именем Гутцвиллера выдан патент под номером 3275909 от 27 сентября 1966 года. В этом косвенно видим подтверждение написанного выше – истинный изобретатель не застолбил собственное право на управляемый выпрямитель.

На кристалле триак представляет два тиристора, включённых навстречу, причём разделенные физически. Единственной общей точкой становится база. Каждый контакт подходит сразу к областям двух типов n и p, к обоим тиристорам одновременно. На положительной полуволне работает первый, а на отрицательной – второй. Напряжение базы управляет обоими по очереди. Сюда подаётся переменное напряжение с фазного анода, уменьшенного номинала. Потенциометром возможно регулировать результирующую амплитуду, изменяя интенсивность освещения, скорость вращения двигателя и прочие параметры.

Прибор способен аналогично работать в избранных условиях и в режиме лавинного пробоя. Причём в обе стороны. Остальные сказки оставьте для профессоров. Триак изобрёл человек, не смыслящий в полупроводниковой технике. А значит, работу прибора нужно объяснять в иных категориях.

Что такое диак

Часто триака идёт рука об руку с диаком. Гутцвиллер использовал подобные технические решения. Это тиристор, работающий без управляющего электрода исключительно в режиме лавинного пробоя. Конструкция идентична. Происхождение термина понятно: di – два электрода + ac – переменный ток. Лавинный пробой успешно наступает в обоих направлениях.

Квадрак (перевод – авторский) представляет собой комбинацию триака и диака. В практических применениях удобно использовать эти устройства вместе. В частности, диак сумел бы формировать напряжения для переключения триака. Логично соединить их в общем корпусе. Про происхождение термина умолчим, оно очевидно.

Тиристор — принцип работы, виды и характеристики

Тиристор это полупроводниковый прибор, предназначенный для работы в качестве ключа. Он имеет три электрода и структуру p-n-p-n из четырёх слоёв полупроводника.

Электроды именуются как анод, катод и управляющий электрод. Структура p-n-p-n функционально аналогична нелинейному резистору, который способен принимать два состояния:

• с очень большим сопротивлением, выключенное;
• с очень малым сопротивлением, включенное.

Виды

На включенном тиристоре сохраняется напряжение около одного или нескольких Вольт, которое незначительно увеличивается с возрастанием силы тока, протекающего через него. В зависимости от вида тока и напряжения, приложенного к электрической цепи с тиристором, в ней используется одна из трёх современных разновидностей этих полупроводниковых приборов. На постоянном токе работают:

• включаемые тринисторы;
• три разновидности запираемых тиристоров, именуемых как

На переменном и постоянном токе работают симисторы. Все эти тиристоры содержат управляющий электрод и два других электрода, через которые тёчёт ток нагрузки. Для тринисторов и запираемых тиристоров это анод и катод, для симисторов наименование этих электродов обусловлено правильностью определения свойств управляющего сигнала, подаваемого на управляющий электрод.

Наличие в тиристоре структуры p-n-p-n позволяет разделить её условно на две области, каждая из которых является биполярным транзистором соответствующей проводимости. Таким образом, эти взаимосвязанные транзисторы являются эквивалентом тиристора, что имеет вид схемы на изображении слева. Первыми на рынке появились тринисторы.

Свойства и характеристики

По сути это аналог самоблокирующегося реле с одним нормально разомкнутым контактом, роль которого выполняет полупроводниковая структура, расположенная между анодом и катодом. Отличие от реле состоит в том, что для этого полупроводникового прибора может быть применено несколько способов включения и выключения. Все эти способы объясняются транзисторным эквивалентом тринистора.

Два эквивалентных транзистора охвачены положительной обратной связью. Она многократно усиливает любые изменения тока в их полупроводниковых переходах. Поэтому существует несколько видов воздействия на электроды тринистора для его включения и выключения.

Первые два способа позволяют выполнить включение по аноду.

• Если напряжение на аноде увеличивать, при его определённом значении начнут сказываться эффекты начинающегося пробоя полупроводниковых структур транзисторов. Появившийся начальный ток лавинообразно усилится положительной обратной связью и оба транзистора включатся.
• При достаточно быстром увеличении напряжения на аноде происходит заряд межэлектродных ёмкостей, которые присутствуют в любых электронных компонентах. При этом в электродах появляются зарядные токи этих ёмкостей, которые подхватывает положительная обратная связь и всё заканчивается включением тринистора.

Если перечисленные выше изменения напряжения отсутствуют, включение обычно происходит током базы эквивалентного n-p-n транзистора. Выключить тринистор можно одним из двух способов, которые также становятся понятны из-за взаимодействия эквивалентных транзисторов. Положительная обратная связь в них действует, начиная с некоторых величин токов, протекающих в структуре p-n-p-n. Если величину тока сделать меньше этих величин, положительная обратная связь сработает на быстрое исчезновение токов.

Другой способ выключения использует прерывание положительной обратной связи импульсом напряжения, который меняет полярность на аноде и катоде. При таком воздействии направления токов между электродами изменяется на противоположные и тринистор выключается. Поскольку для полупроводниковых материалов характерно явление фотоэффекта, существуют фото- и оптотиристоры, у которых включение может быть обусловлено освещением либо приёмного окошка, либо светодиодом в корпусе этого полупроводникового прибора.

Существуют ещё и так называемые динисторы (неуправляемые тиристоры). В этих полупроводниковых приборах нет управляющего электрода конструктивно. По своей сути это тринистор с одним отсутствующим выводом. Поэтому их состояние зависит только от напряжения анода и катода и они не могут включиться управляющим сигналом. В остальном процессы в них аналогичны обычным тринисторам.

То же относится и к симисторам, которые по сути являются двумя тринисторами соединёнными параллельно. Поэтому они применяются для управления переменным током без дополнительных диодов.

Запираемые тиристоры

Если определённым образом изготовить области структуры p-n-p-n вблизи баз эквивалентных транзисторов можно достичь полной управляемости тиристором со стороны управляющего электрода. Такая конструкция структуры p-n-p-n показана на изображении слева. Включать и выключать такой тиристор можно соответствующими сигналами в любой момент времени подавая их на управляющий электрод. Остальные способы включения, применяемые к тринисторам, для запираемых тиристоров так же годятся.

Однако эти способы не применяются к таким полупроводниковым приборам. Они наоборот исключаются теми или иными схемотехническими решениями. Целью является получение надёжного включения и выключения только по управляющему электроду. Это необходимо для использования таких тиристоров в мощных инверторах повышенной частоты. GTO работают на частотах до 300 Герц, а IGCT способны на существенно более высокие частоты, достигающие 2 кГц. Номинальные значения токов могут быть несколько тысяч ампер, а напряжение – несколько киловольт.

Сравнение различных тиристоров приведено в таблице ниже.

Разновидность тиристора	Преимущества	Недостатки	Где используется
Тринистор	Минимальное напряжение во включенном состоянии при максимально больших токах и перегрузках. Наиболее надёжен из всех. Хорошая масштабируемость схем путём совместной работы нескольких тринисторв соединяемых либо параллельно, либо последовательно	Отсутствует возможность произвольного управляемого отключения только управляющим электродом. Наиболее низкие рабочие частоты.	Электроприводы, источники электропитания питания большой мощности; сварочные инверторы; управление мощными нагревателями; статические компенсаторы; коммутаторы в цепях с переменным током
GTO	Возможность произвольного управляемого выключения. Относительно высокая способность к перегрузкам по току. Способность надёжно работать при последовательном соединении. Рабочая частота до 300 Гц, напряжение до 4000 В.	Значительно напряжение во включенном состоянии при максимально больших токах и перегрузках и соответствующие им потери, в том числе и в системах управления. Сложная схемотехника построения системы в целом. Большие динамические потер.	Электроприводы; статические компенсаторы реактивной мощности; источники электропитания питания большой мощности, индукционные нагреватели
IGCT	Возможность произвольного управляемого выключения. Относительно высокая способность к перегрузкам по току. Относительно малое напряжение во включенном состоянии при максимально больших токах и перегрузках. Рабочая частота — до 2000 Гц. Простое управление. Способность надёжно работать при последовательном соединении.	Наиболее дорогие из всех тиристоров	Электроприводы; статические компенсаторы реактивной мощности; источники электропитания питания большой мощности, индукционные нагреватели

 

Тиристоры изготавливаются для широкого диапазона токов и напряжений. Конструкция их определяется размерами структуры p-n-p-n и необходимостью получения надёжного отвода тепла от неё. Современные тиристоры, а также их обозначения на электрических схемах показаны на изображениях ниже:

В наши дни тиристор является главным полупроводниковым прибором силовой электроники. Он обеспечивает наиболее эффективное преобразование электрической энергии.

Что такое тиристор?

Каталог

0010

ⅳ Phose Phose.

Ⅵ Различные типы тиристоров и их применение

6.1 Thyristors with turn-on capability (Unidirectional control)

6.2 Thyristors with turn-off capability (Unidirectional control)

6. 3 Bidirectional control

Ⅰ Что такое тиристор?

Ⅱ Как работает тиристор?

ⅲ Тиристорные характеристики I-V Кривые 3.1 Thyristor Turn-On 3.2 Тиристорский отключение

ⅳ Фазовый контроль Thyristor

Ⅶ Thyristor VS Transistors

Ⅷ Conclusion

Ⅸ Часто задаваемые вопросы о тиристоре

 

Ⅰ Что такое тиристор?

073 твердотельное полупроводниковое устройство

с чередующимися материалами P- и N-типа. Он работает только как бистабильный переключатель, проводящий, когда гейт получает триггер тока, и продолжающий проводить до тех пор, пока напряжение на устройстве не будет смещено в обратном направлении или удалено (каким-либо другим способом). Есть две конструкции, которые различаются тем, что вызывает возникновение проводящего состояния. Небольшой ток на выводе затвора трехвыводного тиристора регулирует больший ток анода в катодной цепи 9.0074 . Проводимость начинается в двухвыводном тиристоре, когда разность потенциалов между анодом и катодом достаточно велика (напряжение пробоя). В этом видео показано, что такое тиристор управление питанием , от диммеров света и электродвигателя регулятора скорости до высоковольтной передачи постоянного тока . Тиристоры можно найти в схемах коммутации мощности, схемах замены реле , схемах инвертора , схемах генератора , схемах детектора уровня , схемах таймера , схемах диммирования света 907s, недорогих схемах , логические схемы , схемы управления скоростью, схемы фазового управления и многие другие приложения.

 

Первоначально тиристоры можно было отключить только путем изменения направления тока, что делало непрактичным их использование для постоянного тока ; позже устройства типа можно включать и выключать с помощью сигнала управляющего вентиля . Последний упоминается как запорный тиристор (тиристор GTO). Тиристоры, в отличие от транзисторов, имеют двузначную коммутационную характеристику , а это значит, что они могут быть только полностью открытыми или закрытыми, тогда как транзисторы могут находиться в промежуточном состоянии между включенным и закрытым состояниями. В результате тиристор неэффективен в качестве аналогового усилителя, но полезен в качестве переключателя.

 

Ⅱ Как работает тиристор?

Тиристор P-N-P-N-P-N имеет три перехода: PN , NP и PN . Если катод представляет собой положительную клемму, внешние соединения , PN и PN смещены в прямом направлении, а центральный NP-переход смещен в обратном направлении. В результате NP-переход препятствует протеканию положительного тока от анода к катоду. Говорят, что тиристор находится в состоянии прямой блокировки. Точно так же внешние PN-переходы предотвращают протекание отрицательного тока. Тиристор в данный момент находится в режиме обратного запирания. В этом видео показано, как работает тиристор.

 

Ⅲ Кривые ВАХ тиристоров

Кривые ВАХ тиристоров

3.1 Включение тиристора

Сигнал затвора теряет всякое управление, когда тиристор включается и пропускает ток в прямом направлении (анод положительный). Это происходит из-за регенеративного запирающего действия двух внутренних транзисторов. Любые управляющие сигналы или импульсы, подаваемые после начала регенерации, не будут иметь никакого эффекта, потому что тиристор уже находится в проводящем состоянии и полностью открыт.

 

SCR , в отличие от транзистора, не может оставаться в активной зоне вдоль линии нагрузки между его состояниями блокировки и насыщения. Поскольку проводимость контролируется изнутри, величина и длительность импульса «включения» затвора не влияют на работу устройства. Затем подачи короткого стробирующего импульса на устройство достаточно, чтобы заставить его проводить, и оно останется постоянно включенным, даже если стробирующий сигнал будет удален полностью.

 

В результате тиристор можно рассматривать как бистабильную защелку с двумя стабильными состояниями: «ВЫКЛ» или «ВКЛ». Это связано с тем, что в отсутствие сигнала затвора кремниевый управляемый выпрямитель блокирует ток в обоих направлениях формы волны переменного тока, и после включения регенеративного фиксирующего механизма это означает, что его нельзя выключить «ВЫКЛ» просто путем используя свои Врата.

 

3,2 Тиристорное отключение

После того, как тиристор самоблокируется в своем состоянии «ВКЛ» и пропускает ток, его можно выключить только путем полного отключения напряжения питания и, следовательно, тока анода (IA), или путем уменьшения его Ток между анодом и катодом с помощью некоторых внешних средств (например, при размыкании переключателя) ниже значения, обычно известного как «минимальный удерживающий ток», I _H .

 

Таким образом, анодный ток должен быть снижен ниже этого минимального уровня удержания для тиристоров с внутренней фиксацией p-n-переходы , чтобы восстановить их состояние блокировки, прежде чем прямое напряжение снова будет подаваться на устройство без его мгновенной самопроводимости. Во-первых, для проводимости анодный ток тиристора, который также является током его нагрузки, IL, должен быть больше, чем его значение тока удержания. Это будет I _L > I _H .

 

Поскольку тиристор имеет возможность выключаться всякий раз, когда анодный ток снижается ниже этого минимального удерживающего значения, из этого следует, что при использовании на синусоидальном AC , SCR автоматически выключится при некотором значении вблизи точки пересечения каждого полупериода и останется в этом состоянии до тех пор, пока не будет подан следующий импульс запуска Gate.

 

Поскольку переменный ток синусоидального напряжения постоянно меняет полярность с положительной на отрицательную в каждом полупериоде, тиристор может быть выключен в нулевой точке положительной формы волны 180°. Этот эффект известен как «естественная коммутация», и он имеет решающее значение.0073 особенность кремниевого управляемого выпрямителя.

 

Тиристоры, используемые в цепях, питаемых от источников постоянного тока, не могут иметь это естественное условие коммутации, поскольку напряжение питания постоянного тока является непрерывным, следовательно, должен быть предусмотрен другой механизм для выключения тиристора в нужный момент, поскольку после срабатывания он останется проведение.

 

Естественная коммутация, с другой стороны, происходит каждые полпериода в AC синусоидальных цепях. Таким образом, тиристор смещен в прямом направлении (анод положительный) в течение положительного полупериода AC синусоидальная форма волны и может быть запущена «ВКЛ» с помощью стробирующего сигнала или импульса. Анод становится отрицательным в течение отрицательного полупериода, тогда как катод остается положительным. Это напряжение смещает тиристор в обратном направлении, не позволяя ему проводить ток даже при наличии сигнала от затвора.

 

Таким образом, применив стробирующий сигнал в нужной точке во время положительной половины сигнала AC , тиристор может быть включен в проводимость до тех пор, пока не завершится положительный полупериод. Таким образом, управление фазой (как известно) может использоваться для срабатывания тиристора в любом положении вдоль положительной половины кривой переменного тока, а управление мощностью 9Как показано на рисунке, системы 0073 AC являются одним из многочисленных применений кремниевого управляемого выпрямителя.

 

Ⅳ Тиристорное управление фазой

SCR находится в состоянии «ВЫКЛ» в начале каждого положительного полупериода. При подаче стробирующего импульса SCR входит в проводимость и остается полностью зафиксированным «ВКЛ» в течение положительного цикла. Если тиристор срабатывает в начале полупериода ( Θ = 0°), нагрузка (лампа) будет «включена» в течение всего положительного цикла 9Форма волны 0073 AC (полуволновое выпрямление AC ) при высоком среднем напряжении 0,318 x Vp.

 

Тиристорное управление фазой

 

Лампа загорается на меньшее время, так как подача импульса запуска затвора увеличивается в течение полупериода ( Θ = от 0° до 90°), а среднее напряжение, подаваемое на лампа пропорционально меньше, уменьшая свою яркость.

 

Таким образом, кремниевый управляемый выпрямитель можно использовать в качестве диммера света переменного тока, а также в ряде других приложений переменного тока, таких как управление скоростью двигателя переменного тока, системы контроля температуры и схемы регулятора мощности, среди прочего.

 

До сих пор мы узнали, что тиристор — это просто полуволновое устройство, проводящее ток только в положительной половине цикла, когда анод положительный, и препятствующий протеканию тока, как диод, когда анод отрицательный, независимо от сигнала Gate.

 

Однако существуют и другие полупроводниковые устройства, известные как «тиристоры», которые могут проводить ток в обоих направлениях, являются двухполупериодными устройствами или могут быть отключены сигналом стробирования.

 

Эти устройства включают в себя «тиристоры с запиранием затвора» (GTO), «тиристоры со статической индукцией» (SITH), «тиристоры, управляемые МОП-транзисторами» (MCT), «кремниевые управляемые переключатели» (SCS), «Триодные тиристоры» (TRIAC) и «Тиристоры, активируемые светом» (LASCR), причем все эти устройства доступны для различных напряжений.

 

Ⅴ Применение тиристоров

Тиристоры в основном используются для регулирования больших токов и напряжений и часто используются для управления переменными токами, когда изменение полярности тока вызывает автоматическое отключение устройства, процесс известная как операция «пересечения нуля». Считается, что устройство работает синхронно, потому что после запуска оно проводит ток в фазе с напряжением, подаваемым на его катод к анодному переходу, без дополнительной модуляции затвора, т. Е. Устройство полностью включено. Это не следует путать с асимметричной работой, потому что выходной сигнал однонаправленный, течет исключительно от катода к аноду и, следовательно, асимметричен.

 

Тиристоры можно использовать для управления контроллерами с фазовым управлением, также известными как фазовые контроллеры.

 

Их также можно найти в источниках питания цифровых схем, где они действуют как форма «улучшенного автоматического выключателя», предотвращающего повреждение компонентов, расположенных ниже по цепи, из-за отказа источника питания. Тиристор используется в сочетании со стабилитроном, соединенным с его затвором, и если выходное напряжение источника питания превышает напряжение Зенера, тиристор замыкает выход источника питания на землю (как правило, также отключая входной выключатель или предохранитель).

 

В начале 1970-х годов произошло первое широкомасштабное применение тиристоров с соответствующим триггерным диаком в потребительских устройствах, подключенных к стабильным источникам питания в цветных телевизорах. Стабильный источник постоянного тока высокого напряжения для приемника создавался путем изменения точки переключения тиристорного устройства вверх и вниз по ниспадающей крутизне положительной половины входа источника переменного тока (если бы использовалась крутизна нарастания, выходное напряжение всегда возрастало бы к пиковое входное напряжение при срабатывании устройства и, таким образом, нарушение цели регулирования). Точная точка переключения определялась нагрузкой на выходной источник постоянного тока, а также колебаниями входного переменного тока.

 

Тиристоры десятилетиями использовались в качестве регуляторов освещенности на телевидении, в кино и в театре, заменяя низкокачественные технологии, такие как автотрансформаторы и реостаты. Они также использовались в фотографии в качестве важного компонента вспышек (стробоскопов).

 

Ⅵ Различные типы тиристоров и их применение

Тиристоры классифицируются на основе их характеристик напряжения и тока, а также их поведения при включении/выключении.

 

6.1 Тиристоры с возможностью включения (однонаправленное управление)

1. Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR)

Наиболее известные тиристорные тиристоры. SCR остается включенным даже при снятии тока затвора, как указано в общем описании тиристора выше. Чтобы разблокировать, необходимо либо отключить ток между анодом и катодом, либо анод должен быть сброшен до отрицательного напряжения по отношению к катоду. Это свойство идеально подходит для фаза управление. Когда анодный ток достигает нуля, тиристор перестает проводить ток и блокируется обратное напряжение.

 

Для коммутационных цепей, приводов двигателей постоянного тока, статических переключателей переменного/постоянного тока и инвертирующих цепей требуются SCR.

 

2. Тиристор с обратной проводимостью (RCT)

Тиристоры часто пропускают ток только в одном направлении и блокируют ток в другом. RCT, с другой стороны, состоит из SCR, интегрированного с обратным диодом, что позволяет избежать нежелательной индуктивности контура и снижает переходные процессы обратного напряжения. RCT обеспечивает электрическую проводимость в противоположном направлении, что приводит к улучшенной коммутации.

 

RCT используются в инверторах мощных прерывателей и приводах постоянного тока.

 

3. Кремниевый выпрямитель, активируемый светом (LASCR)

Их также называют световыми тиристорами (LTT). Когда легкие частицы достигают переходов этих устройств с обратным смещением, число электронно-дырочных пар в тиристоре увеличивается. Тиристор включится, если интенсивность света превысит определенное значение. LASCR обеспечивает полную электрическую изоляцию между источником света и переключающим компонентом силового преобразователя.

 

LASCR находятся в высоковольтном оборудовании передачи постоянного тока , компенсаторах реактивной мощности и мощных импульсных генераторах.

 

6.2 Тиристоры с возможностью отключения (однонаправленное управление)

При подаче достаточного импульса затвора традиционные тиристоры, такие как тиристоры, включаются. Чтобы их отключить, необходимо отключить основной ток. Это проблематично в схемах преобразования постоянного тока в переменный и постоянного тока в постоянный, где ток не обнуляется естественным образом.

 

1. Тиристор отключения затвора (GTO)

GTO отличается от обычного тиристора тем, что его можно отключить, подав отрицательный ток (напряжение) на затвор, не требуя тока между анодом и катод удалить (принудительная коммутация). Это означает, что стробирующий сигнал с отрицательной полярностью может отключить GTO, что сделает его полностью управляемым переключателем. Он также известен как коммутатор, управляемый воротами, или GCS. Время выключения GTO примерно в десять раз быстрее, чем у аналогичного СКР .

 

Симметричные GTO обладают способностью обратного блокирования, сравнимой с их номинальным напряжением в прямом направлении. Асимметричные GTO не имеют значительной способности блокировки обратного напряжения. GTO с обратной проводимостью состоят из GTO и встречно-параллельного диода. Асимметричные GTO являются наиболее распространенным типом на рынке.

 

2. МОП-тиристор отключения (MTO)

MTO представляет собой комбинацию GTO и MOSFET, которая улучшает возможность отключения ГТО. Для GTO требуется высокий ток выключения затвора с пиковой амплитудой 20-35 процентов тока между анодом и катодом (ток, который необходимо контролировать). MTO содержит две управляющие клеммы , одну для затвора включения и одну для затвора выключения, также известную как затвор MOSFET.

 

Для активации MTO подается достаточно большой импульс затвора, вызывающий запирание тиристора (аналогично SCR и GTO).

 

Импульс напряжения подается на затвор MOSFET для выключения MTO. Когда МОП-транзистор включается, он закорачивает эмиттер и базу NPN-транзистора, предотвращая фиксацию. Это значительно более быстрая операция, чем GTO (около 1-2 с), в которой огромный отрицательный импульс, посылаемый на затвор GTO, пытается извлечь достаточный ток из базы NPN-транзистора. Кроме того, более короткое время (MTO) устраняет потери, связанные с передачей тока.

 

MTO используются в устройствах с высоким напряжением от 20 МВА до приводов двигателей, гибких линейных передач переменного тока (FACT) и инверторов источников напряжения высокой мощности.

 

ГТО применяются в электроприводах постоянного и переменного тока, инверторах большой мощности и стабилизирующих силах переменного тока.

 

3. Тиристоры отключения эмиттера (ETO)

ETO, как и MTO, имеет две клеммы, одну для обычного затвора и одну для второго затвора, соединенного последовательно с MOSFET.

Положительное напряжение подается на оба вентиля для включения ETO, что приводит к включению NMOS и выключению PMOS. ЭТО включается при подаче на обычный затвор положительного тока.

NMOS выключается и отводит весь ток от катода, когда на затвор MOSFET подается сигнал отрицательного напряжения. Процесс фиксации прекращается, и ETO отключается.

ETO используются в мощных инверторах источников напряжения, гибких линиях передачи переменного тока (FACT) и статических синхронных компенсаторах (STATCOM).

 

6.3 Двунаправленное управление

До сих пор тиристоры, которые обсуждались, были однонаправленными и использовались в качестве выпрямителей, преобразователей постоянного тока и инверторов. Чтобы использовать эти тиристоры для управления напряжением переменного тока, два из них должны быть соединены встречно-параллельно, в результате чего получится две независимые цепи управления с дополнительными проводными соединениями. Двунаправленные тиристоры, которые могут проводить ток в обоих направлениях при срабатывании, были созданы специально для решения этой проблемы.

 

1. Триод для переменного тока (TRIAC)

После SCR, TRIAC являются наиболее часто используемыми тиристорами. Они могут регулировать обе половины переменного сигнала, что позволяет более эффективно использовать доступную мощность. С другой стороны, симисторы обычно используются только для маломощных приложений из-за присущей им несимметричной структуры. При переключении при различных напряжениях затвора в течение каждого полупериода симисторы имеют некоторые недостатки в приложениях с высокой мощностью. Это создает больше гармоник в системе, вызывая дисбаланс и влияя на характеристики электромагнитной совместимости.

Маломощные симисторы используются в регуляторах освещенности , регуляторах скорости для электровентиляторов и других электродвигателей, а также в компьютеризированных схемах управления бытовыми приборами.

 

2. Диод переменного тока (DIAC)

DIACS — маломощные устройства, которые обычно используются в тандеме с TRIAC (последовательно с выводом затвора TRIAC).

 

Потому что ТРИАК по своей природе несимметричны, DIAC останавливает протекание любого тока через затвор TRIAC до тех пор, пока DIAC не достигнет напряжения срабатывания в любом направлении. Это гарантирует, что TRIACS , используемые в переключателях переменного тока, срабатывают одинаково в обоих направлениях.

 

Регуляторы освещения содержат DIAC s.

 

3. Кремниевый диод для переменного тока (SIDAC)

Электрически SIDAC ведет себя аналогично DIAC. SIDAC предлагают более высокое напряжение переключения и более высокие возможности управления мощностью, чем DIAC. А SIDAC — это пятиуровневое устройство, которое можно использовать как самостоятельный переключатель, а не как триггер для другого переключающего устройства (например, DIAC для TRIACS ).

 

A SIDAC начинает проводить ток, если приложенное напряжение соответствует или превышает напряжение отключения. Даже если приложенное напряжение изменяется, оно остается в этом проводящем состоянии до тех пор, пока ток не станет ниже номинального тока удержания. Затем SIDAC возвращается в непроводящее состояние, чтобы снова начать цикл.

 

SIDAC присутствуют в релаксационных генераторах и других специализированных устройствах.

 

Ⅶ Тиристоры VS Транзисторы

И тиристоры, и транзисторы являются электрическими переключателями, однако тиристоры имеют гораздо более высокую мощность, чем транзисторы. Из-за высокой мощности тиристора в киловаттах, тогда как мощность транзистора измеряется в ваттах. В этом анализе тиристор моделируется как замкнутая пара транзисторов. Основное различие между транзистором и тиристором заключается в том, что транзистору требуется постоянная мощность переключения, чтобы оставаться включенным, а тиристору требуется только один триггер, чтобы оставаться включенным. Транзисторы нельзя использовать в таких приложениях, как цепи сигнализации, которые должны активироваться один раз и оставаться включенными в течение неопределенного времени. Для решения этих проблем мы используем тиристор.

 

Дополнительные различия между Тиристором и Транзистором перечислены в таблице ниже: Тиристор Транзистор Слой Четыре слоя Три слоя Клеммы Анод, катод и затвор Излучатель, коллектор и база Эксплуатация перенапряжения и тока Высшее Ниже тиристора Токарная обработка ПО Просто требуется стробирующий импульс для включения ON Требуемая непрерывная подача управляющего тока Внутренняя потеря питания Ниже, чем у транзистора выше

 

Ⅷ Заключение

Кремниевые управляемые выпрямители, также известные как тиристоры, представляют собой полупроводниковые устройства с тремя переходами PNPN , которые можно рассматривать как два соединенных между собой транзистора, способных переключать большие электрические нагрузки. Они могут быть зафиксированы «включено» с помощью одного положительного импульса тока, подаваемого на их терминал затвора, и будут оставаться «включенными» бесконечно, пока ток между анодом и катодом не упадет ниже их минимального уровня фиксации.

 

Тиристоры — это быстродействующие выключатели, которые можно использовать для замены электромеханических реле в различных цепях, поскольку они не имеют подвижных компонентов, не вызывают дугового разряда контактов и не подвержены коррозии или загрязнению. Однако в дополнение к простому переключению больших токов «ВКЛ» и «ВЫКЛ» тиристоры можно использовать для регулировки среднего значения тока нагрузки переменного тока без рассеивания большого количества электроэнергии. Регулирование электрического освещения, нагревателей и скорости двигателя — хороший пример тиристора 9.0073 управление питанием .

 

Ⅸ Часто задаваемые вопросы о тиристоре

1. В чем разница между SCR и тиристором?

Тиристор представляет собой четырехслойный полупроводниковый прибор с тремя PN-переходами . Его также называют «SCR» (кремниевый выпрямитель). Словосочетание «тиристор» представляет собой комбинацию слов «тиратрон» (газожидкостная трубка, функционирующая как SCR) и «транзистор». Тиристоры также упоминаются как PN PN Устройства.

 

2. Почему SCR называется тиристором?

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) представляет собой однонаправленное кремниевое полупроводниковое устройство. Поскольку это устройство является твердотельным аналогом тиратрона, оно также известно как тиристор или тиреоидный транзистор.

 

3. Является ли тиристор полупроводниковым устройством?

Тиристор представляет собой четырехслойный полупроводниковый прибор, в котором чередуются материалы P-типа и N-типа (PNPN). Тиристор обычно состоит из трех электродов: анода, катода и затвора (управляющего электрода).

 

4. Какой символ обозначает тиристор?

Выпрямитель с кремниевым управлением, SCR или символ тиристора, используемый в схемах или схемах , предназначен для выделения свойств выпрямителя, а также для отображения управляющего элемента. В результате символ тиристора напоминает типичный диод с управляющим затвором, входящим в переход.

 

5. В чем разница между диодом и тиристором?

Основное различие между диодом и тиристором заключается в том, что диод имеет две клеммы и используется в качестве выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный, а также в качестве переключателя. Тиристор, с другой стороны, имеет две клеммы и функционирует как переключатель. И диод, и тиристор представляют собой полупроводниковые устройства, изготовленные из комбинации p- и n-материалов.

 

6. Как измеряется тиристор?

В основном мультиметр используется для измерения сопротивления постоянному току между анодом и катодом тиристоров и диодов, а также от затвора к катоду на тиристорах. Эти данные относятся к «выключенному состоянию» устройства или блокирующему напряжению. «Обрыв цепи» и «короткое замыкание» являются единственными допустимыми показаниями.

 

7. Как проверить тиристор?

1) Подсоедините анод (входной контакт) тиристора к положительному (красному) проводу мультиметра.

2) Переведите мультиметр в режим высокого сопротивления.

3) Установите выводы на их исходные места, на этот раз добавив клемму затвора к положительному выводу.

 

8. Как узнать, неисправен ли мой тиристор?

Подсоедините отрицательный провод омметра к аноду тиристора, а положительный провод к катоду тиристора. Обратите внимание на значение сопротивления, отображаемое на омметре. Он должен отображать очень высокое значение сопротивления. Если он показывает очень низкое значение, SCR закорочен и нуждается в замене.

 

9. Что лучше IGBT или тиристор?

БТИЗ намного быстрее обычных тиристоров, и ими можно управлять, переключая сигнал затвора вкл/выкл с помощью цифрового сигнального процессора и программируемой пользователем матрицы затворов, а не ожидая пересечения нуля. Потери проводимости и потери переключения являются двумя основными потерями для IGBT .

 

10. Каково назначение тиристора в цепи?

Основной функцией тиристора является управление электрической мощностью и током, действуя как переключатель. Он обеспечивает достаточную защиту цепей с высокими напряжениями и токами для такого компактного и легкого компонента (до 6000 В, 4500 А).

 

Лучшие продажи диода

Фото

Часть

Компания

Описание

Цена (долл. США)

Альтернативные модели

Часть	Сравнить	Производители	Категория	Описание

Заказ и качество

Изображение

Произв. Деталь №

Компания

Описание

Пакет

ПДФ

Кол-во

Цена (долл. США)

Поделиться

Базовые знания о тиристорах — apogeeweb

Тиристор Основной

Что такое тиристор и как он работает? Тиристор представляет собой твердотельный полупроводниковый прибор с четырьмя слоями переменного тока.

Добро пожаловать в Тиристор!

Что такое тиристор и как он работает?

Тиристор твердотельный полупроводник устройство с четырьмя слоями чередующихся материалов P- и N-типа. Он действует исключительно как бистабильный переключатель, проводящий, когда затвор получает триггер тока, и продолжающий проводить до тех пор, пока напряжение на устройстве не будет смещено в обратном направлении или пока напряжение не будет снято (каким-либо другим способом). Некоторые источники определяют кремниевый выпрямитель (SCR) и тиристор как синонимы.

Тиристор представляет собой четырехслойное устройство , которому нужен только импульс, чтобы сделать его проводящим, после чего он остается проводящим. В своей самой простой форме тиристор имеет три вывода: анод (положительный вывод), катод (отрицательный вывод) и затвор (управляющий вывод). Затвор управляет потоком тока между анодом и катодом.

 

Популярные статьи

Дата: 2022.04.09 Категория: Тиристор 674

Что такое тиристор?

By&nbspapogeeweb,&nbsp&nbspthyristor,определение тиристора,что такое тиристор,scr тиристор,тиристор против scr,тиристор против транзистора,применение тиристора,типы тиристора

КаталогⅠ Что такое тиристор？Ⅱ Как работает тиристор?Ⅲ Кривые ВАХ тиристора3. 1 Включение тиристора3.2 Выключение тиристораⅣ Управление фазой тиристораⅤ Применение тиристоровⅥ Различные типы тиристоров и их использование6.1 Тиристоры с включением возможность (однонаправленное управление)…

Продолжить чтение »

Дата: 31.12.2019 Категория: Тиристор 3919

Принцип, характеристики и основные параметры тиристора

By&nbspapogeeweb,&nbsp&nbspоднонаправленный тиристор, TRIAC, принцип работы тиристора, характеристики тиристора, параметр тиристора

Введение Тиристор, широко известный как кремниевый управляемый выпрямитель (SCR), его нормативный термин — трехполюсный тиристор с обратной блокировкой. Тиристоры представляют собой полупроводниковые устройства большой мощности, которые выполняют как коммутационные, так и выпрямительные функции, и используются в различных схемах, таких как управляемые выпрямители…

Продолжить чтение »

Дата: 31. 12.2019 Категория: Тиристор 3618

Выбор, замена и обнаружение тиристора

By&nbspapogeeweb,&nbsp&nbspscr тиристор, тиристор против тиристора, электроника тиристора, замена и обнаружение тиристора, тиристор управления фазой, как работает тиристор, что такое тиристор, типы тиристоров

Введение Тиристор представляет собой устройство с четырьмя полупроводниковыми слоями или тремя PN-переходами, твердотельное полупроводниковое устройство с четырьмя слоями чередующихся материалов P- и N-типа. Он также известен как SCR (Silicon Control Rectifier). Термин «тиристор» дервид от слов…

Продолжить чтение »

Дата: 30.08.2019 Категория: Тиристор 5303

Анализ схемы выпрямителя с кремниевым управлением как работает scr, схема scr

ВведениеВыпрямитель с кремниевым управлением, который можно назвать SCR, доступен в одностороннем, двустороннем, выключенном и легком управлении. Он имеет преимущества небольшого размера, легкого веса, высокой эффективности, длительного срока службы, удобного управления и т. д. Он широко используется в различных системах автоматического управления и…

Продолжить чтение »

Рекомендация связанных статей

Что такое тиристор?

КаталогⅠ Что такое тиристор？Ⅱ Как работает тиристор?Ⅲ Кривые ВАХ тиристора3.1 Включение тиристора3.2 Выключение тиристораⅣ Тиристор

Принцип, характеристики и основные параметры тиристора

Введение Тиристор, широко известный как кремниевый управляемый выпрямитель (SCR), его нормативный термин — трехполюсный тиристор с обратной блокировкой. Тиристор

Выбор, замена и обнаружение тиристора

Введение Тиристор представляет собой устройство с четырьмя полупроводниковыми слоями или тремя PN-переходами, твердотельное полупроводниковое устройство с четырьмя слоями переменного P-перехода.

Анализ схемы выпрямителя с кремниевым управлением

908:35

ВведениеВыпрямитель с кремниевым управлением, который можно назвать SCR, доступен в одностороннем, двустороннем, выключенном и легком управлении. Оно имеет

# 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 А Б С Д Е Ф грамм ЧАС я Дж К л М Н О п Вопрос р С Т U В Вт Икс Д Z

12 Различные типы тиристоров

Тиристоры представляют собой быстродействующие полупроводниковые переключающие устройства, состоящие из четырех чередующихся слоев материалов р- и n-типа. Они используются в приложениях переключения переменного/постоянного тока и управления мощностью переменного тока. Символ тиристора представляет собой символ диода, который имеет три вывода: затвор, анод и катод.

Типы тиристоров

Различные типы тиристоров и их символы

Кремниевый выпрямитель (SCR)

Кремниевый выпрямитель (SCR) является одним из наиболее часто используемых тиристоров. Это быстродействующие полупроводниковые коммутационные устройства. Они похожи на диоды Шокли, но имеют дополнительную клемму. Материалом для изготовления ОПЗ выбран кремний. SCR работает как кремниевый выпрямительный диод с анодом и катодом.

Анод — это положительная клемма, а катод — отрицательная клемма SCR. Он состоит из четырех слоев чередующихся материалов типа P и N. Он также имеет дополнительный терминал управления, называемый воротами. Наличие затвора позволяет запускать SCR в проводимость. Это однонаправленное устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении и противодействует потоку в противоположном направлении.

Тиристор может быть включен либо при превышении перенапряжения прямого отключения, либо при превышении тока затвора. Ток затвора определяет величину перенапряжения прямого отключения, необходимого для включения тиристора.

Триггерное напряжение/импульс подается на клемму затвора, когда анод и катод смещены в прямом направлении. Это переводит SCR в «проводящее» состояние. Затем ток течет между анодом и катодом. Как только SCR проводит, ток триггера будет продолжать течь, даже если клемма затвора удалена. Когда анод и катод находятся в обратном смещении, SCR не будет проводить, даже если на клемму затвора подается триггерный импульс.

Подробнее: Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) в деталях

Тиристор двунаправленного управления (BCT)

Тиристор двунаправленного управления использует два тиристора SCR, которые сконфигурированы встречно-параллельно, образуя единое устройство. Как видно из конструкции, он имеет два отдельных вывода затвора для каждого из тиристоров. Одна клемма затвора включает ток в прямом направлении, а вторая клемма затвора включает ток в противоположном направлении.

Два тиристора работают независимо друг от друга. Одной из основных проблем, с которыми пришлось столкнуться при создании BCT, были перекрестные помехи между обоими транзисторами. Поэтому была установлена ​​фотомаска для предотвращения вредного влияния перекрестных помех при работе BCT.

Тиристор выключения затвора (GTO)

Символ GTO

Тиристор выключения затвора представляет собой тип тиристора, который может включать и выключать основной ток с помощью схемы управления затвором. GTO состоит из двух слоев материала P-типа и двух слоев материала N-типа в формате PNPN. Они используются в сильноточных и высокоскоростных коммутационных устройствах, включая схемы прерывателей и инверторы.

В этом типе тиристора слой n+ на конце катода сильно легирован. Это увеличивает эффективность эмиттера, что приводит к низкому напряжению пробоя на переходе 3. Для поддержания высокой эффективности эмиттера уровень легирования на затворе p-типа низок. Соединение между анодом P+ и основанием N также известно как анодное соединение.

Источник: https://www.electronicshub.org/gate-turn-off-thyristor/

Чтобы GTO оставался во включенном состоянии, область анода P+ должна быть сильно легирована. Это обеспечивает более высокий КПД на анодном переходе. Он включается, когда на клемму затвора подается положительное напряжение. Его также можно отключить, когда на клемму затвора подается отрицательное напряжение. Устройство не защелкивается, и для его поддержания в состоянии проводимости требуется не менее 1 % триггерного напряжения.

Однако, когда GTO имеет сильно легированную анодную область P, возможности включения «OFF» скомпрометированы. Чтобы тиристор имел хорошие свойства при выключении, необходимо сильно легировать область затвора P+ и слой N+ между анодом.

МОП-тиристор отключения (MTO)

Чтобы преодолеть ограничения GTO, компания Silicon Power разработала MOS-тиристор отключения или MTO, объединив GTO и MOSFET. MTO обеспечивает ту же функциональность, что и GTO, но для включения и выключения требуется только напряжение уровня сигнала. Кроме того, структура MCT почти аналогична структуре GTO.

Управляемый МОП-тиристор (MCT)

Управляемый МОП-тиристор представляет собой полупроводниковое устройство, в котором ток и напряжение тиристора комбинируются с включением или выключением затвора МОП-транзистора. Это высокочастотное устройство с низким падением проводимости и высокой мощностью, которое используется для приложений средней и высокой мощности.

Структура имеет три перехода анод, катод и затвор. Слои PNPN зажаты между анодом и катодом. Тиристор включается, когда на затвор подается отрицательное триггерное напряжение относительно анода. Он выключается, когда на затвор подается положительное триггерное напряжение по отношению к аноду. Он подходит для таких приложений, как электроприводы, статические компенсаторы реактивной мощности, источники бесперебойного питания и т. д.

Светоактивируемый кремний — управляемый выпрямитель (LASCR)

LASCR — это тип SCR, который запускается с помощью источника света, такого как светодиод. Он состоит из трех выводов: катода, анода и затвора. Триггерный ток инициируется через источник света, когда фотонные частицы сталкиваются с переходом, образуя электронно-дырочные пары. Этот триггерный ток подается на LASCR, который активирует клемму затвора, и, следовательно, ток течет через устройство. Это также помогает предотвратить возникновение электрических помех. Цепь питания и цепь источника света электрически изолированы LASCR.

Тиристор изготовлен из кремния. Стеклянная линза в LASCR фокусирует свет от источника света на полупроводниковом устройстве. Кремниевая таблетка расположена на дне тиристорного устройства. Устройство переходит в состояние проводимости, когда интенсивность света смещает электроны в полупроводниковом кристалле.

Статический индукционный тиристор также известен как управляемый полем диод. Он позволяет проводить большие токи, которые имеют низкое прямое напряжение и быстро отключаются. Это высокочастотный силовой полупроводниковый прибор.

Символ SITH

Устройство находится в состоянии «ВКЛ», если анод положительный, а напряжение на затворе равно 0. Это заставляет устройство вести себя как диод, в котором ток может течь без каких-либо препятствий. Когда переход P ⁺ N смещен в прямом направлении, дырки вводятся в область N ^– , что ограничивает проводимость устройства. Слой истощения блокирует анодный ток, когда затвор находится в обратном смещении по отношению к катоду. Это выключает устройство.

TRIAC

TRIAC Symbol

TRIAC представляет собой трехвыводной тиристор, который при правильном включении может проводить ток в обоих направлениях и используется в приложениях переключения переменного тока. В симисторе два тиристора SCR соединены параллельно и в противоположном направлении друг к другу с общим выводом затвора. Это позволяет ему проводить ток в обоих направлениях при подаче триггерного напряжения.

Тиристор отключения эмиттера (ETO)

Символ ETO

Этот тип тиристора представляет собой гибридный МОП-биполярный полупроводниковый прибор высокой мощности, который состоит из двух N MOSFET и двух P MOSFET и высоковольтных и токовых характеристик GTO. N-МОП последовательно подключается к катодному выводу, а P-МОП подключается между катодом и выводом затвора устройства. Из рисунка видно, что он имеет две клеммы затвора.

Один терминал ворот включает устройство, а другой выключает его. Положительное напряжение затвора на обоих затворах включает N-MOS и выключает P-MOS, тем самым включая устройство. Его можно отключить, подав отрицательное напряжение затвора на затвор N-MOS. Это позволяет остаточной несущей проходить через P-MOS, что обеспечивает быстрое переключение между двумя состояниями.

Тиристор с коммутацией затвора со встроенным затвором (IGCT)

Символ IGCT

IGCT — это управляемый затвором запирающий ключ, имеющий свойства, аналогичные свойствам транзистора. Его процесс проводимости похож на тиристор, но он выключается, как транзистор. Потери проводимости для этого типа тиристора также очень малы.

В состав IGCT входит тиристор с затворной коммутацией (GCT). Он имеет многослойную печатную плату, которая управляет схемой. GCT — это переключающее устройство, которое использует быстрый и большой импульс тока для отвода тока от катода GCT. Это обеспечивает «быстрое отключение». Для проведения реактивной нагрузки в GCT имеется встроенный диод. Для включения IGCT необходимо обеспечить ток затвора.

Тиристор выключения с затвором (GATT)

Этот тип тиристора используется в электронике, требующей быстрого выключения. Отрицательное напряжение затвора подается для облегчения процесса выключения. Это также снижает напряжение между анодом и катодом. При подаче обратного напряжения на затвор неосновные носители, накопленные в базовой области n-типа, сливаются. Это гарантирует, что переход затвор-катод не смещен в прямом направлении, что ускоряет процесс выключения.

Сравнение различных тиристоров

. 0009

Тип	Контроль затвора	Частота переключения	Типичное напряжение.	1,5 кВ
BCT	Ток включения и выключения	Обычно 60 Гц	6,5 кВ
Ток включения и выключения GTO	Обычно 5 кГц	4,5 кВ
MTO	Импульс тока для включения и импульса напряжения для выключения	Обычно 5 кГц	10 кВ
MCT	Gates, TURE GATE -Он и один для отключения	Обычно 5 кГц	4,5 кВ
LASCR	Световой сигнал для поворота и контроля отключения	Обычно 60 Гц	6,5 кВ
SITH 9057 6,5KV
SITH	Два затвора, один для включения и один для выключения	Типично 100 кГц	2,5 кВ
Симистор	Ток для включения и без управления выключением Типично 15 7 Гц 7,0 610570 610577 кВ
ETO	Два затвора, один для включения и один для выключения	Обычно 5 кГц	4,5 кВ
IGCT Два для включения и один для включения	9009 900 -off	Обычно 5 кГц	5 кВ

Принцип работы, типы и применение — все о технике

Тиристор — это твердотельное полупроводниковое переключающее устройство. Это бистабильный коммутатор , который работает в двух стабильных состояниях; непроводящее и проводящее состояние. Говорят, что это идеальный переключатель, но на практике они имеют некоторые ограничения, основанные на их характеристиках. В основном они используются в цепях большой мощности.

Тиристоры представляют собой семейство полупроводниковых устройств, состоящих из четырех чередующихся слоев подложки P-типа и N-типа. SCR относится к семейству тиристоров. Обычные тиристоры (SCR) выполнены без функции выключения затвора, благодаря чему они переходят из проводящего состояния в непроводящее только при доведении тока до нуля. Однако запирающие тиристоры предназначены для управления обоими его состояниями.

Тиристоры имеют меньшие потери в открытом состоянии и большую мощность по сравнению с транзисторами. Однако они имеют низкую скорость переключения и более высокие потери при переключении.

Table of Contents

• 1 Thyristor
• 2 Symbol
• 3 Structure
• 4 States Of Thyristor:
• 5 Working Of Thyristor
  • 5.1 Forward Blocking
  • 5.2 Forward Breakdown
  • 5.3 Gate Switching
  • 5.4 Reverse Blocking
• 6 Методы включения
  • 6. 1 1) Высокое напряжение
  • 6.2 2) Ток затвора
  • 6.3 3) Термический
  • 6.4 4) Свет
  • 6.4 4) Свет
  6.2 2) Ток затвора1174
• 7 Тайристорный сбой и его защита
  • 7.1 DI/DT защита
  • 7,2 DV/DT Защита
• 8 типов тиристора
  • 8.1 1) Фазовый-сборный Фазоуправляемый тиристор (BCT)
  • 8.3 3) Быстродействующий тиристор (SCR)
  • 8.4 4) Светоактивируемый кремниевый выпрямитель (LASCR)
  • 8.5 5) Двунаправленный триодный тиристор (TRIAC)
  • 8.6) Реверс 8. -Проводящий тиристор (RCT)
  • 8.7 7) Тиристор отключения затвора (GTO)
  • 8.8 8) Тиристор с управлением на полевых транзисторах (FET-CTH)
  • 8.9 9) Тиристор отключения MOS (MTO)
  • 8.10 10) Тиристор отключения эмиттера (ETO)
  • 8.11 11) Интегрированный тиристор, связанный с воротами (IGCT)
• 9 Применения

Thyristor

IT-это четырехлетняя формация. Он имеет три терминала; два основных терминала Анод и Катод и терминал управления под названием ворота .

Обозначение

Обозначение тиристора напоминает диод, поскольку оба они пропускают ток в одном направлении, за исключением того, что тиристоры управляются внешним входом затвора.

Структура

Она состоит из четырех чередующихся слоев подложки P-типа и N-типа, как показано на рис.1. Анодный вывод прикреплен к самому внешнему материалу P-типа, а катодный вывод — к материалу N-типа на противоположном конце. Вывод затвора прикреплен к материалу P-типа рядом с выводом катода. Есть три перекрестка j1, j2 и j3 последовательно от анода, показанного на рис.1.

Подробнее о: Различия между конденсатором и батареей

Структура тиристора может быть разделена на два NPN и PNP BJT , как показано на рис. 2. Эта структура представляет собой два биполярных транзистора, затвор и коллекторы которых соединены друг с другом. другой в петле, как показано на рис. 3.

Состояние тиристора:

Есть три состояния тиристора.

1. Режим прямой блокировки : когда есть положительное напряжение между анодом и катодом, но нет входа затвора для переключения тиристора в состояние проводимости.

2. Режим прямой проводимости: , когда тиристор переходит в состояние проводимости, а прямой ток поддерживается выше «тока удержания».

3. Обратный режим блокировки: Когда на анод подается отрицательное напряжение по отношению к катоду, тиристор блокирует протекание тока, как обычный диод.

Работа тиристора

Прямое блокирование

Когда на его анод подается положительное напряжение по отношению к катоду, переход J1 и J3 смещается в прямом направлении. Соединение J2 становится обратным смещением. Поскольку переход J2 смещен в обратном направлении, тиристор не проводит ток и остается в закрытом состоянии. Это известно как « режим прямой блокировки ». Тем не менее, все еще существует ток утечки, известный как « ток в выключенном состоянии 9».0074’.

Пробой в прямом направлении

Если приложенное напряжение анод-катод очень сильно возрастет до определенного предела, это приведет к разрыву перехода обратного смещения j2. Это явление известно как « лавинный пробой », а это напряжение называется « прямое напряжение пробоя ».

После пробоя тиристор включится, что приведет к протеканию большого прямого тока, поскольку переходы J1 и J2 уже находились в прямом смещении. На практике этот тип переключения может быть разрушительным, и прямое напряжение должно поддерживаться ниже напряжения пробоя.

Переключение затвора

Правильным способом включения тиристора является подача положительного импульса напряжения на его затвор по отношению к катоду. Соединение J2 станет прямым смещением. Тиристор перейдет в состояние проводимости, потому что все три перехода J1, J2 и J3 смещены в прямом направлении.

В состоянии проводимости тиристор действует как диод. Он будет проводить ток непрерывно без какого-либо внешнего управления. Он не может выключиться, если (a) прямое напряжение снимается или (b) ток через тиристор уменьшается до уровня, известного как « ток удержания ».

Тиристор — запорное устройство. Когда он запускается с помощью входа затвора, устройство остается зафиксированным во включенном состоянии. Ему не требуется непрерывное питание затвора, чтобы оставаться в состоянии проводимости. Однако есть загвоздка; ток анода не должен уменьшаться от предела, известного как «ток фиксации ». Ток фиксации » больше, чем « ток удержания ».

Обратное блокирование

Когда к аноду приложено отрицательное напряжение по отношению к катоду, переход J2 смещается в прямом направлении, а переход J1 и J3 остаются смещенными в обратном направлении. Следовательно, тиристор не проводит ток. Это состояние известно как «состояние обратной блокировки ». Тем не менее, все еще существует ток утечки, известный как « обратный ток утечки ».

 

Читайте также: Трансформатор и его работа, характеристики и применение

Способы включения

Как правило, тиристор включается за счет увеличения анодного тока. Это может быть достигнуто с помощью многих способов. Эти методы включения зависят от различных параметров тиристора и его характеристик для конкретных приложений. Но некоторые из них разрушительны, и их следует избегать или защищать от них устройство.

1) Высокое напряжение

При увеличении прямого напряжения анод-катод больше, чем его «прямое напряжение пробоя », тиристорный переход разорвется. Это приводит к протеканию большого тока, который переводит его в состояние проводимости. Этот тип включения является разрушительным, и его следует избегать.

2) Ток затвора

Когда тиристор смещен в прямом направлении, т. е. напряжение на клемме анода больше, чем на клемме катода. Приложение положительного напряжения затвора по отношению к выводу катода обеспечит достаточный ток затвора для включения устройства.

3) Термический

Тепло может перевести тиристор в состояние проводимости. Если его температура достаточно высока, он будет производить электронно-дырочные пары, что приводит к увеличению тока утечки. Такого типа включения обычно избегают. Потому что это может вызвать тепловой разгон ; процесс, при котором сильный ток из-за высокой температуры, в свою очередь, высвобождает больше тепловой энергии и неконтролируемым образом создает положительную обратную связь.

4) Свет

Как и в случае с фотодиодами, если свет (фотоны) достигает переходов тиристора, он образует электронно-дырочные пары. Эти электронно-дырочные пары приводят к увеличению тока и в конечном итоге переводят тиристор в состояние проводимости.

5) dv/dt

dv/dt – скорость изменения напряжения во времени. Как мы знаем, переходы имеют емкость. Таким образом, если скорость нарастания напряжения между анодом и катодом достаточно высока, он может зарядить емкостной переход, чтобы перевести тиристор в состояние проводимости. Однако у них есть максимально допустимый предел для dv/dt. Увеличение dv/dt от указанного предела может привести к поломке устройства.

 

Читайте также: Идеальный трансформатор и его характеристики

Отказ тиристора и его защита

di/dt Защита

Di/dt — скорость изменения тока во времени. Тиристор должен быть защищен от быстро нарастающих всплесков тока. После коммутации требуется минимальное время для установления тока равномерно по всем переходам. В противном случае быстро нарастающий ток во время переключения может повредить переход из-за чрезмерного нагрева, и устройство в конечном итоге выйдет из строя.

Di/dt можно ограничить с помощью катушки индуктивности. Таким образом, катушка индуктивности используется в серии для ограничения di/dt анодного тока.

Защита dv/dt

Как известно, если подать быстро нарастающее напряжение между анодом и катодом тиристора, он может включиться без входа затвора. Но мы пока не хотим включать устройство.

В таком случае параллельно используется конденсатор , который будет ограничивать быстро нарастающее напряжение. Конденсатор будет заряжаться и разряжаться при включении тиристора. Для ограничения тока разрядки конденсатора 9Резистор 0073 используется последовательно с ним. Такая схема, подавляющая всплески напряжения, известна как демпфер .

 

Читайте также: Как проверить конденсатор? Используя различные методы

Типы тиристора

1) Фазовый контролируемый тиристор (SCR)

Фазовый контролируемый тиристор также известен как контролируемый прямой на ( () (). ток затвора, когда он находится в прямом смещении. он не имеет возможности отключения. Таким образом, он выключается, когда анодный ток достигает нуля.

2) Двунаправленный тиристор с фазовым управлением (BCT)

BCT использует два тиристора ( SCR ) в встречно-параллельной конфигурации в одном устройстве. Он имеет два отдельных терминала ворот; по одному на каждый тиристор. Одна из клемм затвора включает ток в прямом направлении, а другая клемма затвора включает ток в обратном направлении.

3) Быстродействующий тиристор (SCR)

Как правило, это выпрямители с кремниевым управлением (SCR), но они имеют высокую скорость переключения. Он использует резонансный инвертор для принудительной коммутации. Он также известен как Тиристор инвертора .

4) Активируемый светом кремниевый выпрямитель (LASCR)

LASCR запускается при использовании источника света , такого как светодиод и т. д. пары отверстий, которые запускают текущий поток, бросающий устройство.
LASCR электрически изолировать силовую цепь от цепи источника света.

5) Двунаправленный триодный тиристор (TRIAC)

TRIAC использует два SCR, соединенных встречно-параллельно с общим выводом затвора. Он может проводить в обоих направлениях, и они используются для управления фазой в приложениях переменного тока. Он не имеет клемм анода и катода. Так что его можно использовать в любом направлении.

TRIAC включается подачей положительного и отрицательного импульса затвора. Когда симистор подключен к источнику переменного тока, положительный импульс затвора запускает устройство на половину периода, а отрицательный импульс затвора — на другой полупериод.

6) Тиристор с обратной проводимостью (RCT)

RCT может работать в обратном направлении без какого-либо управляющего входа. Он изготовлен из тринистора с диодом в встречно-параллельной схеме для обратной проводимости токов реактивной нагрузки. Он используется в приложениях, где не требуется обратная блокировка. Однако его номинальное обратное напряжение ниже, чем номинальное прямое напряжение. Из-за обратного протекания тока это позволяет RCT относительно быстро сливать свои носители с перехода, обеспечивая большую быстрая скорость переключения .

Подробнее о: Различия между синхронным и асинхронным двигателем

7) Тиристор отключения затвора (GTO)

GTO включается, как и любой обычный тиристор, подачей положительного напряжения на затвор. Однако его можно отключить, подав отрицательное напряжение на затвор. Это незащелкивающееся устройство; для поддержания состояния проводимости требуется минимум 1% импульса включения.

8) Тиристор с полевым транзистором (FET-CTH)

FET-CTH использует SCR с MOSFET . МОП-транзистор подключен к клемме затвора. Когда на затвор полевого МОП-транзистора подается достаточное напряжение около 3 В , оно обеспечивает необходимый ток срабатывания затвора тиристора .

FET-CTH не имеет функции отключения затвора. Он обеспечивает гальваническую развязку между управляющим входом и выходной цепью.

9) МОП-тиристор отключения (MTO)

Этот тип тиристора использует комбинацию GTO и MOSFET . MTO работает так же, как GTO , но ограничением GTO является требование высокого импульсного тока в выключенном состоянии. MTO преодолевает это ограничение, используя полевой МОП-транзистор для функции выключения. МОП-транзистор активируется, обеспечивая только уровень напряжения сигнала.

MTO имеет две клеммы ворот; включение ворот и выключение ворот. Для включения МТО на затвор включения подается импульс тока, который запирает устройство. Для выключения устройства на запирающий затвор подается импульс напряжения.

10) Тиристор отключения эмиттера (ETO)

ETO также использует комбинацию GTO и MOSFET . Он состоит из двух N-MOSFET и P-MOSFET и GTO. N-MOS соединен последовательно со своим катодным выводом, а P-MOS подключен между затвором и катодным выводом SCR.

Имеет две клеммы ворот; обычная клемма затвора для включения и другая клемма затвора для выключения, подключенная к серии N-MOSFET. Он включается путем подачи положительного напряжения на оба затвора, что приводит к включению N-MOS и выключению P-MOS. Он выключается подачей отрицательного напряжения на затвор N-MOS, обеспечивая вытекание остаточной несущей через P-MOS, что также обеспечивает быстрое переключение.

Подробнее о: Разница между Arduino и Raspberry Pi

11) Интегрированный тиристор с коммутацией затвора (IGCT)

IGCT объединяет многослойный тиристор с коммутацией затвора и GCT 3-4 () PCB (печатная плата) для схемы приводов затворов.

GCT — это устройство с жесткой коммутацией, в котором используется очень быстро нарастающий и большой импульс тока для отвода всего тока с его катода для обеспечения быстрое отключение . Он имеет встроенный диод для проведения реактивной нагрузки.

IGCT включается при подаче тока затвора. Он отключается многослойной печатной платой, которая обеспечивает быстро нарастающий большой ток примерно 4 кВ/мкс. Он вытягивает весь ток из своего катода и тут же выключается.

Применение

Тиристоры в основном используются для управления цепями большой мощности.
• Они находят применение в источниках питания для цифровых схем.
• Регуляторы скорости двигателя переменного и постоянного тока состоят из тиристоров.
• В диммерах также используется тиристор.

 

Вы также можете прочитать:

• Приборный трансформатор и его типы
• Разница между силовым трансформатором и распределительным трансформатором
• Типы электрических машин

Тиристор — Tech-FAQ

Тиристор представляет собой твердотельный полупроводниковый прибор, состоящий из четырех чередующихся слоев материала N-типа и P-типа. Многие источники считают тиристоры такими же, как и кремниевые управляемые выпрямители (SCR). В некоторых случаях они определяются как большая группа устройств – критерием приемлемости является то, что устройство должно состоять как минимум из 4 слоев чередующихся материалов типа N и P. Тиристор работает как бистабильный переключатель, что означает, что он начинает проводить, когда на его затвор поступает импульс тока. Он проводит до тех пор, пока напряжение в устройстве не изменится на противоположное, т. е. пока оно не окажется в состоянии прямого смещения. Тиристоры отключаются только тогда, когда прямой ток падает до нуля.

Типы тиристоров включают:

• Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR)
• Тиристор отключения затвора (GTO)
• Триодный выключатель переменного тока (TRIAC)
• Статический индукционный транзистор/тиристор (SIT/SITh)
• Управляемый МОП-тиристор (MCT)
• Распределенный буфер — тиристор отключения затвора (DB-GTO)
• Тиристор с коммутацией затвора (IGCT)
• Составной МОП-тиристор статической индукции/CSMT
• Тиристор обратной проводимости (RCT)

История

Уильям Шокли в 1950 году предложил концепцию кремниевого управляемого выпрямителя (SCR). Он получил поддержку от Молла и других инженеров Bell Labs. После этого инженеры-энергетики General Electric (GE) под руководством Гордона Холла в 1956 году создали SCR. Вскоре последовало коммерческое производство, которое стало возможным благодаря усилиям Фрэнка У. «Билла» Гуцвиллера из GE.

Как работает тиристор?

Тиристор представляет собой полупроводниковое устройство с тремя выводами, состоящее из четырех чередующихся слоев материалов N-типа и P-типа. Примером расположения является P-N-P-N. Основные выводы тиристора, называемые катодом и анодом, распределены по всем четырем слоям. Затвор, являющийся управляющим выводом тиристора, крепится только к материалу Р-типа, расположенному вблизи катода. Существует также вариант, известный как Silicon Controlled Switch (SCS), который соединяет все четыре уровня с терминалами.

Тиристоры чаще всего используются в цепях переменного тока (AC), где прямой ток падает до нуля во время каждого цикла, что обеспечивает его отключение каждый раз. Однако это также означает, что ворота необходимо активировать во время каждого цикла, чтобы снова включить их. Синхронизация этих двух функций позволяет тиристорам эффективно работать в качестве регуляторов мощности. При включении тиристора в начале положительного скачка напряжения источника переменного тока его прямое проведение имеет наибольшую продолжительность, что приводит к максимальной подаче мощности. И наоборот, когда тиристор включается в конце положительного хода, время проводимости минимально, что приводит к минимальной подаче мощности. Какими бы эффективными ни были тиристоры в среде переменного тока, они совершенно бесполезны при использовании с постоянным током (DC), где нет смены полярности, за исключением нескольких приложений защиты безопасности.

Функцию тиристора можно разделить на три состояния:

1. Обратный режим блокировки – Напряжение подается в направлении, которое диод будет препятствовать.

2. Прямой режим блокировки – Напряжение подается в направлении, в котором диод будет проводить, но тиристор ожидает триггера, чтобы начать проводить.

3. Режим прямой проводимости – Теперь тиристор переходит в режим проводимости и продолжает проводить ток до тех пор, пока прямой ток не упадет ниже порогового значения, называемого током удержания.

Клемма затвора

Три P-N перехода тиристора названы последовательно от анода как J ₁ , J ₂ и J ₃ . Когда анод находится под положительным потенциалом (V _AK ) по отношению к катоду и на затвор не подается напряжение, J ₁ и J ₃ находятся в режиме прямого смещения, а J ₂ — в режиме прямого смещения. в обратном смещении, которое останавливает проводимость. Это состояние ВЫКЛ. В случае, когда В _АК превышает напряжение пробоя В _БО тиристора, тиристор начинает проводить из-за лавинного пробоя перехода J ₂ . Это состояние ВКЛ.

Когда положительный потенциал В _G подается на вывод затвора по отношению к катоду, переход J ₂ пробивается при более низком значении В _AK . Следовательно, тиристор можно перевести во включенное состояние, выбрав правильное значение В _Г .

После лавинного пробоя тиристор будет продолжать проводить, независимо от напряжения на затворе, до тех пор, пока:

1.потенциал В _Г будет снят и

2.ток пройдёт через прибор от анода к катоду меньше тока удержания

Следовательно, V _G может быть импульсом напряжения, который можно охарактеризовать двумя факторами: напряжением запуска затвора ( V _GT ) и ток запуска затвора ( I _GT ). Изменение тока запуска затвора обратно пропорционально ширине импульса затвора, что ясно показывает, что для запуска тиристора необходим минимальный заряд затвора.

Применение

Тиристоры в основном используются с переменными токами, когда изменение полярности приводит к автоматическому выключению устройства. Эта операция известна как Zero Cross. Они используются в качестве контроллеров, которые запускают фазовые углы, более известные как фазовые контроллеры. В питании цифровых схем они играют роль автоматических выключателей и предотвращают повреждение компонентов системы в случае сбоя питания. В таких системах к затворам тиристоров прикреплен стабилитрон. Когда напряжение превышает напряжение стабилитрона, это заставляет тиристор проводить и размыкать цепь, действуя как предохранитель выше по потоку.

Тиристоры начали продаваться в начале 1970-х годов в устройствах, стабилизирующих питание цветных телевизоров. Они стали совершенно непопулярны среди поставщиков питания переменного тока, поскольку одновременное переключение нескольких телевизоров примерно в одно и то же время приводило к асимметрии формы сигнала источника питания. Это заставило постоянный ток вернуться в сеть, что привело к насыщению и перегреву сердечника трансформатора. В результате тиристоры вскоре отказались от такого использования.

Что такое тиристор? Различные типы тиристоров.

.

Содержание страницы

#Технические исследования- исследование 11

Тиристор представляет собой однонаправленный полупроводниковый прибор. Он позволяет току течь только в одном направлении, как диоды. SCR и TRIAC являются основными тиристорами. Работает только в двух состояниях либо открыто, либо закрыто, как защелка. Так что его можно использовать для переключения приложений.

Purple Furnitureᵀᴹ Компьютерный стол Elite из предварительно ламинированного ДСП 29x24x14,5 дюймов

На рисунке ниже показана эквивалентная схема тиристора.

Эквивалентная схема тиристора

В схеме T1 представляет собой транзистор PNP, а T2 представляет собой транзистор NPN. База Т1 подключена к коллектору Т2, а база Т2 подключена к коллектору Т1.

Для того, чтобы сделать эту схему нам нужно применить большой Vcc к T1. Это создаст ток в коллекторе T1. Из-за этого база ток T2 увеличится. Когда срабатывает база T2, он обеспечивает обратную связь. до Т1. Поэтому оба транзистора переходят в режим насыщения. Этот процесс включения тиристора называется методом пробоя.

Чтобы отключить эту цепь, нам нужно уменьшить питание напряжение до нуля. Это приведет транзистор в режим отсечки. Этот процесс отключение тиристора называется методом слаботочного отключения.

Тиристор также называют четырехслойным диодом, рисунок ниже показана конструкция тиристора.

Структура тиристора Символ тиристора BLUEWUD Учебный и компьютерный стол из искусственного дерева, офисный стол

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR):

Чаще всего используется выпрямитель с кремниевым управлением. тиристор. Он используется в приложениях переключения очень больших токов. Мы учились что тиристор можно включать методом пробоя и выключать с использованием слаботочного метода отключения.

У нас может быть второй способ включения тиристора путем добавления вывода к базе второго транзистора тиристора для запуска. Это то, что называется SCR, означает, что SCR представляет собой четырехслойный диод с триггерной клеммой. Этот терминал называется воротами. Таким образом, SCR имеет три клеммы: триггерный затвор, анод и катод.

Для лучшего понимания см. рисунок ниже.

Эквивалентная схема SCRСтруктура SCRСимвол SCR

Запуск SCR: Запуск SCR

См. рисунок выше; триггерный сигнал подается на затвор. Это увеличивает базовый ток T2 и запускается положительная обратная связь. Таким образом, устройство направляется в насыщенность. Это включает SCR.

Так как терминал ворот подключается к базе Транзистор минимум 0,7 В требуется для срабатывания SCR.

Pazano Универсальный офисный стол с отделкой из искусственного дерева Компьютерный стол

Выключение SCR:

При подаче триггерного сигнала на SCR он включается, но когда триггерный сигнал выключен, SCR не переходит в выключенное состояние. Так что требует дополнительных усилий для переключения SCR.

Путем уменьшения Vcc ток анод-катод может быть уменьшен ниже тока удержания (низкое значение тока, при котором транзистор управляет насыщение до отсечки). Это отключит SCR.

Есть еще два способа выключения SCR.

1. Прерывание тока
2. Принудительная связь

Прерывание тока:

В этом методе мы можем либо разомкнуть последовательный переключатель над анодом, либо замкнуть параллельный переключатель на анод и катод.

Выключение SCR путем размыкания последовательного выключателя Выключение SCR путем замыкания параллельного выключателя

Принудительная связь:

В этом методе тиристор подключается с обратным смещением. Это уменьшает удерживающий ток, и SCR выключается.

Отключение тиристора с помощью принудительной связи

VI характеристики тиристора: График тока и напряжения тиристора

На приведенном выше рисунке показано соотношение между током и напряжением в тиристре.

Разница между FET и SCR:

FET	СКР
Напряжение затвора может включать и выключать устройство.	Напряжение затвора может только включить устройство.
Когда вход высокий, выход низкий, а когда вход низкий, выход высокий.	Когда на входе высокий уровень, на выходе низкий уровень, а когда на входе низкий уровень, на выходе остается низкий уровень.
Похож на кнопочный переключатель.	Аналогичен однополюсному проходному выключателю.

Двунаправленный тиристор:

SCR является однонаправленным устройством. DIAC и TRIAC двунаправленные тиристоры. Эти устройства могут управлять в обоих направлениях.

DIAC:

На приведенном выше рисунке показана эквивалентная схема DIAC.