Site Loader

Содержание

Тиристор – принцип работы, устройство и схема управления. Тиристоры. Устройство, принцип работы, вольт-амперная характеристика

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.
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.

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

♦ С помощью управляющего электрода (при определенных условиях) можно изменять электрическое состояние тиристора, то есть переводить его из состояния «выключено» в состояние «включено».

Тиристор открывается в случае, если приложенное напряжение между анодом и катодом превысит величину U = Uпр , то есть величину напряжения пробоя тиристора;
Тиристор можно открыть и при напряжении меньше, чем Uпр между анодом и катодом (U , если подать импульс напряжения положительной полярности между управляющим электродом и катодом.

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

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

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

Работа динистора и тиристора в цепях постоянного тока.

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

В качестве динистора используем КН102А-Б.

♦ Работает генератор следующим образом.
При нажатии кнопки

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Потом можно заменить его на постоянный резистор.

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

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

Если ток в нагрузке превысит 1 ампер , сработает защита.

Стабилизатор состоит из:

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

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

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

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

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

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

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

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

Существует несколько решающих характеристик тиристора

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

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

В запертом состоянии тиристора – это:

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

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

Для увеличения постоянного значения напряжения

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

Разновидности тиристоров

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

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

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

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

Тиристор — электронный компонент, изготовленный на основе полупроводниковых материалов, может состоять из трёх или более p-n-переходов и имеет два устойчивых состояния: закрытое (низкая проводимость), открытое (высокая проводимость).

Это сухая формулировка, которая для тех, кто только начинает осваивать электротехник у, абсолютно ни о чём не говорит. Давайте разберём принцип работы этого электронного компонента для обычных людей, так сказать, для чайников, и где его можно применить. По сути, это электронный аналог выключателей, которыми вы каждый день пользуетес

Есть много типов этих элементов, обладающие различными характеристиками и имеющие различные области применения. Рассмотрим обычный однооперационный тиристор.

Способ обозначения на схемах показан на рисунке 1.

Электронный элемент имеет следующие выводы:

  • анод положительный вывод;
  • катод отрицательный вывод;
  • управляющий электрод G.

Принцип действия тиристора

Основное применение этого типа элементов это создание на их основе силовых тиристорных ключей для коммутации больших токов и их регулирования. Включение выполняется сигналом, переданным на управляющий электрод. При этом элемент является не полностью управляемым, и для его закрытия необходимо применение дополнительных мер, которые обеспечат падение величины напряжения до нуля.

Если говорить, как работает тиристор простым языком, то он, по аналогии с диодом, может проводить ток только в одном направлении, поэтому при его подключении нужно соблюдать правильную полярность . При подаче напряжения к аноду и катоду этот элемент будет оставаться закрытым до момента, когда на управляющий электрод будет подан соответствующий электрический сигнал. Теперь, независимо от наличия или отсутствия управляющего сигнала, он не изменит своего состояния и останется открытым.

Условия закрытия тиристора:

  1. Снять сигнал с управляющего электрода;
  2. Снизить до нуля напряжение на катоде и аноде.

Для сетей переменного тока выполнение этих условий не вызывает особых трудностей. Синусоидальное напряжение, изменяясь от одного амплитудного значения до другого, снижается до нулевой величины, и если в этот момент управляющего сигнала нет, то тиристор закроется.

В случае использования тиристоров в схемах постоянного тока для принудительной коммутации (закрытия тиристора) используют ряд способов, наиболее распространённым является использование конденсатора, который был предварительно заряжен. Цепь с конденсатором подключается к схеме управления тиристором. При подключении конденсатора в цепь произойдёт разряд на тиристор, ток разряда конденсатора будет направлен встречно прямому току тиристора, что приведёт к уменьшению тока в цепи до нулевого значения и тиристор закроется.

Можно подумать, что применение тиристоров неоправданно, не проще ли использовать обычный ключ? Огромным плюсом тиристора является то, что он позволяет коммутировать огромные токи в цепи анода-катода при помощи ничтожно малого управляющего сигнала, поданного в цепь управления. При этом не возникает искрения, что немаловажно для надёжности и безопасности всей схемы.

Схема включения

Схема управления может выглядеть по-разному, но в простейшем случае схема включения тиристорного ключа имеет вид, показанный на рисунке 2.

К аноду присоединена лампочка L, а к ней выключателем К2 подключается плюсовая клемма источника питания G. B. Катод соединяется с минусом питания.

После подачи питания выключателем К2 к аноду и катоду будет приложено напряжение батареи, но тиристор остаётся закрытым, лампочка не светится. Для того чтобы включить лампу, необходимо нажать на кнопку К1, сигнал через сопротивление R будет подан на управляющий электрод, тиристорный ключ изменит своё состояние на открытое, и лампочка загорится. Сопротивление ограничивает ток, подаваемый на управляющий электрод. Повторное нажатие на кнопку К1 никакого влияния на состояние схемы не оказывает.

Для закрытия электронного ключа нужно отключить схему от источника питания выключателем К2. Этот тип электронных компонентов закроется, и в случае снижения напряжения питания на аноде до определённой величины, которая зависит от его характеристик. Вот так можно описать, как работает тиристор для чайников.

Характеристики

К основным характеристикам можно отнести следующие:

Рассматриваемые элементы, кроме электронных ключей, часто применяются в регуляторах мощности, которые позволяют изменять подводимую к нагрузке мощность за счёт изменения среднего и действующего значений переменного тока. Величина тока регулируется изменением момента подачи на тиристор открывающего сигнала (за счёт варьирования угла открывания). Углом открытия (регулирования) называется время от начала полупериода до момента открытия тиристора.

Типы данных электронных компонентов

Существует немало различных типов тиристоров, но наиболее распространены, помимо тех что мы рассмотрели выше, следующие:

  • динистор элемент, коммутация которого происходит при достижении определённого значения величины напряжения, приложенного между анодом и катодом;
  • симистор;
  • оптотиристор, коммутация которого осуществляется световым сигналом.

Симисторы

Хотелось бы более подробно остановиться на симисторах. Как говорилось ранее, тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, поэтому при установке их в цепи переменного тока, такая схема регулирует один полупериод сетевого напряжения. Для регулирования обоих полупериодов необходимо установить встречно-параллельно ещё один тиристор либо применить специальные схемы с использованием мощных диодов или диодных мостов. Все это усложняет схему, делает её громоздкой и ненадёжной.

Вот для таких случаев и был изобретён симистор. Поговорим о нем и о принципе работы для чайников. Главное отличие симисторов от рассмотренных выше элементов заключается в способности пропускать ток в обоих направлениях. По сути, это два тиристора с общим управлением, подключённые встречно-параллельно (рисунок. 3 А).

Условное графическое обозначение этого электронного компонента показано на Рис. 3 В. Следует заметить, что называть силовые выводы анодом и катодом будет не корректно, так как ток может проводиться в любом направлении, поэтому их обозначают Т1 и Т2. Управляющий электрод обозначается G. Для того чтобы открыть симистор, необходимо подать управляющий сигнал на соответствующий вывод. Условия для перехода симистора из одного состояния в другое и обратно в сетях переменного тока не отличаются от способов управления, рассмотренных выше.

Применяется этот тип электронных компонентов в производственной сфере, бытовых устройствах и электроинструментах для плавного регулирования тока. Это управление электродвигателями, нагревательными элементами, зарядными устройствами.

В завершение хотелось бы сказать, что и тиристоры и симисторы, коммутируя значительные токи, обладают весьма скромными размерами, при этом на их корпусе выделяется значительная тепловая мощность. Проще говоря, они сильно греются, поэтому для защиты элементов от перегрева и теплового пробоя используют теплоотвод, который в простейшем случае представляет собой алюминиевый радиатор.

Тиристор. Устройство, назначение.

Тиристором называется управляемый трехэлектродный полупроводниковый прибор с тремя p–n -переходами, обладающий двумя устойчивыми состояниями электрического равновесия: закрытым и открытым.

Тиристор совмещает в себе функции выпрямителя, выключателя и усилителя. Часто он используется как регулятор, главным образом, когда схема питается переменным напряжением. Нижеследующие пункты раскрывают три основных свойства тиристора:

1 тиристор, как и диод, проводит ток в одном направлении, проявляя себя как выпрямитель;

2 тиристор переводится из выключенного состояния во включенное при подаче сигнала на управляющий электрод и, следовательно, как выключатель имеет два устойчивых состояния.

3 управляющий ток, необходимый для перевода тиристора из «закрытого» состояния в «открытое», значительно меньше (несколько миллиампер) при рабочем токе в несколько ампер и даже в несколько десятков ампер. Следовательно, тиристор обладает свойствами усилителя тока;

Устройство и основные виды тиристоров

Рис. 1. Схемы тиристора: a) Основная четырёхслойная p-n-p-n -структура b) Диодный тиристор с) Триодный тиристор.

Основная схема тиристорной структуры показана на рис. 1. Она представляет собой четырёхслойный полупроводник структуры p-n-p-n , содержащий три последовательно соединённых p-n -перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p -слою называется анодом, к внешнему n -слою — катодом. В общем случае p-n-p-n -прибор может иметь до двух управляющих электродов (баз), присоединённых к внутренним слоям. Подачей сигнала на управляющий электрод производится управление тиристором (изменение его состояния). Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором . Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором (иногда просто тиристором, хотя это не совсем правильно). В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду. Наиболее распространены последние.

Описанные выше приборы бывают двух разновидностей: пропускающие ток в одном направлении (от анода к катоду) и пропускающие ток в обоих направлениях. В последнем случае соответствующие приборы называются симметричными (так как ихВАХ симметрична) и обычно имеют пятислойную структуру полупроводника. Симметричный тринистор называется такжесимистором или триаком (от англ. triac). Следует заметить, что вместо симметричных динисторов , часто применяются их интегральные аналоги, обладающие лучшими параметрами.

Тиристоры, имеющие управляющий электрод, делятся на запираемые и незапираемые. Незапираемые тиристоры, как следует из названия, не могут быть переведены в закрытое состояние с помощью сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Такие тиристоры закрываются, когда протекающий через них ток становится меньше тока удержания. На практике это обычно происходит в конце полуволны сетевого напряжения.

Вольтамперная характеристика тиристора

Рис. 2. Вольтамперная характеристика тиристора

Типичная ВАХ тиристора, проводящего в одном направлении (с управляющими электродами или без них), приведена на рис 2. Она имеет несколько участков:

· Между точками 0 и (Vвo,IL) находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание (нижняя ветвь).

· В точке Vво происходит включение тиристора (точка переключения динистора во включённое состояние).

· Между точками (Vво, IL) и (Vн,Iн) находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением-неустойчивая область переключения во включённое состояние. При подаче разности потенциалов между анодом и катодом тиристора прямой полярности больше Vно происходит отпирание тиристора (динисторный эффект).

· Участок от точки с координатами (Vн,Iн) и выше соответствует открытому состоянию (прямой проводимости)

· На графике показаны ВАХ с разными токами управления (токами на управляющем электроде тиристора) IG (IG=0; IG>0; IG>>0), причём чем больше ток IG, тем при меньшем напряжении Vbo происходит переключение тиристора в проводящее состояние

· Пунктиром обозначен т. н. «ток включения спрямления» (IG>>0), при котором тиристор переходит в проводящее состояние при минимальном напряжении анод-катод. Для того, чтобы перевести тиристор обратно в непроводящее состояние необходимо снизить ток в цепи анод-катод ниже тока включения спрямления.

· Участок между 0 и Vbr описывает режим обратного запирания прибора.

Вольтамперная характеристика симметричных тиристоров отличается от приведённой на рис. 2 тем, что кривая в третьей четверти графика повторяет участки 0-3 симметрично относительно начала координат.

По типу нелинейности ВАХ тиристор относят к S-приборам.

3 Тиристоры — Тиристоры

Вопрос 3. Тиристоры.

Тиристором называют полупроводниковый прибор с тремя или более np-переходами и двумя (динистор) или тремя (тринистор) выводами. Он может находиться в одном из двух устойчивых состояний: низкой проводимости (закрыт) или высокой проводимости (открыт). Структура, условное графическое и буквенное обозначения тиристора, его вольтамперная характеристика даны на рис.1.4а, б, в.

Основу прибора составляет кристалл кремния, в котором созданы четыре слоя с разными типами электропроводности. Внешний p-слой называют анодом (А), внешний n-слой — катодом (К), а два внутренних слоя — базами. Одна из баз имеет вывод — управляющий электрод (У).

При прямом включении (анод положителен по отношению к катоду) переходы П1 и П3 смещены в прямом направлении, а переход П2 — в обратном направлении. До тех пор, пока П2 закрыт, прямой ток практически равен нулю (участок оа характеристики рис. 1.4в). При некотором значении прямого напряжения, равном Uвкл.max, за счет перераспределения зарядов в области баз переход П2 открывается (точкаа). Сопротивление его быстро уменьшается (участок аб), и тиристор работает на участке бв характеристики, которая подобна ВАХ диода.


Напряжение включения Uвкл.max можно уменьшить введением добавочных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к переходу П2. Добавочные носители заряда на рис.1.4а вводятся в слой p от вспомогательной управляющей цепи с независимым источником Еy. При увеличении тока управления Iy характеристика (рис.1.4в) смещается влево (к естественной прямой ветви ВАХ диода). Тиристор остается во включенном состоянии, пока протекающий через него ток больше критического, называемого током удержания Iуд. Как только Iпр станет меньше Iуд, тиристор закрывается.

Следует отметить, что после включения тиристора объемные заряды в области перехода П2 будут компенсированы основным током, если он больше тока Iуд, и тогда ток управления Iу  не нужен. Поэтому для снижения потерь в тиристоре он управляется короткими импульсами Iу.

При обратном включении тиристора (анод отрицателен по отношению к катоду) закрыты два перехода П1 и П3, и тиристор тока не проводит. Во избежание пробоя необходимо, чтобы обратное напряжение было меньше Uобр.max.

Основные параметры, используемые при выборе тиристоров: предельно допустимый анодный ток в открытом состоянии тиристора Iпр.max, предельно допустимое обратное напряжение Uобр.max, предельно допустимое прямое напряжение в закрытом состоянии тиристора Uпр.max, ток удержания Iуд.

Маломощные тиристоры применяют в релейных схемах и маломощных коммутирующих устройствах. Мощные тиристоры используют в управляемых выпрямителях, инверторах и различных преобразователях.

Рекомендуемые материалы

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой собственная и примесная электропроводности?

2. Что такое np-переход и как объяснить его вентильные свойства?

3. Чем обусловлена контактная разность потенциалов np-перехода?

4. Охарактеризуйте состояния np-перехода при прямом и обратном включении?

5. Поясните графики ВАХ диода и стабилитрона. Как влияет температура на ВАХ?

Обратите внимание на лекцию «42 Ультразвуковая диагностика изменений печени при остром панкреатите».

6. Каковы основные параметры диода, стабилитрона?

7. Поясните устройство и принцип работы тиристора, вид его ВАХ?

8. Каково влияние тока управления на работу тиристора?

9. Что такое динистор, тринистор, однооперационный и двухоперационный (запираемый) тиристоры?

10. Каковы основные параметры и характеристики тиристора?

11. Приведите примеры использования диодов, cтабилитронов, тиристоров.


Применение тиристоров в управлении электроприводом



из «Автоматическое управление процессами штамповки »

Выпускаемые промышленностью кремниевые неуправляемые и управляемые вентили и вентили-переключатели на токи до 750 а имеют большие преимущества перед селеновыми и германиевыми выпрямителями, тиратронами и ртутными выпрямителями и позволяют создать качественно новое электрооборудование и системы управления электроприводом. [c.73]
К недостаткам тиристоров можно отнести их высокую чувствительность к перегрузкам, коммутационным перенапряжениям и неравномерным распределениям напряжения между вентилями. В штамповочном производстве тиристоры могут быть использованы в качестве бесконтактных аппаратов в схемах управления и преобразователей частоты для плавного регулирования скорости асинхронных двигателей. В отличие от транзисторов, тиристоры имеют три электронно-дырочных перехода и состоят из четырех чередующихся слоев кремния р и п типов. [c.74]
На рис. 29, а и б изображено конструктивное исполнение вентилей, их структура (рис. 29, в) и условное обозначение тиристора (рис. 29, г). Вентили состоят из следующих основных деталей 1 — шпилька, 2 — основание вентиля, 3 — фторопластовое уплотнительное кольцо, 4 — электронно-дырочный переход, 5 — крышка корпуса, 6 — стеклянное кольцо, 7 — управляющий электрод, 8 — гибкий вывод. Подробное рассмотрение физических свойств структуры, устройства и принципа действия тиристора дано в работе [31]. Отечественной промышленностью выпускаются три типа тиристоров вентиль кремниевый управляемый ВКУ, вентиль кремниевый диффузионный управляемый ВКДУ и управляемый полупроводниковый вентиль кремниевый лавинный УПВКЛ. Охлаждение тиристоров может быть воздушным или водяным. Воздушное принудительное охлаждение при скорости воздуха 15 м сек позволяет использовать тиристор на ток, указанный в паспорте, где приводится также и класс (напряжение), превышение которого ведет к пробою структуры. [c.74]
И нормальном охлаждении тиристоры работают длительное время. При кратности, равной 1,25, время перегрузки не должно превышать 30 сек, а при двойной кратности, по отношению к номинальному току, не выше 1 сек. [c.76]
В качестве бесконтактной аппаратуры, выпрямителей, инверторов и преобразователей частоты тиристоры применяются в однофазных и трехфазных схемах постоянного и переменного тока. [c.76]
На рис. 31, а изображена схема силовых цепей включения статора асинхронного двигателя, в которой вместо контакторов (магнитного пускателя) использованы тиристоры. Посредством блока управления напряжение подается на управляющие электроды тиристоров, которые, открываясь, включают статор асинхронного двигателя в сеть. При снятии напряжения с управляющих электродов, тиристоры закрываются и статор асинхронного двигателя отключается от сети. [c.77]
Если у асинхронного двигателя выведены концы для соединения обмоток статора в треугольник, тиристоры можно соединить по схеме, изображенной на рис. 31, б. [c.77]
Как известно, для ограничения пусковых токов в цепь статора асинхронного двигателя вводят активное или индуктивное сопротивление. После разгона эти сопротивления шунтируются и двигатель выходит на естественную характеристику. Такой процесс можно осуществить при помощи тиристоров, если при пуске изменить угол регулирования (отпирания) и тем самым снизить напряжение, подаваемое на статор, до необходимой величины. После окончания разгона двигателя необходимо восстановить угол регулирования таким, при котором напряжение на статоре будет номинальным. [c.77]
В любой момент времени в мостовой схеме ток проводят два вентиля в верхней группе (с общим катодом) работает вентиль с наивысшим потенциалом анода, а в нижней группе (с общим анодом) — с наинизшим потенциалом катода. Каждый вентиль пропускает ток в течение одной трети полупериода. Переход тока с одной фазы на следующую происходит в момент пересечения полусинусоид напряжений коммутирующих фаз. [c.78]
В схемах управления электроприводом наибольшее распространение получили обе мостовые схемы. Но схема с несимметричным мостом более экономична и проста, так как для нее требуется в два раза меньшее количество блоков управления и стоимость диодов на много меньше, чем стоимость тиристоров. Кроме того, упрощается вся схема, повышается надежность установки и облегчается труд обслуживающего персонала. [c.79]
На рис. 33 изображены схемы преобразования частоты для регулирования скорости асинхронного двигателя, где последовательно с тиристорами включаются диоды, служащие для разделения цепей нагрузки и коммутирующих емкостей. Отдельный мост диодов предназначен для возврата реактивной энергии в цепь постоянного тока. Ввиду того, что статор асинхронного двигателя представляет собой сочетание активного и индуктивного сопротивления во время однозначной нагрузки по току и напряжению, энергия через тиристоры передается к двигателю. В те интервалы времени, когда ток и напряжение имеют разные знаки, реактивная энергия возвращается в звено постоянного тока через мост диодов. [c.79]
Можно также произвести пуск двигателя от основной системы шин путем подачи импульса на управляющие электроды правой стороны симметричных тиристоров. При снижении напряжения на этих шинах блок управления (БУ) путем подачи обратной полуволны напряжения прекратит подачу управляющих импульсов на правые симисторы 1—3. После этого можно осуществить отпирание симисторов 4—6 левой стороны с одновременной синхронизацией напряжения двигателя и резервной сети. Если произойдет недопустимая перегрузка двигателя, то датчики тока ДТ пошлют сигнал в БУ, и ток двигателя будет снижен путем увеличения угла отпирания вентилей. [c.80]
В качестве защиты от перенапряжений применяют гс-цепочки, подключаемые параллельно к тиристорам. На рис. 35, а изображена схема последовательного соединения тиристоров с использованием демпфирующего контура, составленного из сопротивлений и емкостей для защиты от перенапряжений. [c.81]
А/р — наибольший возможный разброс времени запирания L — индуктивность контура. [c.81]
Было указано, что тиристоры по принципу работы аналогичны с ионными преобразователями, для которых разработаны различные схемы управления. Опыт создания схем управления для ионных приборов щироко используется и для тиристоров, т. е. может быть осуществлено как импульсное, так и фазовое управление. В первом случае на управляющий электрод тиристора подается напряжение в виде импульса, а во втором — в виде синусоидальных и прямоугольных волн. [c.82]
Схемы управления могут быть построены на гс-цепочках, магнитных элементах, транзисторах или их сочетаниях по вертикальному или горизонтальному принципу управления. Выбор варианта схемы управления тиристором зависит от технических условий и тре15ований технологического процесса. [c.82]

Вернуться к основной статье

Базовые знания о тиристоре — apogeeweb

Дата: 31.12.2019 Категория: Тиристор 3057

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 2801

Выбор, замена и проверка тиристора

By&nbspapogeeweb,&nbsp&nbspscr тиристор, тиристор против тиристора, электроника тиристора, замена и обнаружение тиристора, тиристор управления фазой, как работает тиристор, что такое.тиристоры, 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 4342

Анализ схемы выпрямителя с кремниевым управлением

By&nbspapogeeweb,&nbsp&nbspчто такое тиристор, кремниевый выпрямитель, тиристорный выпрямитель, тиристор электрический, как работает тиристор, учебник по основам тиристора, определение кремниевого управляемого выпрямителя, электроника тиристора, применение кремниевых управляемых выпрямителей, как работает тиристор, диаграмма тиристора

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 »

Кремниевый управляемый выпрямитель (тиристор) — Другие полупроводниковые устройства

Прочие полупроводниковые устройства

Кремниевый управляемый выпрямитель , обычно называемый SCR. (или тиристор), является одним из семейства полупроводников, которое включает в себя транзисторы и диоды.Чертеж SCR и его схема представление показано на видах A и B на рисунке ниже. Не все В SCR используется показанный корпус, но он типичен для большинства мощных блоков.

Кремниевый управляемый выпрямитель.

Хотя это не то же самое, что диод или транзистор, SCR сочетает в себе особенности того и другого. Схемы, использующие транзисторы или выпрямительные диоды, могут значительно в некоторых случаях улучшена за счет использования SCR.

Основная цель SCR — функционировать как переключатель, который может включать или выключать малых или больших мощностей.Он выполняет эту функцию без движущихся частей. которые изнашиваются и не требуют замены. Может быть огромный прирост мощности в SCR; в некоторых агрегатах очень маленький ток срабатывания способен коммутировать несколько сотен ампер, не превышая своего номинального способности. SCR часто может заменить гораздо более медленные и большие механические переключатели.

SCR — чрезвычайно быстрый переключатель. Трудно циклировать механический переключаться несколько сотен раз в минуту; тем не менее, некоторые SCR можно переключать 25 000 раз в секунду.Включение занимает всего микросекунды или вне этих единиц. Изменение времени включения переключателя по сравнению с время, когда он выключен, регулирует количество энергии, протекающей через Переключатель. Поскольку большинство устройств могут работать на импульсах мощности (переменных ток представляет собой особую форму переменного положительного и отрицательного импульса), SCR можно легко использовать в приложениях управления. Регуляторы скорости двигателя, инверторы, удаленные коммутационные устройства, управляемые выпрямители, перегрузка цепи протекторы и фиксирующие реле используют SCR.

SCR состоит из четырех слоев полупроводникового материала, расположенных PNPN. Конструкция показана на виде А на рисунке ниже. В функции, тиристор имеет много общего с диодом, но принцип действия SCR лучше всего объясняется с точки зрения транзисторов.

Структура

SCR.

Рассмотрим SCR как пару транзисторов, один PNP и другой NPN, подключен, как показано на видах B и C. Анод прикреплен к верхний P-слой; катод С является частью нижнего N-слоя; и клемма затвора G переходит на P-слой NPN-транзистора.

В рабочем состоянии коллектор Q 2 приводит в движение основание Q 1 , а коллектор Q 1 подает обратную связь к основанию Q 2 . β 1 (бета) усиление по току Q 1 и β 2 текущее усиление Q 2 . Прибыль от этой положительной обратной связи петля — их произведение, β 1 раза β 2 .Когда товар меньше чем один, схема устойчива; если произведение больше единицы, схема регенеративная. На клемму подается небольшой отрицательный ток G сместит NPN-транзистор в отсечку, а коэффициент усиления контура будет меньше единицы.

В этих условиях единственный ток, который может существовать между Выходные клеммы A и C — это очень маленький ток отсечки коллектора два транзистора. По этой причине импеданс между A и C очень высок.

Когда положительный ток подается на клемму G, транзистор Q 2 смещается в проводимость, что приводит к тому, что его коллектор ток повышаться.Поскольку текущее усиление Q 2 увеличивается с увеличивается ток коллектора, достигается точка (называемая точкой пробоя) где коэффициент усиления петли равен единице, и схема становится регенеративной. В этот момент ток коллектора двух транзисторов быстро увеличивается. до значения, ограниченного только внешней цепью. Оба транзистора доведены до насыщения, а импеданс между A и C очень низкий. Положительный ток подавался на клемму G, которая служила для срабатывания саморегенеративное действие больше не требуется, так как коллектор транзистора PNP Q 1 теперь обеспечивает более чем достаточно ток для привода Q 2 .Цепь будет оставаться включенной до тех пор, пока отключается снижением тока коллектора до значения ниже что необходимо для поддержания проводимости.

Характеристическая кривая SCR показана на рисунке ниже. При отсутствии тока затвора ток утечки остается очень малым. прямое напряжение от катода к аноду увеличивается до пробоя точка достигнута. Здесь центральный узел разрывается, начинается SCR. проводить сильно, и падение на SCR становится очень низким.

Характеристическая кривая для SCR.

Влияние стробирующего сигнала на срабатывание тринистора показано на рис. рисунок ниже. Пробой центрального соединения может быть достигнут на скоростях приближение к микросекунде путем подачи соответствующего сигнала на вывод затвора, при постоянном напряжении на аноде. После пробоя напряжение через устройство настолько мало, что ток через него от катода к анод в основном определяется нагрузкой, которую он питает.

Характеристическая кривая

SCR с различными стробирующими сигналами.

Важно помнить, что небольшой ток от затвора к катоду может срабатывать или запускать SCR, изменяя его практически с разомкнутой цепи к короткому замыканию. Единственный способ снова изменить его (коммутировать это) заключается в снижении тока нагрузки до значения меньше минимального ток прямого смещения. Ток затвора требуется только до тех пор, пока анод ток полностью вырос до точки, достаточной для поддержания проводимость. После проведения от катода к аноду начинается, снятие тока затвора не дает никакого эффекта.

Применений SCR в качестве выпрямителя много. Фактически, его многочисленные применения в качестве выпрямителя дали название этому полупроводниковому устройству. Когда переменный ток подается на выпрямитель, только положительный или проходят отрицательные половины синусоиды. Все в каждом положительном или на выходе появляется отрицательный полупериод. Когда используется SCR, однако управляемый выпрямитель может быть включен в любое время в течение полупериод, тем самым контролируя количество доступной мощности постоянного тока от нуля до максимума, как показано на рисунке ниже.С момента выхода на самом деле импульсы постоянного тока, можно добавить подходящую фильтрацию, если они непрерывны. нужен постоянный ток. Таким образом, любое устройство, работающее от постоянного тока, может иметь контролируемое количество энергии, подаваемой на него. Обратите внимание, что SCR должен включаться в нужное время для каждого цикла.

Сигналы управления воротами SCR.

Когда используется источник питания переменного тока, SCR автоматически отключается, поскольку ток и напряжение падают до нуля каждые полпериода. Используя один SCR на положительных чередованиях и один на отрицательных, полноволновых может быть выполнено исправление, и получен контроль над вся синусоида.SCR служит в этом приложении так же, как и его название подразумевает – как управляемый выпрямитель переменного напряжения.

Тиристор

Тиристор

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ИНДЕКСНУЮ СТРАНИЦУ

ТИРИСТОРА

В. Райан 2002 — 2019

PDF ФАЙЛ — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ВЕРСИЯ РАБОТЫ ДЛЯ ПЕЧАТИ СМ. НИЖЕ
 

Тиристор (кремниевый выпрямитель или SCR) немного похоже на транзистор.Когда небольшой ток течет в ВОРОТ (Г), это позволяет большему току течь от АНОД (А) к КАТОД (С). Даже когда ток в затвор прекращается, тиристор продолжает работать. позволяют току течь от анода к катоду. Он защелкивается.

   

Схема напротив представляет собой игру с постоянной рукой. который состоит из проволочной петли, которую необходимо перемещать по проволочному курсу не касаясь его.Если петля касается провода, ток течет в «затвор» тиристора и зуммера звуки.
Зуммер будет продолжать звучать после того, как петля коснется провода курс. Это связано с тем, что тиристор, который однажды активирован, не может быть деактивируется до тех пор, пока не будет отключено все питание.
Этот тип схемы также известен как защелка . цепь

   
   

 

   

ЦЕПЬ СИГНАЛИЗАЦИИ

Цепь ниже является цепью сигнализации, и она включает тиристор.Когда домовладелец уходит, он/она включается главный выключатель питания и выходной выключатель. Если злоумышленник наступит на при нажатии на кнопку будильник звучит и фиксируется (остается включенным) из-за тиристор.

 

1. Нарисуйте символ тиристор.

2. Объясните, как работает тиристор.

3. Нарисуйте схему, включающую тиристор, и объясните, как схема работает.

   
 
   

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ УКАЗАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНИКИ СТРАНИЦА

   
   
 

 

   

44.Поведение тиристоров/симисторов|Chip One Stop

Оба являются выпрямляющими устройствами для использования контроля электроэнергии.
Симистор — это устройство с двунаправленным управлением, а тиристор — одинарный
управляемое направление.

Основные характеристики тиристора

Тиристор (тиристор) представляет собой полупроводниковый выпрямительный элемент с тремя выводами, который может проводить ток между анодом (А) и катодом (К) за счет отвода тока затвора от затвора (G) к катоду (К).Он называется SCR (Silicon Controlled Rectifier). Принятая структура представляет собой структуру pnpn, которая ламинирует полупроводник в порядке p-типа, n-типа, p-типа и n-типа. Элемент, который выводит вывод затвора из полупроводника p-типа, называется продуктом p-затвора, а элемент, который вытягивает вывод затвора из полупроводника n-типа, называется продуктом n-затвора. В принципе, это эквивалентно множественной схеме, в которой pnp-транзистор сочетается с npn-транзистором, как показано на рисунке.Давайте посмотрим на подробную операцию. Проводимость продолжается как есть, когда определенный ток течет от затвора, проводя (включая) между анодом и катодом. Необходимо снизить ток между анодом и анодом меньше или равным постоянному значению, чтобы остановить (повернуть в) проводящее состояние. При сохранении таких характеристик при переходе в проводящее состояние используется как необходимость поддерживать проводящее состояние до тех пор, пока транзитный ток не станет равным нулю (0).

Симистор

Несмотря на то, что тиристор является элементом для управления ВЫКЛ / ВКЛ в одном направлении, это элемент, являющийся симистором (TRIAC), который улучшает это и делает возможным двустороннее управление ВЫКЛ / ВКЛ.Симистор представляет собой элемент, который предназначен для протекания электрического тока в двух направлениях путем встречно-параллельного соединения двух тиристоров. Однако на самом деле это монолитная структура, как показано на рисунке, а не просто состоящая из двух тиристоров. , продан на рынке как пионер в 1964 г.

Максимальный номинал тиристора

Терминология Символ Блок Пояснение

Пиковое повторяющееся напряжение ВЫКЛ

В

Максимальное значение напряжения повторяется между A-K

Пиковое повторяющееся обратное напряжение

В

Максимальное значение обратного напряжения повторяется между А-К

Неповторяющееся пиковое напряжение в закрытом состоянии

В

Неповторяющееся максимальное значение напряжения между A-K

Пиковое неповторяющееся обратное напряжение

В

Неповторяющееся максимальное значение обратного напряжения между A-K

Среднее по текущим

А

Средний ток включения, который может непрерывно потребляться

Среднеквадратичное значение прямого тока

А

Среднеквадратичное значение постоянного тока включения

Пиковое рассеивание затвора

Вт

Максимальное мгновенное значение потребления электроэнергии воротами

Средняя потеря мощности затвора

Вт

Среднее значение допустимого энергопотребления затвора

Электрическая характеристика тиристора

Терминология Символ Блок Пояснение

Пиковое прямое напряжение затвора

В

Пиковое прямое напряжение затвора между затвором и катодом.

Пиковое обратное напряжение затвора

В

Пиковое обратное напряжение затвора между G-K

Пиковый прямой ток затвора

А

Пиковый прямой ток затвора между G-K

Пиковое напряжение

В

Максимальное значение напряжения между A-K в состоянии ON

Напряжение срабатывания затвора

В

Минимальное напряжение затвора для включения

Ток срабатывания затвора

А

Минимальный ток затвора для включения

Что такое тиристор PDF? — Первый законкомик

Что такое тиристор PDF?

Тиристорный или кремниевый управляемый выпрямитель SCR представляет собой устройство, т.е.широко используется для управления или переключения питания и часто высокого напряжения. Цепи переменного или постоянного тока. Соответственно тиристоры способны переключать большие уровни мощности. они используются в самых разных приложениях.

Что такое тиристор и его функции?

Тиристоры в основном используются там, где задействованы большие токи и напряжения, и часто используются для управления переменными токами, когда изменение полярности тока приводит к автоматическому отключению устройства, что называется «пересечением нуля».

Что такое тиристор и его виды?

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

Какие бывают типы тиристоров?

Типы тиристоров

  • Тиристоры с фазовым управлением.
  • Асимметричные тиристоры (ASCR)
  • Тиристоры инверторного класса (тиристоры с высокой скоростью переключения)
  • Тиристоры с обратной проводимостью (RCT)
  • Двунаправленные диодные тиристоры (DIAC)
  • Отключающие тиристоры с затвором (GATT)
  • Двунаправленные триодные тиристоры (триаки)
  • Кремниевый переключатель управления (SCS)

Когда тиристор включен и проводит ток?

Теперь тиристор полностью включен (проводит), позволяя току цепи полной нагрузки течь через устройство в прямом направлении и обратно к источнику питания батареи.Одним из основных преимуществ использования тиристора в качестве переключателя в цепи постоянного тока является то, что он имеет очень высокий коэффициент усиления по току.

Как проверить тиристор?

Итак, как проверить?

  1. Снимите тиристор с шасси.
  2. Выберите диапазон низких сопротивлений на вашем измерительном приборе.
  3. Подсоедините отрицательный провод измерителя к аноду.
  4. Подсоедините положительный провод вашего измерителя к катоду.
  5. Счетчик должен показывать o/c.
  6. Замкните ворота на аноде на тиристоре.

Что означает тиристор?

Тиристор представляет собой четырехслойный полупроводниковый прибор, состоящий из чередующихся материалов P-типа и N-типа (PNPN). Тиристор обычно имеет три электрода: анод, катод и затвор (управляющий электрод). Наиболее распространенным типом тиристора является выпрямитель с кремниевым управлением (SCR).

Каково применение тиристора?

Применение тиристоров В качестве прерывателя постоянного тока или преобразователя постоянного тока для преобразования постоянного тока на одном уровне в постоянный на другом уровне.Как циклопреобразователь для преобразования переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты. Контроль температуры, уровня, положения и освещения. Силовые выключатели (автоматы постоянного и переменного тока).

Каковы преимущества тиристора?

Преимущества тиристора: Легко включается. Он может управлять мощностью переменного тока. Он может переключать высокое напряжение, сильноточное устройство. Его стоимость очень низкая.

Как отключить тиристор?

Чтобы выключить тиристор, прямой анодный ток должен быть доведен до нуля на время, достаточное для удаления заряженных носителей.В случае цепей постоянного тока прямой ток должен быть принудительно равен нулю с помощью некоторых внешних цепей. Этот процесс называется принудительной коммутацией.

Как отключить тиристор?

Тиристоры могут быть включены только с помощью вывода затвора, но не могут быть выключены с помощью вывода затвора. Таким образом, тиристор ведет себя как обычный полупроводниковый диод после его включения или «выстрела». GTO может включаться стробирующим сигналом, а также может выключаться стробирующим сигналом отрицательной полярности.

Как проверить показания тиристора мультиметром?

Как проверить тиристор

  1. Подсоедините анод (входной контакт) тиристора к положительному (красному) проводу мультиметра.
  2. Установите мультиметр в режим высокого сопротивления.
  3. Верните выводы в исходное положение, на этот раз добавив клемму затвора к положительному выводу.

Все о тиристорах — Innova Enterprises

Что такое тиристоры?

Тиристор является одним из нескольких управляемых полупроводниковых устройств, которые могут действовать как переключатель, выпрямитель или регулятор напряжения.
Тиристор — твердотельный аналог тиратронной вакуумной лампы. Название «тиристор» — это сочетание двух слов — тиратрон и транзистор. Тиристор работает как транзистор. Он состоит из трех электродов: затвора, анода и катода. Затвор действует как управляющий электрод. Когда через затвор протекает небольшой ток, он позволяет большему току течь от анода к катоду. Тиристор можно переключить из запирающего состояния (высокое напряжение, малый ток) в проводящее состояние (низкое напряжение, большой ток) подходящим импульсом затвора.Прямая проводимость блокируется до тех пор, пока на клемму затвора не будет подан внешний положительный импульс. Тиристор нельзя отключить от затвора.

Обычно два или более тиристоров собираются в тиристорный модуль. Основание этого типа блока не является электрически активным, поэтому его можно монтировать непосредственно на радиатор преобразователя. Большие тиристорные блоки обычно дискового типа для лучшего охлаждения.

Тиристор – Основы

Тиристор представляет собой четырехслойный полупроводниковый прибор, состоящий из чередующихся материалов P-типа и N-типа (PNPN).Четыре слоя действуют как бистабильные переключатели. Пока напряжение на устройстве не изменилось (то есть они смещены в прямом направлении), тиристоры продолжают проводить электрический ток.
Наиболее распространенным типом тиристора является управляемый кремнием выпрямитель (SCR). Когда катод заряжен отрицательно по отношению к аноду, ток не течет до тех пор, пока на затвор не будет подан импульс. Затем SCR начинает проводить и продолжает проводить до тех пор, пока напряжение между катодом и анодом не изменится на противоположное или не упадет ниже определенного порогового значения
.Используя этот тип тиристора, можно переключать или контролировать большое количество энергии, используя небольшой ток или напряжение срабатывания.

Применение тиристоров

Чаще всего тиристоры используются в цепях переменного тока. В цепи переменного тока прямой ток падает до нуля во время каждого цикла, поэтому всегда будет функция выключения. Это, однако, означает, что ворота должны запускаться каждый цикл только для того, чтобы снова включить их. Именно в относительной синхронизации этих двух функций тиристор играет наиболее важную роль, т.е.е. Контроль мощности. Тиристоры
также используются в регуляторах скорости двигателя, регуляторах освещенности, системах контроля давления и регуляторах уровня жидкости.

Сегодня тиристоры производятся и продаются в виде модулей вплоть до 570 А. Доступны также дискретные формы, такие как шпильки и диски, до тех пор, пока в отрасли не преобладают модули на 570 А.

2.11: Тиристоры — Workforce LibreTexts

Шокли предложил четырехслойный диодный тиристор в 1950 году. Он был реализован только несколько лет спустя в General Electric.Теперь доступны SCR для работы с уровнями мощности от ватт до мегаватт. Самые маленькие устройства, выполненные в виде транзисторов со слабым сигналом, переключают ток в сотни миллиампер при напряжении около 100 В переменного тока. Самые большие упакованные устройства имеют диаметр 172 мм, коммутируют 5600 ампер при 10 000 В переменного тока. Тиристоры самой высокой мощности могут состоять из цельной полупроводниковой пластины диаметром в несколько дюймов (сотни мм).

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR): (a) профиль легирования, (b) эквивалентная схема BJT.

Кремниевый управляемый выпрямитель представляет собой четырехслойный диод с подключением затвора, как показано на рисунке выше (а). При включении проводит как диод, для одной полярности тока. Если не срабатывает, он непроводящий. Работа поясняется с точки зрения транзистора с составным соединением, эквивалентного на рисунке выше (b). Положительный триггерный сигнал подается между выводами затвора и катода. Это приводит к тому, что транзистор, эквивалентный NPN, проводит ток. Коллектор проводящего NPN-транзистора становится низким, перемещая базу PNP к напряжению на коллекторе, что заставляет PNP проводить.Коллектор проводящего PNP тянет вверх, перемещая основание NPN в сторону своего коллектора. Эта положительная обратная связь (регенерация) усиливает уже проводящее состояние NPN. Более того, NPN теперь будет проводить даже при отсутствии стробирующего сигнала. Как только SCR проводит, он продолжается до тех пор, пока присутствует положительное анодное напряжение. Для показанной батареи постоянного тока это навсегда. Однако чаще всего тиристоры используются с источником переменного тока или пульсирующего постоянного тока. Проводимость прекращается с истечением положительной половины синусоиды на аноде.Более того, большинство практических цепей SCR зависят от цикла переменного тока, идущего до нуля до отсечки или коммутации SCR.

На рисунке ниже (a) показан профиль легирования SCR. Обратите внимание, что катод, который соответствует эквивалентному эмиттеру NPN-транзистора, сильно легирован, как указывает N + . Анод также сильно легирован (P + ). Это эквивалентный эмиттер транзистора PNP. Два средних слоя, соответствующие областям базы и коллектора эквивалентных транзисторов, менее сильно легированы: N и P.Этот профиль в тиристорах высокой мощности может быть распределен по всей полупроводниковой пластине значительного диаметра.

Тиристоры: (a) поперечное сечение, (b) обозначение кремниевого управляемого выпрямителя (SCR), (c) обозначение запирающего тиристора (GTO).

Схематические обозначения SCR и GTO показаны на рисунках выше (b и c). Основной символ диода указывает на то, что проводимость от катода к аноду однонаправленная, как у диода. Добавление вывода затвора указывает на контроль проводимости диода.Выключатель затвора (GTO) имеет двунаправленные стрелки вокруг вывода затвора, указывающие, что проводимость может быть отключена отрицательным импульсом, а также инициирована положительным импульсом.

В дополнение к широко распространенным тиристорам на основе кремния были произведены экспериментальные устройства из карбида кремния. Карбид кремния (SiC) работает при более высоких температурах и лучше проводит тепло, чем любой другой металл, уступая только алмазу. Это должно позволять использовать либо физически меньшие, либо более мощные устройства.

Обзор

  • SCR являются наиболее распространенным представителем семейства тиристорных четырехслойных диодов.
  • Положительный импульс, подаваемый на затвор SCR, запускает его в проводимость. Проведение продолжается, даже если стробирующий импульс удален. Проводимость прекращается только тогда, когда напряжение между анодом и катодом падает до нуля.
  • Тиристоры
  • чаще всего используются с источником переменного тока (или пульсирующего постоянного тока) из-за непрерывной проводимости.
  • Выключатель затвора (GTO) может быть выключен подачей на затвор отрицательного импульса.
  • Выключатель SCR мегаваттной мощности, до 5600 А и 10 000 В.
.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.