54. Тиристоры (динисторы, тринисторы, симисторы) (устройство, параметры, обозначение, конструкции, применения).
Тиристор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.
Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ).
У всех тиристоров на вольтамперной характеристике присутствует участок отрицательного дифференциального сопротивления. Тиристоры в основном производят по технологии диффузии.
Основные параметры тиристоров:
Амплитуда повторяющегося импульсного напряжения, которое прикладывают к закрытому тиристору, B.
Длительность включения, т.е. такой отрезок времени, за который тиристор переходит в открытое состояние под действием импульса тока, протекающего по управляющему электроду, мс.
Критическая
скорость нарастания напряжения на
закрытом тиристоре, т.
е. значение такой
максимальной скорости нарастания
напряжения, которое не приведёт к
отпиранию тиристора, dU / dt.
Напряжение включения, т.е. такое напряжение, приложенное к динистору, при котором он переходит в открытое состояние, В.
Напряжение переключения, т.е. приложенное к тиристору напряжение во время переключения, В.
Неповторяющийся ударный ток тиристора в открытом состоянии, т.е. предельно допустимый ток через открытый тиристор, который не вызовет выход компонента из строя при кратковременном воздействии, по завершении которого сила тока станет много меньше, А.
Постоянный обратный ток, протекающий по выводам анод-катод тиристора в закрытом состоянии, мА.Предельно допустимая амплитуда импульсов тока, протекающего через выводы анод-катод открытого тиристора, А.
Предельно допустимый постоянный ток через выводы анод-катод открытого тиристора, А.
Ток
запирания, т.е. такой ток, протекающий
по управляющему электроду, который
инициирует переход тиристора из открытого
состояния в закрытое состояние, А.
Ток удержания, т.е. минимальный ток такой силы, под действием которого тиристор не переходит в закрытое состояние, А.
Динистор
Динистором, или, по-другому, диодным тиристором, называют переключательный компонент с двумя выводами, который переходит в открытое состояние при превышении определённого напряжения, которое прикладывают между его выводами. Динисторы содержат три электронно-дырочных перехода. Схематичное изображение структуры динистора дано на рисунке.
Вывод от внешней зоны n2 называют катодом, а от зоны p1 – анодом. Зоны n1 и p2 носят название баз динистора. Переход между зонами p1, n1 и p2, n2 именуют эмиттерным, а между зонами n1 и p2 – коллекторным переходом.
Динисторы применяют в регуляторах и переключателях, чувствительных к изменениям напряжений.
обозначение на схемах симмитричный динистор
Тринистор
Тринистором,
или, иначе, триодным тиристором, называют
переключательный компонент с тремя
электронно-дырочными переходами, и
тремя выводами – анодом, катодом и
управляющим электродом.
Вольтамперная
характеристика тринистора похожа на
вольтамперную характеристику динистора.
Однако отпирание тринистора обычно
происходит при существенно более низком
прямом напряжении, чем необходимо
динистору, и к открыванию тринисторной
структуры приводит протекание тока
через управляющий электрод. Чем больше
ток управляющего электрода, тем при
более низком прямом напряжении тринистор
перейдёт в открытое состояние, что
отражено на вольтамперной характеристике
тринистора, изображённой на рисунке.
Катодный управляющий элемент, анодный. Симмитричный тринистор.
Тринисторы широко применяют в регуляторах мощности, контакторах, ключевых преобразователях и инверторах и пр. Некоторое ограничение на внедрение тринисторов накладывает их частичная управляемость.
Симистор
Симисторы, в отличие от обычных тиристоров, проводят ток анод-катод при протекании тока по управляющему электроду, как в прямом направлении, так и в обратном. В результате этого их вольтамперная характеристика симметрична, что отражено на рисунке.
обозначение на схемах
Таким образом, на вольтамперной характеристике каждого симистора присутствуют два участка отрицательного дифференциального сопротивления.
Структура симистора
Симисторы
нашли широкое применение в
устройствах регулирования скорости
вращения электродвигателей, в системах
освещения, в электронагревателях, в
преобразовательных установках.
БИЛЕТ 15.
Тиристори, сімістори, діністори в Дніпропетровській області від компанії «eFOX».
за порядкомза зростанням ціниза зниженням ціниза новизною
16243248
Купити
Купити
Купити
Купити
Купити
Купити
Купити
Купити
Купити
Купити
Купити
Купити
wXiBnG45-BFkvIkuYXf8Vo4JI8G125umYxN0vpjLYw0″ data-advtracking-product-id=»1721437071″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
IHChtyO2S3zUzyKoiV4BZmnsZP5G41JuJYvng5gclvc» data-advtracking-product-id=»1673195561″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
Q0CUZ0atGFHje4ZqyiW07euCBVZVDUujG_KrVXkeVyI» data-advtracking-product-id=»1673194472″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
AOsPaSs-AbQPJG-j-6RywJPvu5RvBB3nB-VDH0dzDac» data-advtracking-product-id=»1655280603″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
FfWnwazEz8nWITTa622owkuiub6fnQ1o6WMXl-cWiTA» data-advtracking-product-id=»1639080071″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
zhhGKByqgk_ZUhvloE48whl3zowEeLyxeT0Cr1hIb7k» data-advtracking-product-id=»1639072543″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
UkDDmdLGgkObUfQLgyAeTxz34NWSYFFs9D2ql-qRFWQ» data-advtracking-product-id=»1639067861″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
Hakyk7S5bS83Q3eEJd7vrWovnUJNesG009cGcBFGqeo» data-advtracking-product-id=»1638724482″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
FKugUoNpRXxloaNBYq5FYKkaxvzseMmMmayg7VmB4n0″ data-advtracking-product-id=»1638724456″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
naoAM_mm_AYarPT1BFux0W9Vpu1XjvD7JWaEEx-_AOY» data-advtracking-product-id=»1638199603″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
JaXkoc5EEmBVuCuV-BT9qLCp4tWVLLxfCPf4jupNVDA» data-advtracking-product-id=»1627033119″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
LX8YJpbF4KTiiKEYMtkdLUHc-lQvpR5aZ43UohRTIDo» data-advtracking-product-id=»1616053731″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>Купити
методы, схемы и подключение к микроконтроллеру
Тиристоры широко применяются в полупроводниковых приборах и преобразователях. Различные источники питания, преобразователи частоты, регуляторы, устройства возбуждения синхронных двигателей и многие другие устройства были построены на тиристорах, а в последнее время их вытесняют транзисторные преобразователи. Основной задачей тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим как управлять тиристорами и симисторами.
Определение
Тиристор (тринистор) — полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый — это значит, что тиристор можно только включить, он выключается только при прерывании тока в цепи или при подаче на него обратного напряжения.
Он, как и диод, проводит ток только в одном направлении.
То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужны два тиристора, каждый по одному, хотя и не всегда. Тиристор состоит из 4 участков полупроводника (p-n-p-n).
Другое подобное устройство называется симистор — двунаправленный тиристор. Основное его отличие в том, что он может проводить ток в обоих направлениях. Фактически он представляет собой два тиристора, включенных параллельно навстречу друг другу.
Основные характеристики
Как и любой другой электронный компонент, тиристоры имеют ряд характеристик:
Падение напряжения при максимальном анодном токе (ТН или УОС).
Прямое замкнутое напряжение (VD (RM) или Ucc).
Обратное напряжение (VR (PM) или Uрев).
Прямой ток (IT или Ipr) — максимальный ток в открытом состоянии.
Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в разомкнутом состоянии.
Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.
Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или ISc).
Постоянное управляющее напряжение триггера (VGT или UU).
Ток управления (IGT).
Электрод контроля максимального тока IGM.
Максимально допустимая мощность рассеяния на управляющем электроде (PG или Pу)
Принцип действия
Когда на тиристор подается напряжение, он не проводит ток. Включить его можно двумя способами — подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа не будет отличаться от динистора.
Другой способ — подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора находится в пределах 70-160 мА, хотя на практике это значение, как и напряжение, которое необходимо подать на тиристор, зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий в которых он работает, например, температура окружающей среды.
Кроме тока управления есть такой параметр, как ток удержания — это минимальный анодный ток, чтобы удерживать тиристор в открытом состоянии.
После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключить, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает постоянный ток и приложено напряжение. То есть в переменной цепи тиристор будет открыт в течение той полуволны, напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, ток уменьшится. Когда ток в цепи упадет ниже тока удержания тиристора, он закроется (выключится).
Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, как видно на осциллограммах выше.
Управление симистором аналогично, хотя и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока необходимо два импульса управляющего напряжения — на каждую полуволну синусоиды соответственно.
После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как обычный тиристор.
После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это ясно показано на следующих сигналах.
Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или с выходов микроконтроллера. Но это легко решается установкой драйвера симистора, о котором мы поговорим позже.
Общие тиристорные или симисторные цепи управления
Наиболее распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.
Здесь тиристор открывается после того, как на конденсаторе будет достаточно заряда для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление, тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.
Данная схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полный контроль мощности от почти 0% до почти 100%.
Этого удалось добиться установкой регулятора в диодный мост, таким образом, регулируется одна из полуволн.
Ниже показана упрощенная схема, здесь регулируется только половина периода, вторая полуволна проходит без изменений через диод VD1. Принцип работы аналогичен.
Симисторный контроллер без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.
По принципу работы почти аналогичен предыдущим, но обе полуволны уже регулируются с помощью симистора. Отличия в том, что здесь управляющий импульс подается с помощью двунаправленного динистора DB3, после заряда конденсатора до нужного напряжения, обычно 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Эта схема реализована в большинстве бытовых диммеров.
Интересно:
Такие схемы управления напряжением называются SIFU — система управления фазой импульсов.
На рисунке выше показан вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino.
Драйвер симистора состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор, то на управляющий электрод всегда подается напряжение необходимой полярности, но тут есть свои нюансы.
Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора необходимо в определенный момент времени подать управляющий сигнал, чтобы срез фазы произошел до нужной величины. Если хаотично снимать управляющие импульсы, то схема конечно сработает, но регулировки работать не будут, поэтому нужно определить, когда полуволна проходит через ноль.
Так как для нас полярность полуволны в данный момент не имеет значения, достаточно просто отследить момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называется детектором нуля или нулевым детектором, а в англоязычных источниках он именуется «zero crossдетектором цепи» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптроне выглядит следующим образом:
Существует множество оптических драйверов для управления симисторами, типичными являются линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X производства Motorola и другие.
Более того, эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, которая защитит ваш микроконтроллер в случае выхода из строя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также повысится безопасность работы с цепями управления за счет полного разделения цепи на «силовую» и «рабочую».
Заключение
Мы рассказали основную информацию о тиристорах и симисторах, а также их управлении в схемах с «пересадкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вам это интересно вопрос — пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были учтены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «константой» лучше использовать транзисторы, т. к. в этом случае вы сами решаете, когда ключ откроется, а когда закроется, подчиняясь управляющему сигналу…
ravail et dispositif du thyristor et du triac
Absolument n’importe quel thyristor peut être dans deux états конюшни — Fermé OU OUVER aucun courant ne circule, à l’état ouvert, au contraire, le semi-conducteur sera dans un état de forte Conductivité, le courant le traverse pratiquement sans résistance
On peut dire que le thiristor est une cle commandée par l’ питание электрическое.
Mais en fait, le signal de commande ne peut qu’ouvrir le semi-conducteur. Pour le verrouiller, il est nécessaire de remplir les Conditions visant à réduire le courant direct à presque zero.
Структура тиристора с последовательностью четырех кушеток p и n Тип форманта структуры p-n-p-n и соединения в серии.
L’une des zone extrêmes auxquelles le pôle de puissance positif est connecté s’appelle анод , тип p
L’autre, auquel est connecté le pôle de voltage negatif, s’appelle type n
Электрод управления relié aux кушетки internes.
Afin de comprendre le foctionnement du thiristor, рассматривает plusieurs cas, le premier : la voltage n’est pas appliquée à l’électrode de commande , le thiristor est connecté selon le Circuit dinistor — une Voltage Positive est fournie à l’ анод и отрицательное напряжение а-ля катод, voir диаграмма.
Dans ce cas, la jonction p-n du collecteur du tyristor est à l’etat fermé et l’emetteur est ouvert.
Les jonctions ouvertes ont une très faible résistance, de sorte que presque toute la voltage de l’alimentation est appliquée à la jonction du collecteur, en raison de la résistance élevée dont le courant traversant le dispositif semi-conducteur est très faible.
Sur le graphique CVC, cet état est estant pour la zone marquee d’un numéro 1 .
Avec une augmentation du niveau de voltage, jusqu’à undefined point, le courant du thristor n’augmente presque pas. Mais atteindre un niveau critique conditionnel — voltage d’enclenchement U sur , des facteurs apparaissent dans le dinistor auquel une forte augmentation des porteurs de charge libres начало dans la jonction du collecteur, qui s’use presque immédiatement лавинный персонаж . Il en résulte un claquage électrique réversible (точка 2 на изображении фигуры). À p — зона соединения коллектора, зона избыточного заряда с положительными зарядами, dans n — регион, напротив, или место накопления электронов.
Une augmentation де-ла-де-ла-носители заряда libres entraîne une chute de la barrière de potentiel aux trois jonctions et l’injection de porteurs de charge start par les jonctions d’emetteur. Le caractère d’avalanche augmente encore, et conduit à la commutation de la jonction collecteur à l’état ouvert. Dans le meme temps, le courant augmente dans toutes les zone du semi-conductor, entraînant une chute de voltage entre la cathode et l’anode, illustrée dans le graphique ci-dessus par un segment marque du chiffre trois. Один момент, le dinistor a une résistance différentielle négative. Sur la Résistance R n la натяжение monte et le semi-conducteur commute.
Après avoir commuté le dispositif à semi-conducteur, la voltage chute au niveau d’un volte . À l’avenir, une augmentation du niveau de voltage ou une diminution de la résistance entraînera une augmentation du courant de sortie, un à un, ainsi que du fonctionnement de la диод lorsqu’elle est directement allumée. Si le niveau de voltage d’alimentation est réduit, la résistance élevée de la jonction du collecteur est restaurée presque Instantanément, le dinistor se ferme, le courant chute fortement .
Tension d’encrenchement U sur , peut être ajusté en introduisant dans l’une quelconque des cupes intermediaires, à côté de la jonction de collecteur, des porteurs de charge mineurs pour celle-ci.
A cet effet, une speciale électrode de commande , alimenté par une source supplémentaire, dont découle la voltage de commande — Control U . Comme on peut le voir clairement sur le graphique, avec une augmentation de la commande U, la voltage d’activation diminue.
Принцип Caractéristiques des Thyristors U SUR Натяжение D’COMTICATION — LE THIRISTOR PASSE à L’ETAT OUVER . Тиристоры Pour de nombreux, l’expression sera vraie U o6p.max . = U allumé
Imax — la valeur de courant maximale допустимый
je me marie — valeur moyenne du courant pour la période U np — Натяжной лоток с тиристорной защитой
Io6p.max — Максимальный обратный компенсатор циркулятора lorsqu’il est appliqué Uo6p.
max , в связи с движением 6 07 90 10 зарядных устройств courant de maintien — la valeur du courant d’anode auquel le thiristor est verrouillé
Pmax — dissipation de puissance maximale
t off — temps de coupure nécessaire pour éteindre le thiristor
Тиристоры verrouillables — классическая конструкция с четырьмя диванами p-n-p-n структура, более высокая по времени, имеет определенное имя характеристики концепции, которая предлагает функции, которые можно контролировать. Grâce à cette action de l’électrode de commande, les tyristors verrouillables peuvent passer non seulement de l’état ouvert à l’etat fermé, mais également de l’état ouvert à l’etat fermé. Pour ce faire, une voltage est appliquée à l’électrode de commande, opposée à celle que le thiristor ouvre précédemment. Pour verrouiller le тиристор сюр l’électrode de commande, une impulsion de courant négative puissante mais de Courte durée suit. Lors de l’utilisation де тиристоров verrouillables, il convient de rappeler que leurs valeurs limites sont inférieures de 30% à celles des thiristors Conventionnels.
Dans l’ingénierie des Circuits, тиристоры verrouillables sont active utilisés comme breakeurs électroniques dans la technologie des convertisseurs et des импульсы.
Противоречие между родителями и четырьмя диванами — тиристорами, не зависящими от структуры пяти диванов.
По своей сути полупроводниковая структура, не способная пропускать воду через два сенсора — а-ля fois de la cathode à l’anode et de l’anode à la катод, et la натяжение двух полярностей est appliquée à l’électrode de commande. Смысл этой собственности в том, что характеристика натяжения триака представляет собой единую форму, симметричную относительно двух осей координат. Vous pouvez en savoir plus sur le fonctionnement du triac à partir du didacticiel vidéo sur le laien ci-dessous.
Принцип действия симистора
Стандартный тиристор с анодом и катодом, электроды симистора, не требующие особых характеристик, автомобильный замок с угловым электродом и фуасом катод.
Par conséquent, le triac est способный de faire passer le courant dans les deux sens. C’est pourquoi il fonctionne très bien данс ле цепей переменного тока.
Схема представляет собой простое объяснение принципа работы симистора, который является регулятором мощности симистора.
Après application d’une voltage à l’une des вылетов с триаком, une voltage alternative est fournie. Une напряжение де Commande négative est Fournie à l’électrode qui commande ле Pont де диоды. Lorsque le seuil d’enclenchement est dépassé, le triac est déverrouillé et le courant circule dans la charge connectée. Au moment où la polarité de la voltage change à l’entrée du triac, celui-ci est verrouillé. Ensuite, l’algorithme est répété.
Плюс le niveau de voltage de commande est élevé, plus le triac se déclenche rapidement et la durée d’impulsion à la charge augmente. Avec une diminution du niveau de voltage de commande, la durée des impulsions sur la charge diminue également. A la sortie du régulateur triac, la voltage sera en dents de scie avec une durée d’impulsion réglable.
Ainsi, en ajustant la voltage de commande, on peut modifier la luminosite d’une ampoule à incandescence ou la température d’une pointe de fer à souder connectée en charge.
Ainsi, le triac est control à la fois par une отрицательное и положительное напряжение. У Soulignons есть преимущества и неудобства.
Преимущества: faible cût, longue durée de vie, pas de contacts et, par consequent, pas d’étincelles et de broutages.
Неудобства: assez sensible à la surchauffe et se monte généralement sur un radiateur. Il ne fonctionne pas aux hautes fréquences, car il n’a pas le temps de passer d’ouvert à fermé. Реагируйте на внешние помехи, вызывающие ложные тревоги.
Удобное обозначение характеристик монтажа симисторов в современных электронных технологиях.
À faible обвинение ou si де суда courants pulsés y circulent, l’installation de triacs peut être réalisée sans dissipateur thermique. Dans tous les autres cas, sa présence est strictement requise.
Тиристорный тиристор, установленный на термальном рассеивателе, с клипсой для монтажа или по отношению к
Извлеките возможность срабатывания тревожных сигналов, вызванных шумом, длинная продолжительность вывода до минимума.
Il est recommandé d’utiliser ип кабель слепой или ип пара торсаде для соединения.
Оптотиристоры, не предназначенные для специальных полупроводников, не имеют характеристической концепции и наличия фотоэлектрической ячейки, которая является управляемым электродом.
Тип триака современный и производитель оптосимисторов. Au вместо d’une électrode de commande, il y a une LED dans le boîtier et la commande est effectuée en modifiant la voltage d’alimentation sur la LED. Lorsqu’un lumineux de retour de puissance frappe, la cellule photoélectrique commute le thirtor en position ouverte. Функция la plus élémentaire d’un opto-triac est qu’il Existe une galvanique complète entre le Circuit de Commande et le Circuit d’almentation. Cela crée un niveau et une fiabilité tout simplement perfects de la concept.
Пищевые прикосновения . L’un des principaux указывает на аффектант ла-требования де-телс-схемы, что является невозможным puissance qu’un тиристор peut dissiper данс-ле-схемы де коммутации.
L’état verrouillé, l’énergie n’est pratiquement pas consommée, car le courant est proche des valeurs nulles. Et à l’état ouvert, la dissipation de puissance est faible en raison des faibles valeurs de voltage.
Dispositifs de seuil — ils mettent en œuvre la Propriété mainle des thirtors — s’ouvrir lorsque la voltage atteint le niveau souhaité. Ceci est utilisé dans les contrôleurs de puissance de Phase и les oscillateurs à Relaxation.
Прерывание подачи и сброс тиристоров не используются. Certes, dans ce cas, les schémas ont besoin d’être affinés.
Dispositifs expérimentaux — ils utilisent la Propriété du d’Avoir tiristor d’avoir ésistance negative, etant in Transtoire mode
Принципы функционирования и свойства транзисторов, схемы на транзисторах |
Динистор является типом полупроводникового диода, относящегося к классу тиристоров. Le dinistor se compose de quatre régions de Conductivité différente et possède trois jonctions pn.
