Тиристор – это отдельный тип переключающих полупроводниковых радиодеталей. Ток в этом случае пропускается только в одну сторону. Они нашли свое широкое использование в различных устройствах, основанных на полупроводниковом эффекте, а также в самых разнообразных токовых преобразователях. Тиристоры используются в регуляторах, частотных преобразователях тока, управляющих схемах синхронных двигателях и других приборах.

Главная задача тиристора – подача силовой при соответствующем сигнале управления. В данной статье будет подробно рассмотрены все особенности строения, какие материалы используются, а также из чего состоят тиристоры. Дополнением служат два видеоролика, а также одна научная статья.

Устройство и 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:

• Тиристор, как и диод, проводит ток в одном направлении, проявляя себя как выпрямитель;
• Тиристор переводится из выключенного состояния во включенное при подаче сигнала на управляющий электрод и, следовательно, как выключатель имеет два устойчивых состояния.
• 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.

Тиристор – это переключающий полупроводниковый прибор, пропускающий ток в одном направлении.

Принцип работы тиристора и его устройство.

Устройство и основные виды

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 иристором 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 также симистором или триаком (от англ. triac). Следует заметить, что вместо симметричных динисторов , часто применяются их интегральные аналоги, обладающие лучшими параметрами.

Таблица основных характеристик тиристоров.

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.

Условное обозначение тиристора на схеме

Вольтамперная характеристика

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)

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.

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

1. Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).
2. Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).
3. Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).
4. Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.
5. Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.
6. Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.
7. Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).
8. Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).
9. Ток управления (IGT).
10. Максимальный ток управления электрода IGM.
11. Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

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.

Как проверить тиристор тестером

Классификация

В зависимости от конструктивных особенностей и свойств тиристоры делят на диодные и триодные.

В диодных тиристорах различают:

• тиристоры, запираемые в обратном направлении;
• проводящие в обратном направлении;
• симметричные.

Триодные тиристоры подразделяют:

• на запираемые в обратном направлении с управлением по аноду или катоду;
• проводящие в обратном направлении с управлением по аноду или катоду;
• симметричные (двунаправленные).

Наиболее распространены динисторы – тиристоры с двумя выводами и тринисторы – приборы с тремя выводами. Кроме того, различают группу включаемых тиристоров.

Тиристорный модуль.

Принцип действия

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора. Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод.

Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания – это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии. После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение.

То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора – он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше. Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно 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 и обычный тиристор.

После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах. 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 от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

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.

Интересно почитать: инструкция как прозвонить транзистор.

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.

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.

Запираемый 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 < Uпр) , 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.

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

Более подробно о тиристорах рассказано в статье Все о тиристорах. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки статьи:

www.elenergi.ru

www.elektrovesti.net

www.my-multi.ru

www.geekmatic.in.ua

www.radioprog.ru

ПолупроводникиЧто такое симистор (триак)

ПолупроводникиВиды и устройство оптронов (оптопар)

Тиристор принцип работы

Что такое тиристор, как работает, типы, применения

Тиристор представляет собой однонаправленное полупроводниковое твердотельное устройство с четырьмя слоями чередующегося материала P и N-типа. 

Он состоит из трех электродов: анода, катода и затвора. 

Анод — это положительный конец, а катод — это отрицательный конец.

Вход контролируют поток тока между анодом и катодом. 

Он используется в электронных устройствах и оборудовании для контроля электроэнергии или тока. Он действует как выпрямитель и может передавать ток только в одном направлении.

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.

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.

Применение тиристора

Тиристор используется в различных применениях, таких как:

• В основном используется в двигателях с переменной скоростью.
• Используется для управления электроприводом высокой мощности.
• Используется в основном в двигателях переменного тока, светильниках, сварочных аппаратах и ​​т. Д.
• Используется в ограничителе тока короткого замыкания и выключателе.
• Быстрая скорость переключения и низкая проводимость возможны в тиристоре ETO.
• Используется в качестве диммеров на телевидении, в кинотеатрах.
• Используется в фотографии для вспышек.
• Может использоваться в охранной сигнализации.
• Используется в регулировании скорости вращения электрического вентилятора.
• Используется в автомобильных зажиганиях.

Режим обратного запирания

Рассказывая о принципе работы триодного тиристора, нельзя не отметить, что оно может работать в разных режимах. При обратном запирании непосредственно к аноду полупроводника приложено отрицательное напряжение по отношению к катодному контакту. Переходы при таком варианте смещены в противоположном направлении.

Существуют факторы, ограничивающие применение подобного режима. Первый из них – это лавинный пробой, а второй – прокол обедненной области. Это объясняется тем, что существенная часть напряжения снижается на одном из переходов. Возникает их смыкание или происходит пробой.

Режим прямого запирания

Принцип работы тиристора в режиме прямого запирания предполагает обратное смещение одного из переходов. Противоположные слои сдвинуты в прямом направлении. Основная часть приложенного напряжения снижается на единичном переходе. Через остальные слои в соприкасающиеся области инжектируются носители, позволяющие уменьшить сопротивление на проводящем элементе. Происходит увеличение проходящего тока. Падение напряжения уменьшается.

Увеличение прямого напряжения приводит к медленному росту электрического тока. В таком режиме полупроводник считается запертым, что связано с повышенным сопротивлением единичного перехода. При некотором показателе напряжения процесс начинает приобретать лавинообразный характер. Прибор переходит во включенное состояние, в нем устанавливается электрический ток, который зависит от источника и сопротивления цепи.

Двухтранзисторная модель

Для объяснения устройства и принципа работы тиристора в режиме прямого запирания применяется двухтранзисторная модель. Данный полупроводниковый прибор можно рассматривать как два совмещенных транзистора с противоположными выводами. Переход в центре используется в качестве коллектора дырок и электронов, которые инжектируются определенными переходами.

Соотношения не изменяются при протекании токов в противоположном направлении. При повышении коэффициента в замкнутой петле происходит лавинообразный процесс, подразумевающий увеличение тока непосредственно через структуру. Электрический ток ограничен лишь сопротивлением наружной цепи.

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Запираемый тринистор с управление по катоду. — Студопедия

В триодном тиристо­ре напряжением включения управляют, подавая дополнительное прямое смеще­ние на один из открытых р-п-переходов. Наиболее распространены ти­ристоры с инжектирующим управляю­щим электродом р-типа или с управ­лением по катоду (рис. 9). Допол­нительное положительное смещение по­дают у них на переход 3, ближайший к катоду; соответственно управляющим электродом служит вывод базы р₂. Это обусловлено тем, что коэффициент пере­дачи тока в узкой базе р₂ близок к еди­нице.

 

Рис. 9. а – незапираемый с управлением по катоду; запираемый с управлением по катоду.

Тиристор, у которого управляющий электрод соединен с п-областью, бли­жайший к аноду, и который переводится в открытое состояние при подаче направляющий электрод отрицательного по отношению к аноду сигнала, называют тиристором с инжектирующим

управляющим электродом n-типа, или управлением по аноду (рис. 10).

Рис. 10. С управлением по аноду.

Рассмотрим работу тиристора с уп­равлением по катоду. Если ток управ­ляющего электрода I_у = 0, характери­стика триодного тиристора совпадает с характеристикой аналогичного диниcтора. При подаче на управляющий электрод положительного напряжения снижается потенциальный барьер перехода 3, возрастает инжекция электронов из эмиттера п₂ и растет коэффициент их передачи А₂ в базе р₂. Приток этих допол­нительных электронов через переход 2 в базу п₁ снижает ее потенциал, вследствие чего увеличиваются инжекция дырок переходом 1 и коэффициент передачи тока А₁. Объемные заряды носителей в областях п₂ и р₂ компенсируют заряды ионов примеси перехода 2 при меньшем напряжении включения. В этом случае анодный ток

I_a=(I₀₂+A₂I_у)/[1-(A₁+A₂)], (3)

где I_у — ток управляющего электрода.

По мере увеличения I_у равенство A₁+А₂=1 реализуется при меньшем анодном напряжении, а ток анода в мо­мент включения тиристора возрастает. Это обусловлено тем, что с ростом I_у для компенсации зарядов ионов перехода 2 необходима меньшая составляющая то­ка, зависящая от анодного напряжения.

Таким образом, триодный тиристор представляет собой управляемый клю­чевой прибор. Изменяя ток I_у, можно управлять процессом перехода тиристо­ра из закрытого состояния в открытое. При достаточно большом значении тока управляющего электрода прямая ветвь вольт-амперной характеристики три­одного тиристора становится аналогич­ной прямой ветви вольт-амперной харак­теристики полупроводникового диода.

После отпирания тиристора управляю­щий электрод теряет свои управляющие свойства. Изменение тока I_у не влияет на анодный ток открытого тиристора, так как его области п₂ и р₂ заполнены неос­новными носителями, обеспечивающими встречную инжекцию переходами 1 и 3. В этом принципиальное отличие незапираемого триодного тиристора от би­полярного транзистора, который выклю­чается при снятии управляющего сигна­ла вследствие прекращения притока но­сителей в базу.

Рис. 11. ВАХ не запираемого тринистора с управление по аноду (а) и запираемый с управлением по катоду(б).

Рис. 12. ВАХ запираемого тринистора с управлением по катоду.

Способы включения и выключения. Для включения тиристоров в цепях по­стоянного тока используют схемы с раз­делительным конденсатором или с им­пульсным трансформатором (рис. 13).

При включении тиристора через конден­сатор С (рис. 13, а) диод VD1 предот­вращает появление отрицательного им­пульса на управляющем электроде при разряде конденсатора. Для ограничения тока до требуемого значения в цепь уп­равляющего электрода включают рези­стор R_огр. Через резистор R_y управ­ляющий электрод связан с катодом при­бора. Трансформатор Т (рис. 13, б) обеспечивает развязку входной цепи ти­ристора от генератора запускающих им­пульсов. Диод VD1 служит для подачи на управляющий электрод импульсов положительной полярности.

Открытый незапираемый тиристор можно запереть, уменьшив его ток до значения, меньшего тока удержания I_уд, — подав обратное напряжение в анодную цепь или разомкнув ее. При работе тиристора в цепи переменного тока он запирается автоматически, когда его ток становится меньше I_уд.

Рис. 13. Схемы включения тринистора с управление по катоду:

а – через конденсатор; б – через импульсный трансформатор.

При работе в цепи постоянного тока для выключения тиристора используют спе­циальные схемы принудительного запи­рания (коммутации) с накопителями энергии — конденсаторами и катушками индуктивности. Схемы коммутации под­разделяют на две группы. В первой группе тиристор запирают током пред­варительно заряженного конденсатора с указанной на рис. 14, а полярностью. Во второй группе (рис. 14, б) обратное напряжение вводится в анодную цепь от заряженного конденсатора С через индуктивную катушку L. Функции клю­ча К, замыкающего цепь конденсатора, выполняет другой тиристор или тран­зистор.

Соответствующие указанным группам примеры практических схем выключения тиристоров, используемых в устройст­вах железнодорожного транспорта.

Рис. 14. Схемы выключения незапираемого тринистора:

а – встречным током; б – обратным напряжением.

Запираемые тиристоры. Тринистор, который может не только открываться, но и закрываться при подаче на уп­равляющий электрод сигналов соответ­ствующей полярности, называют запи­раемым (рис. 15, а).

Для запирания такого тиристора не­обходимо подать в цепь управляющего электрода напряжение U_з противопо­ложной полярности по сравнению с U_от (рис. 15, б). Ток в цепи управляющего электрода вызывает рассасывание заря­дов в базе тиристора. Это ведет к умень­шению токов инжекции через открытый переход и снижению коэффициентов пе­редачи A₁ и A₂, достаточному для запи­рания тринистора. Источник запираю­щего напряжения на управляющем элек­троде должен обеспечить протекание за­пирающего тока I_у.з в течение интерва­ла времени, пока тиристор не начнет за­пираться.

Способность тиристора к запиранию по управляющему электроду характе­ризует импульсный коэффициент запи­рания

В_и=I_а/I_у.з.и (4)

где I_а — основной ток в открытом состоя­нии;

I_у.з.и — импульсный запирающий ток уп­равляющего электрода при опреде­ленном режиме в цепи основных электродов.

Запираемые тиристоры обеспечивают простое отключение нагрузки. Их при­менение позволяет упростить схемы импульсных устройств, используемых на железнодорожном транспорте.

Рис. 15.Схема управления запираемым тринистором (а) и осциллограммы ее входного и выходного напряжений (б).

Триак.

Это пятислойные ключи с п-р-п-р-п-структурой, имеющие один или два управляющих электрода. Преи­мущественное распространение получили приборы с одним управляющим элек­тродом. При подаче сигнала на управляю­щий электрод симметричный тири­стор может включаться как в прямом, так и в обратном направлении.

Структура симметричного триодного тиристора с двуполярным управлением имеет по сравнению с симметричным ди­одным тиристором дополнительную об­ласть п₄, сформированную в слое р₁ (рис. 16).

Рис. 16. Структура триака.

Когда отсутствует управляющий сиг­нал и Е_а<U_вкл, тиристор закрыт. Если на его управляющий электрод подано от­рицательное относительно анода напря­жение, начинается инжекция электронов из области п₄ через открытый переход 5, их диффузия по области р₁ и частичное перемещение в область п₂. Это вызывает снижение потенциала области п₂, отно­сительно р₁ и дополнительный приток дырок через переход 2 в область п₂. Эти дырки диффундируют в п₂ до пе­рехода 3, смещенного в обратном направ­лении, и переносятся его полем в об­ласть р₂. Потенциал ее относительно слоя п₃ повышается. В результате происхо­дит инжекция электронов из области п₃ через переход 4, их диффузия через р₂ и переход в область п₂. Потенциал п₂ снижается, что ведет к дальнейшему рос­ту тока. Этот лавинообразный процесс продолжается до переключения струк­туры в проводящее состояние.

При положительной полярности на­пряжения на управляющем электроде Е_у относительно анода переход 5 закрыт. Однако напряжение Е_у приложено также к области р₁ и способствует смещению пе­рехода 1 в прямом направлении, что вы­зывает приток электронов в область р₁. Часть их проникает в область п₂ и снижает ее потенциал относительно р₁ то ведет к дополнительному притоку дырок из области р₁ в п₂. Так как пере­вод 3 смещен в обратном направлении, дошедшие до него дырки переносятся полем перехода 3 в область р₂. Процесс продолжается до тех пор, пока струк­тура не перейдет в проводящее состоя­ние. Аналогично прибор работает и при противоположной полярности напряже­ния на электродах.

Перспективно применение симметрич­ных триодных тиристоров в преобразо­вателях и регуляторах переменного на­пряжения, а также в качестве бескон­тактных элементов автоматики. Триак заменяет два параллельно включенных тиристора; он требует меньшей защиты от перенапряжений, так как проводит ток в двух направлениях.

Рис. 17. ВАХ триака.

 

Тетродный тиристор.

Это четырехслойные p-n-p-n-приборы, имеющие вы­воды от всех четырех областей структу­ры (рис. 18). Тетродный тиристор можно включать и выключать, изменяя напряжение на его двух управляющих электродах. Это расширяет функцио­нальные возможности прибора по срав­нению с динистором и тринистором.

Рис. 18. Структура тетродного тиристора.

При подаче на вывод n-базы обрат­ного напряжения можно ускорить рас­сасывание в ней носителей и повысить быстродействие тиристорного ключа. Тетродные тиристоры перспективны для использования в схемах сравнения, триг­герах и других устройствах.

Рис. 19. ВАХ тетродного тиристора.

6.6.2.      Способы выключения тиристоров

Выключение тиристора путем уменьшения тока в цепи основ­ных электродов до значения, меньшего удерживающего тока, или путем разрыва цепи основных электродов.

Тиристор будет выключен, т.е. переведен из открытого состояния в закрытое, только после рассасывания неравновесных носителей заряда в базовых областях. Если до окончания процесса выключения вновь подать напряжение между основными электродами тирис­тора, то он окажется во включенном состоянии. Таким образом, для выключения тиристора необходимо некоторое время.

При выключении тиристора путем разрыва цепи основных электродов рассасывание неравновесных носителей заряда про­исходит только в результате рекомбинации. Такой способ выклю­чения применяется, когда время выключения тиристора не влияет на работу той или иной схемы.

Выключение тиристора путем изменения полярности анодного напряжения

Для ускорения процесса рассасывания неравновес­ных носителей заряда, накопленных в базовых областях при прохождении прямого тока через открытый тиристор, необходимо понизить потенциальный барьер коллекторного перехода. Однако коллекторный переход при открытом состоянии тиристора уже был смещен в прямом направлении из-за накопленных неравно­весных носителей заряда в базовых областях и, следовательно, имел малое сопротивление.

Поэтому на долю коллекторного перехода при переключении тиристора на обратное напряжение приходится очень малая часть всего внешнего напряжения. Из-за малого сопротивления тиристора, находящегося еще в открытом состоянии, обратный ток на первом этапе процесса выключе­ния ограничен сопротивлением внешней цепи.

Существенное уменьшение времени выключения даже при не­больших обратных напряжениях удается получить для тиристо­ров, проводящих в обратном направлении. У этих тиристоров оба эмиттерные перехода зашунтированы объемными сопротивле­

ниями прилегающих базовых областей. Поэтому даже небольшое обратное напряжение способствует быстрому рассасыванию накопленных в базовых областях неравновесных носителей.

Выключение тиристора с помощью тока управляющего электрода

Для выключения тиристора необходимо отвести не­равновесные основные носители заряда из базы, у которой имеется управляющий электрод. В то же время основной ток, проходящий через еще открытый тиристор, непрерывно воспол­няет количество неравновесных носителей заряда в базовых об­ластях. Таким образом, значение тока управления, необходи­мого для выключения тиристора, зависит от основного тока через тиристор.

Некоторые тиристоры с большой площадью р-n-переходов невозможно выключить с помощью тока управляющего электрода при больших токах между основными электродами. Объясняется это тем, что при движении носителей заряда к управляющему электроду, например, дырок в тиристоре (рис. 6.14) база тиристора под эмиттерным переходом становится неэквипотенциальной и дальние от управляющего электрода части эмиттерного перехода остаются смещен­ными в прямом направлении. Инжекция электронов из этих частей эмиттерного перехода поддерживает соответствующую часть тиристорной структуры в открытом состоянии.

Таким образом, существуют тиристоры, запираемые и незапираемые по управляющему электроду.

Запираемый (двухоперационный) тиристор – это тиристор, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и, наоборот, при подаче на управляющий электрод сигналов соответствующей полярности.

Но и для за­пираемого тиристора существует максимально допустимый по­стоянный запираемый ток () – наибольшее значение основ­ного тока, до которого допускается запирание тиристора по управляющему электроду. При использовании в мощных устрой­ствах запираемые тиристоры обладают преимуществами перед транзисторами, поскольку тиристоры способны выдерживать значительно большие напряжения в закрытом состоянии.

Тиристор и кремниевый выпрямитель (SCR)

Тиристор и SCR (кремниевый выпрямитель) Конструкция, эксплуатация, характеристики

Что такое тиристор?

Слово « Тиристор » — это греческое слово , что означает « Дверь ».
Тиристор представляет собой четырехпроводниковых слоя или с тремя PN переходами устройства . Он также известен как « SCR » ( Silicon Control Rectifier ).

Термин «тиристор» происходит от слов тиратрон (газожидкостная трубка, которая работает как SCR) и транзистор .
Тиристоры также известны как PN PN Devices . Эти устройства доступны в различных формах и типах, например: однопереходный транзистор (UJT), кремниевый выпрямитель с регулируемым напряжением ( SCR ), триод для переменного тока (TRIAC), DIAC (диод для переменного тока), кремниевый контрольный переключатель (SCS) и т. Д.

Полезно знать :

SCR и тиристоры также известны как фиксирующие устройства .Защелка — это тип переключателя, при однократном закрытии он остается в закрытом положении, пока кто-то не откроет переключатель.

Другими словами, когда переключатель включен, он останется включенным после снятия управляющего сигнала, называемого защелка .

Полупроводниковые приборы, имеющие четыре слоя с механизмом управления, называются тиристорами. Термин тиристор в основном применяется к кремниевому выпрямителю (SCR). Термин получен из тиратрона и транзистора, потому что такое устройство сочетает в себе выпрямление тиратрона и управляющее действие транзисторов.

Тиристоры имеют возможность управления, быстрое реагирование, они очень надежны, потому что они могут работать с большим током и требуют небольшого технического обслуживания. Стоимость производства тиристоров низка и очень эффективна. Тиристоры используются для управления двигателями постоянного / переменного тока. Он также используется для улучшения коэффициента мощности и в качестве коммутационного устройства, а также в линиях электропередачи высокого напряжения постоянного тока.

Тиристоры снизили стоимость разработки приводных систем, переключив внимание с двигателей постоянного тока на переменный ток.Он заменил электромагнитные системы управления. Он способен выдерживать мощность до 4 МВт (2500 А при 1600 В).

Конструкция тиристора (SCR)

Очевидно, что SCR — это выпрямитель (PN) и соединительный транзистор (N-P-N), соединенные вместе для формирования устройства PNPN. Все три вывода взяты из внешних материалов P-типа, известных как анод, вторые из внешнего материала n-типа, известных как катод, и третьи из основания, известного как затвор.

Как указывалось ранее, кремниевый материал используется для производства СКВ из-за его способности выдерживать высокие температуры, высокую теплопроводность и меньшую утечку тока в p-n-переходе.Узлы либо диффузные, либо легированные. Материал, используемый для некоторого p-диффузии, это алюминий.

Материалом для диффузии n является фосфор. Контакт с анодом осуществляется через алюминиевую фольгу через катод и затвор с помощью металлического листа. Гранула PNPN надлежащим образом соединена с вольфрамовыми или молибденовыми пластинами, чтобы придать ей большую механическую прочность и выдерживать большой ток. Одна из пластин очень хорошо припаяна к медной или алюминиевой шпильке, которая имеет резьбу для крепления к радиатору, что приводит к внутренним потерям в окружающей среде.Номинальное напряжение может быть увеличено путем легирования двух внутренних слоев и увеличения их толщины.

Основные операции тиристора (работа SCR)

Все тиристоры имеют схожий, если не одинаковый принцип действия. Поскольку все типы тиристоров имеют одинаковый режим работы, мы будем использовать кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) в качестве примера.

Как упоминалось ранее, тиристор (SCR) представляет собой четырехслойный полупроводник. Он имеет три соединения и терминалы, известные как PNP, а соединения J ₁ , J ₂ и J ₃ .Область р является анодом. N-область является катодом, в то время как внутренний р известен как затвор. Соединение анода с катодом выполнено последовательно с цепью нагрузки.

Устройство остается в состоянии блокировки напряжения до тех пор, пока и на аноде, и на клеммах затвора не будет достаточно положительного напряжения, которое может привести к его включению, иначе оно останется выключенным. Если устройство включено, чтобы вернуть его в состояние блокировки напряжения (выкл.), Сигнал затвора должен быть исключен, а ток анода уменьшен до нуля, так что ток будет течь только в одном направлении.Каждый слой тиристора состоит из носителей заряда.

Эти носители диффундируют, пока не будет создано напряжение, которое противостоит дальнейшей диффузии носителей заряда. Некоторые носители имеют достаточно энергии, чтобы пересечь барьер, создаваемый противоположным электрическим полем на каждом соединении.

Типы 0f Тиристоры

Тиристоры бывают разных типов. Ниже приведены несколько наиболее часто встречающихся устройств, а именно;

1. Кремниевый выпрямитель (SCR)
2. Тиристор с отключенным затвором (GTO) и тиристор с интегрированным затвором (IGCT)
3. Тиристор с управляемым мосом (MCT)
4. Тиристор с статической индукцией (SITh)
5. TRIAC: триод для переменный ток — двунаправленное переключающее устройство, которое содержит две тиристорные структуры с общим контактом затвора.
6. ETO: тиристор отключения эмиттера
7. DIAC: двунаправленное пусковое устройство
8. SIDAC: двунаправленное переключающее устройство. И т.д.

Характеристики тиристоров

Зная, что тиристоры не имеют движущихся частей, они не издают звуков во время работы. Он имеет высокую скорость переключения (из состояния прямой проводимости обратно в состояние без проводимости, то есть в состояние прямой блокировки). Это низкая стоимость обслуживания, маленький размер и небольшой вес.Тиристор может эксплуатироваться в течение очень долгого времени без возникновения неисправности, он также способен выдерживать большой ток.

Кремниевый выпрямитель (SCR)

Как следует из термина, SCR — это управляемый выпрямитель, который сделан из кремниевого полупроводникового материала, который имеет третий вывод, в основном для контроля напряжения. Кремний был выбран для строительства SCR из-за его способности выдерживать как высокую мощность, так и высокую температуру.Режим работы SCR отличается от диодного из-за третьего вывода, известного как затвор, обозначенный K.

Затвор определяет, когда цепь переключается с разомкнутой цепи на короткую замыкание. Устройство сделано из кремния, потому что в кремнии, утечка тока минимальна по сравнению с германием.

Разница между тиристорами и транзисторами

901 301 или 901 еще 1 4014 901 еще 941 4011 901 еще 2 или 4 4 94444 901 , 2 соединительных устройства Высокая надежность Высокая надежность Высокая надежность 5 9

S / №	Тиристоры	Транзисторы
-го уровня 2-х ячеистых устройств
2	Очень быстрая реакция	Быстрая реакция
3	Очень высокая частота	Высокая частота
4	Очень высокая надежность
Очень малое падение напряжения	Малое падение напряжения
6	Очень длительный срок службы	Долгий срок службы
7	Очень малое значение для различной мощности
8	Требуется только небольшой импульс для запуска и после в проводящем стате	Требуется непрерывный поток тока, чтобы оставаться в проводящем стате
9	Очень низкое энергопотребление	Низкое энергопотребление
10	Высокое управление	Низкое управление
11	Очень маленькое время включения и выключения	Очень маленькое время включения и выключения

Применение и использование тиристоров и SCR

Ниже приведены применения SCR. & тиристоры;

• Используется в качестве статического переключателя
• . Он управляет скоростью двигателей постоянного и переменного тока.
• Может использоваться для преобразования переменного тока в постоянный (преобразователи).
• Также может использоваться для преобразования постоянного тока в переменный (инверторы).
• Используется в линиях электропередачи постоянного тока
• Используется в релейном управлении
• Используется в фазовом управлении
• Используется в качестве специального источника питания для электроники и самолетов
• Используется для повышения коэффициента мощности при передаче линии
• Может служить прерывателем постоянного или переменного тока.
• Стабилизированный источник питания
• Зарядные устройства для аккумуляторов
• Органы управления нагревателем
• Двухполупериодный мостовой выпрямитель
• Устройства пожарной безопасности
• Системы управления переменным током полной волны
• Система аварийного освещения
• Защита от перенапряжения
• Органы управления двигателями
• Ультразвуковая очистка
• Ультразвуковая очистка
управление обогревом
• Механические выключатели
• и промышленные системы управления высокой мощности, такие как машины для точечной сварки и сварки швов и т. д.

Вы также можете прочитать:

.

означает в кембриджском словаре английского языка Во многих небольших офисах не было сейфа, а в некоторых даже не было запираемого сейфа . Входов в общие сады очень мало, большая часть доступа через дома, но в верхних квартирах есть доступ через высокие запираемые ворота , для которых ключи есть только у жителей.

Эти примеры взяты из Кембриджского английского корпуса и из источников в Интернете. Любые мнения в примерах не соответствуют мнению редакторов Cambridge Dictionary или издательства Cambridge University Press или его лицензиаров.

Больше примеров Меньше примеров

Кроме того, в некоторых больницах есть другие безопасные помещения, такие как палата или палата на , запираемая на , как часть их интегрированной психиатрической службы.В качестве минимального стандарта для домов по уходу предлагаются одиночные запираемые спальни на , желательно с ванными комнатами, но по крайней мере с соседними ванными комнатами.В результате они рекомендовали, чтобы за исключением запираемых каналов, на кабельных операторов распространялись те же обязательства по вкусу и порядочности, что и у существующих органов вещания.Один из них — это аптечка для детей, и примерно в четверти наших домов с детьми имеется запираемых аптечек на , но обследования показывают, что на самом деле используется гораздо меньшая доля.В результате были предприняты шаги по ограничению доступа: например, защита переходов с помощью запираемых ворот и обеспечение выдачи ключей только авторизованным пользователям.Согласна ли она с тем, что свободный доступ к почте и посетителям даст более свободный доступ к запрещенным веществам и что запираемых спален увеличат вероятность преднамеренного самоповреждения со стороны жителей? ,

определений блокируемых Free Dictionary

блокировок ¹

(lŏk) n.

1. Устройство, управляемое ключом, комбинацией или карточкой-ключом и используемое, как на двери, для удержания, закрытия или закрепления.

2. Участок водного пути, такой как канал, закрытый воротами, в котором транзитные суда поднимаются или опускаются путем повышения или понижения уровня воды в этой секции.

3. Механизм в огнестрельном оружии для взрыва заряда.

4. Блокировка или запутывание элементов или частей.

5.

а. Спорт Удержание в борьбе или самообороне, которое закреплено на части тела противника.

б. Безопасное удержание; контроль: дистрибьютор имеет блокировку на большей части рынка.

c. Конечно вещь; уверенность: его продвижение является замком.

против заблокирован , заблокирован · , замков

v. тр. 1.

a. Чтобы закрепить замок: закройте и заблокируйте ящик.

б. Чтобы закрыть или закрепить с помощью или как с замками: заперли дом.

2. Для ограничения или исключения с помощью или как будто с помощью замка: заперли собаку на ночь; запер преступника в камере.

3. Закрепить на месте так, чтобы движение или побег были невозможны; Держись крепче: корабль был заперт во льду всю зиму.Она чувствовала, что заключила обязывающее соглашение.

4.

а. Для прицеливания и следования (движущейся цели) автоматически: заблокирован вражеский истребитель в прицеле.

б. Чтобы нацелить (оружие или другое устройство) на движущуюся цель, чтобы автоматически следовать за ней: «Пилот заблокировал свой радиолокатор на медленном фрегате» (Эд Магнусон).

5. Крепко сжимать или связывать; переплетаться или сцепляться: заперли руки и ушли.

6. Чтобы связать в тесной борьбе или битве: две собаки были заперты в бою.

7.

а. Оборудовать (водный путь) замками.

б. Пройти (судно) через замок.

8. Инвестировать (средства) таким образом, чтобы их нельзя было легко перевести в наличные.

9. Для организации или обеспечения (процентная ставка) для кредита.

10. Компьютеры

a. Завершить обработку (магнитная лента или диск) таким образом, чтобы запретить доступ к его содержимому.

б. Защищать (файл) от изменений или удаления.

против интр.

1. Закрепление с помощью или как будто с помощью замка: Дверь автоматически закрывается при закрытии.

2. запутаться или заклинить; блокироваться.

3. Чтобы стать жестким или неподвижным: механизм имеет тенденцию блокироваться в холодную погоду.

4. Для прохождения через шлюз или шлюзы в водном пути.

Фразовые глаголы: заблокировать

1. Поместить (объект или людей в нем) в замок.

2. Организовать или обезопасить (что-то), чтобы оно не изменилось или не могло быть отменено.

заблокировать

Удерживать работу от (работников) во время трудового спора.

Идиомы: стопорны

Ввязываться в конфликт.

Стоп губы Сленг

Ввязаться в долгий поцелуй.

замок, склад и ствол

В наибольшей или наиболее полной степени; целиком: поместье, которое было продано с лота, со склада и в бочке.

под замком и ключом

Надежно заблокирован.

---

[среднеанглийский лок, от древнеанглийского loc, болт, бар .]

---

lock’a · ble прил.

---

замок ²

(lŏk) n. 1.

a. длина или локон волос; локоть

б. часто прядей Волосы на голове.

2. Маленький пучок или пучок шерсти или хлопка.

---

[средний английский, лок , из древнеанглийского loc, locc.]

.

вещей, помеченных как «Lockable» — Thingiverse

тиски от bboggess 14 ноября 2017 г. 392 356 19 Фишки для покера с замком 2ROBOTGUY 8 ноября 2010 ,