Contacte  

Principiul de funcționare al unei diagrame tiristoare. Control tiristor, principiu de funcționare. Funcționarea sa implică prezența a două faze stabile

Tiristoarele sunt în stare solidă dispozitive electronice, având de mare viteză comutarea Aceste dispozitive pot fi folosite pentru a controla toate tipurile de componente electronice de putere redusă. Cu toate acestea, împreună cu electronicele de putere redusă, echipamentele de putere sunt controlate cu succes folosind tiristoare. Să luăm în considerare circuitele clasice pentru conectarea unui tiristor pentru a controla sarcini destul de mari, de exemplu, lămpi electrice, motoare electrice, încălzitoare electrice etc.

Trecerea semiconductorului în starea deschisă este posibilă prin aplicarea unui mic impuls de curent de pornire la electrodul de control U.

Când tiristorul trece curentul de sarcină în direcția înainte, electrodul anod A este pozitiv față de electrodul catod K, din punctul de vedere al prinderii regenerative.

De obicei, impulsul de declanșare pentru electrodul Y ar trebui să aibă o durată de câteva microsecunde. Cu toate acestea, cu cât pulsul este mai lung, cu atât mai rapid are loc defalcarea internă a avalanșei. Timpul de deschidere al tranziției crește și el. Dar curentul maxim de poartă nu trebuie depășit.


Schema 1: KN1, KN2 - butoane fara fixare; L1 - sarcina sub forma unei lampi incandescente 100 W; R1, R2 - rezistențe constante 470 Ohm și 1 kOhm

Acest circuit simplu comutatorul pornit/oprit este folosit pentru a controla o lampă cu incandescență. Între timp, circuitul poate fi folosit ca întrerupător pentru un motor electric, un încălzitor sau orice altă sarcină concepută pentru a fi alimentată cu tensiune constantă.

Aici tiristorul are o stare de tranziție polarizată înainte și este comutat în mod scurt-circuit butonul normal deschis KH1.

Acest buton conectează electrodul de control U la sursa de alimentare prin rezistența R1. Dacă valoarea lui R1 este setată prea mare în raport cu tensiunea de alimentare, dispozitivul nu va funcționa.

Trebuie doar să apăsați butonul KH1, tiristorul trece în starea de conductor direct și rămâne în această stare indiferent de poziția ulterioară a butonului KH1. În acest caz, componenta curentă a sarcinii prezintă o valoare mai mare decât curentul de fixare al tiristorului.

Avantajele și dezavantajele utilizării unui tiristor

Unul dintre principalele avantaje ale utilizării acestor semiconductori ca comutator este câștigul de curent foarte mare. Un tiristor este un dispozitiv care este de fapt controlat de curent.

Rezistorul catod R2 este de obicei inclus pentru a reduce sensibilitatea electrodului Y și a crește capacitățile raportului tensiune-curent, ceea ce previne funcționarea falsă a dispozitivului.

Când tiristorul se blochează și rămâne în starea „pornit”, această stare poate fi resetată doar prin întreruperea alimentării cu energie sau prin reducerea curentului anodului la valoarea de menținere inferioară.

Prin urmare, este logic să folosiți butonul normal închis KH2 pentru a deschide circuitul, reducând curentul care curge prin tiristor la zero, determinând dispozitivul să intre în starea „oprit”.

Cu toate acestea, schema are și un dezavantaj. Comutatorul mecanic normal închis KH2 trebuie să fie suficient de puternic pentru a se potrivi cu puterea întregului circuit.

În principiu, se poate înlocui pur și simplu semiconductorul cu un comutator mecanic de mare putere. O modalitate de a depăși problema de putere este conectarea unui comutator în paralel cu tiristorul.


Schema 2: KN1, KN2 - butoane fara fixare; L1 - lampă incandescentă 100 W; R1, R2 - rezistențe constante 470 Ohm și 1 kOhm

Finalizarea circuitului - pornirea unui comutator normal deschis putere redusă paralel tranziția A-K, dă următorul efect:

  • activarea KH2 creează un „scurtcircuit” între electrozii A și K,
  • Curentul de strângere scade la o valoare minimă,
  • Dispozitivul intră în starea „oprit”.

Tiristor în circuitul de curent alternativ

Când este conectat la o sursă de curent alternativ, tiristorul funcționează ușor diferit. Acest lucru se datorează modificării periodice a polarității tensiunii alternative.

Prin urmare, aplicarea în circuitele de alimentare tensiune alternativă va avea ca rezultat automat o stare de tranziție inversă. Adică, în jumătatea fiecărui ciclu, dispozitivul va fi în starea „oprit”.

Pentru varianta cu tensiune alternativă, circuitul de declanșare a tiristorului este similar cu circuitul cu alimentare cu tensiune constantă. Diferența este nesemnificativă - absența unui comutator suplimentar KH2 și adăugarea diodei D1.

Datorită diodei D1, polarizarea inversă față de electrodul de control U este împiedicată.

În timpul semiciclului pozitiv al formei de undă sinusoidală, dispozitivul este polarizat înainte, dar când comutatorul KN1 este oprit, tiristorului este furnizat curent de poartă zero și dispozitivul rămâne „oprit”.

În semiciclul negativ, dispozitivul primește o polarizare inversă și va rămâne, de asemenea, „oprit”, indiferent de starea comutatorului KH1.


Schema 3: KN1 - comutator de blocare; D1 - diodă de orice tip înaltă tensiune; R1, R2 - rezistențe constante 180 Ohm și 1 kOhm, L1 - lampă incandescentă 100 W

Dacă comutatorul KH1 este închis, la începutul fiecărui semiciclu pozitiv, semiconductorul va rămâne complet „oprit”.

Dar, ca urmare a obținerii unei tensiuni de declanșare pozitive suficiente (creșterea curentului de control) pe electrodul Y, tiristorul va trece în starea „pornit”.

Blocarea stării de reținere rămâne stabilă în timpul semiciclului pozitiv și este resetat automat când se termină semiciclul pozitiv. Evident, pentru că aici curentul anodului scade sub valoarea curentă.

În timpul următorului semiciclu negativ, dispozitivul va fi complet „oprit” până la următorul semiciclu pozitiv. Apoi procesul se repetă din nou.

Se pare că sarcina are doar jumătate din puterea disponibilă de la sursa de alimentare. Tiristorul acționează ca și conduce curentul alternativ numai în timpul semiciclurilor pozitive, când joncțiunea este polarizată înainte.

Control pe jumătate de val

Controlul fazei tiristoarelor este cea mai comună formă de control al puterii AC.

Mai jos este prezentat un exemplu de circuit de control al fazei de bază. Aici tensiunea porții tiristoarelor este generată de circuitul R1C1 prin dioda de declanșare D1.

În timpul semiciclului pozitiv, când joncțiunea este polarizată direct, condensatorul C1 este încărcat prin rezistorul R1 de tensiunea de alimentare a circuitului.

Electrodul de control Y este activat numai atunci când nivelul de tensiune din punctul „x” face ca dioda D1 să funcționeze. Condensatorul C1 este descărcat la electrodul de control U, punând dispozitivul în starea „pornit”.

Durata jumătății pozitive a ciclului, când conducția se deschide, este controlată de constanta de timp a lanțului R1C1, specificată de rezistența variabilă R1.


Schema 4: KN1 - comutator de blocare; R1— rezistor variabil 1 kOhm; C1 - condensator 0,1 μF; D1 - orice diodă pentru înaltă tensiune; L1 - lampă incandescentă 100 W; P - conductivitate sinusoid

Creșterea valorii lui R1 determină o întârziere a tensiunii de declanșare aplicată electrodului de control a tiristorului, care la rândul său determină o întârziere a timpului de conducere al dispozitivului.

Ca rezultat, proporția semiciclului pe care o conduce dispozitivul poate fi ajustată în intervalul 0 -180º. Aceasta înseamnă că jumătate din puterea disipată de sarcină (lampă) poate fi reglată.

Există multe modalități de a obține controlul cu val complet al tiristoarelor. De exemplu, puteți include un semiconductor într-un circuit redresor cu punte de diodă. Această metodă transformă cu ușurință componenta alternativă într-un curent tiristor unidirecțional.

Cu toate acestea, o metodă mai comună este utilizarea a două tiristoare conectate în paralel invers.

Cea mai practică abordare pare să fie utilizarea unui triac. Acest semiconductor permite tranziția în ambele direcții, făcând triac-urile mai potrivite pentru circuitele de comutare AC.

Dispunerea tehnică completă a tiristorului

tiristoare

I. Scop

Tiristoarele sunt dispozitive semiconductoare cu trei (sau mai multe) r-p-tranzitii destinate utilizarii ca intrerupatoare electronice in circuite de comutare a curentilor electrici. Ele comută circuitele electrice, reglează tensiunea și transformă curentul continuu în curent alternativ. În proiectare și principiu de funcționare, este foarte asemănător cu o diodă semiconductoare, dar spre deosebire de aceasta, tiristorul este controlat.

Natura „cheie” a acțiunii trinistorului îi permite să fie utilizat pentru comutarea circuitelor electrice în care anterior doar releele electromagnetice serveau în acest scop. Comutatoarele semiconductoare sunt mai ușoare, mai compacte și de multe ori mai fiabile în funcționare decât releele electromagnetice cu contacte închise mecanic. Spre deosebire de astfel de relee, ele comută la o viteză foarte mare - de sute și mii de ori pe secundă și, dacă este necesar - chiar mai rapid. SCR-urile sunt utilizate în echipamentele electrice moderne de comunicații, în sistemele de telecomandă de mare viteză, în calculatoare și în dispozitivele energetice.

II. Clasificare

În funcție de caracteristicile și proprietățile lor de proiectare, tiristoarele sunt împărțite în diodă și triodă. ÎN diodă tiristoarele se disting:

    tiristoare, blocabile în sens opus;

    conductiv în sens opus;

    simetric.

Triodă tiristoarele sunt împărțite în:

    blocabil în sens invers cu control anod sau catod;

    conducere în sens opus cu control la anod sau catod;

    simetric (bidirectional).

Cele mai comune dinistorii sunt tiristoarele cu două terminale, iar tiristoarele sunt dispozitive cu trei terminale. În plus, se distinge un grup de tiristoare comutate.

Cele mai simple tiristoare cu diodă inversă sunt de obicei fabricate din siliciu și conțin patru alternante p-Şi p- zona (Fig. 2.2). Regiune r 1 în care curge curent din circuitul extern se numește anod , regiune n 2 – catod ; regiune n 1 , r 2 – bazele .

Fig.2.2. Structura tiristorului.

III. Principiul de funcționare

Dacă la anod r 1 conectați plusul sursei de tensiune și la catod n 2 – minus, apoi tranziții P 1 Şi P 3 va fi deschis, iar tranziția P 2 – închis. Se numește joncțiune de colector.

De când colecționarul r-p- joncțiunea este polarizată în direcția opusă, apoi până la o anumită valoare a tensiunii aproape tot ce este aplicat cade peste ea. O astfel de structură poate fi reprezentată cu ușurință sub forma a doi tranzistori cu conductivitate electrică diferită, conectați unul la altul, așa cum se arată în Fig. 2.3, a, b.

a) b)

Orez. 2.3. Structura (a) și circuitul unui echivalent cu doi tranzistori al unui tiristor (b).

Curentul circuitului este determinat de curentul de joncțiune a colectorului P 2 . Depinde cu siguranță de fluxul de găuri
de la emițătorul tranzistorului r-p-r- tipul și fluxul de electroni
de la emițătorul tranzistorului n-r-n- tip, precum și din curent invers r-p-tranziţie.

De la tranziții P 1 Şi P 3 sunt deplasate în direcția înainte, din care purtătorii de sarcină sunt injectați în regiunea de bază: găuri din regiune r 1 , electroni – din regiune n 2 . Acești purtători de sarcină, difuzând în regiunile bazelor n 1 , p 2 , se apropie de joncțiunea colectorului și sunt aruncați prin câmpul său r-p-tranziţie. Găuri injectate din r 1 -regiuni, si electroni din n 2 deplasându-se prin pasaj P 2 în direcții opuse, creând un curent comun eu.

La valori scăzute ale tensiunii externe, practic totul scade la joncțiunea colectorului P 2 . Prin urmare, la tranziții P 1 ,P 3 având rezistență scăzută, se aplică o mică diferență de potențial și injecția purtătorilor de sarcină este mică. În acest caz curentul eu mic și egal cu curentul invers prin joncțiune P 2. Pe măsură ce tensiunea externă crește, curentul din circuit se modifică ușor la început. Cu o creștere suplimentară a tensiunii, pe măsură ce lățimea de tranziție crește P 2 , purtătorii de sarcină formați ca urmare a ionizării prin impact încep să joace un rol din ce în ce mai important. La o anumită tensiune, purtătorii de sarcină accelerează atât de mult încât atunci când se ciocnesc cu atomii din regiune r-p-tranziţiile le ionizează, determinând o multiplicare avalanşă a purtătorilor de sarcină.

Găurile formate în acest caz, sub influența câmpului electric, se deplasează în regiune r 2 , iar electronii merg în regiune n 1 . Curent prin joncțiune P 2 crește, iar rezistența și scăderea tensiunii pe el scad. Aceasta duce la o creștere a tensiunii aplicate joncțiunilor P 1 , P 3 , și o creștere a injecției prin acestea, ceea ce determină o creștere suplimentară a curentului de colector și o creștere a curenților de injecție. Procesul decurge ca o avalanșă și rezistența la tranziție P 2 devine mic.

Purtătorii de sarcină care apar în zone datorită injecției și înmulțirii avalanșei duc la o scădere a rezistenței tuturor zonelor tiristorului, iar căderea de tensiune pe dispozitiv devine nesemnificativă. Pe caracteristica curent-tensiune, acest proces corespunde secțiunii 2 cu o rezistență diferențială negativă (Fig. 2.4). După comutare, caracteristica curent-tensiune este similară cu ramura caracteristicii unei diode polarizate în direcția înainte (secțiunea 3). Secțiunea 1 corespunde stării închise a tiristorului.

Tiristorul este oprit prin reducerea tensiunii sursei externe la o valoare la care curentul
Mai puțin (secțiunea 3).

Orez. 2.4. Caracteristica curent-tensiune a dinistorului

Dacă conectați o diodă în paralel cu un tiristor care se deschide când tensiunea este inversată, obțineți un tiristor care conduce în direcția opusă.

Tiristoare cu triodă (Fig. 2.5, O) diferă de diode prin aceea că una dintre baze are un terminal extern, care se numește electrod de control .

Orez. 2.5. tiristor triodă:

Schimbând curentul, puteți modifica tensiunea la care comută tiristorul și, astfel, puteți controla momentul în care se pornește.

Pentru a bloca tiristorul, trebuie fie să reduceți curentul de funcționare la valoare
prin reducerea tensiunii de alimentare la valoarea , sau setați un impuls de curent de polaritate opusă în circuitul electrodului de control.

Procesul de pornire și oprire a tiristorului este explicat în Fig. 2.5, V. Dacă este conectat la acesta printr-un rezistor R tensiune aplicată U 1 iar curentul din circuitul electrodului de control este zero, apoi tiristorul este blocat. Punctul de operare este pe poziție O. Pe măsură ce curentul electrodului de control crește, punctul de operare se deplasează de-a lungul liniei de sarcină 1. Când curentul electrodului de control atinge valoarea eu y 1 , tiristorul se va porni și punctul său de funcționare se va deplasa la punct b. Pentru a opri ( eu y= 0) este necesară reducerea tensiunii de alimentare la valoarea
. În acest caz, punctul de operare de la b 1 va merge la O 2 iar când tensiunea este restabilită - până la punct O.

De asemenea, puteți opri tiristorul aplicând o tensiune de polaritate opusă electrodului de control și creând un curent direcționat opus în circuitul său.

Dezavantajul acestei conexiuni este valoarea mare a curentului invers al electrodului de control, care se apropie de valoarea curentului de comutare al tiristorului. Se numește raportul dintre amplitudinea curentului tiristor și amplitudinea impulsului curentului de comutare al electrodului de control coeficient de blocare :
. Caracterizează eficiența pornirii unui tiristor folosind un electrod de control. Într-o serie de evoluții

Deseori se numesc tiristoare cu raport de oprire crescut comutabil sau blocabil.

IV. Parametrii de bază ai tiristoarelor


Denumirile tiristoarelor în conformitate cu GOST 10862 - 72 constau din șase elemente. Primul element este litera K, indicând materialul sursă al semiconductorului; a doua este litera N pentru tiristoarele cu diode și U pentru cele cu triodă; al treilea este un număr care determină scopul dispozitivului; al patrulea și al cincilea – numărul de serie al dezvoltării; al șaselea – o scrisoare care definește tehnologia de fabricație, de exemplu KU201A, KN102I etc.

tiristor. Dispozitiv, scop.

Un tiristor este un dispozitiv semiconductor controlat cu trei electrozi cu trei p–n-tranzitii, avand doua stari stabile de echilibru electric: inchis si deschis.

Tiristorul combină funcțiile unui redresor, comutator și amplificator. Este adesea folosit ca regulator, în principal atunci când circuitul este alimentat de tensiune alternativă. Următoarele puncte dezvăluie cele trei proprietăți principale ale unui tiristor:

1 Un tiristor, ca o diodă, conduce curentul într-o direcție, acționând ca un redresor;

2 Tiristorul este comutat din starea oprit în starea pornit atunci când un semnal este aplicat electrodului de control și, prin urmare, ca un comutator, are două stări stabile.

3 curentul de control necesar pentru a transfera tiristorul din starea „închis” în starea „deschisă” este semnificativ mai mic (câțiva miliamperi) cu un curent de funcționare de câțiva amperi și chiar de câteva zeci de amperi. În consecință, tiristorul are proprietățile unui amplificator de curent;

Design și principalele tipuri de tiristoare

Orez. 1. Circuite tiristoare: a) Cu patru straturi de bază p-n-p-n-structura b) Diodă tiristor c) Triodă tiristor.

Diagrama de bază a structurii tiristorului este prezentată în Fig. 1. Este o structură semiconductoare cu patru straturi p-n-p-n, conținând trei conectate în serie p-n-tranzitie J1, J2, J3. Contact cu extern p-stratul se numeste anod, spre exterior n-strat - catod. În general p-n-p-n-dispozitivul poate avea pana la doi electrozi de control (baze) conectati la straturile interne. Prin aplicarea unui semnal la electrodul de control, tiristorul este controlat (starea lui se schimbă). Se numește un dispozitiv fără electrozi de control tiristor de diodă sau dinistor. Astfel de dispozitive sunt controlate de tensiunea aplicată între electrozii principali. Se numește un dispozitiv cu un electrod de control tiristor triodă sau SCR(uneori doar un tiristor, deși acest lucru nu este în întregime corect). În funcție de stratul semiconductorului la care este conectat electrodul de control, SCR-urile pot fi controlate prin anod și catod. Acestea din urmă sunt cele mai comune.

Dispozitivele descrise mai sus vin în două variante: cele care trec curent într-o singură direcție (de la anod la catod) și cele care trec curent în ambele sensuri. În acest din urmă caz, sunt apelate dispozitivele corespunzătoare simetric(deoarece caracteristicile lor curent-tensiune sunt simetrice) și au de obicei o structură semiconductoare cu cinci straturi. SCR simetric numit si triac sau triac(din engleza triac). Trebuie remarcat faptul că în loc de dinistori simetrici, sunt adesea folosiți analogii lor integrali, care au parametri mai buni.



Tiristoarele cu electrod de control sunt împărțite în blocabile și neblocabile. Tiristoarele neblocabile, după cum sugerează și numele, nu pot fi comutate în starea oprită folosind un semnal aplicat electrodului de control. Astfel de tiristoare se opresc atunci când curentul care trece prin ele devine mai mic decât curentul de reținere. În practică, acest lucru are loc de obicei la sfârșitul semi-undă a tensiunii de rețea.

Caracteristica curent-tensiune a unui tiristor

Orez. 2. Caracteristica curent-tensiune a tiristorului

O caracteristică tipică curent-tensiune a unui tiristor care conduce într-o singură direcție (cu sau fără electrozi de control) este prezentată în Fig. 2. Are mai multe secțiuni:

· Intre punctele 0 si (Vо,IL) se afla o sectiune corespunzatoare rezistentei mari a aparatului - blocare directa (ramura inferioara).

· În punctul Vvo tiristorul este pornit (punctul în care dinistorul trece în starea pornit).

· Între punctele (Vvo, IL) și (Vн,In) există o secțiune cu rezistență diferențială negativă - o regiune instabilă de trecere la starea de pornire. Când o diferență de potențial între anodul și catodul unui tiristor cu polaritate directă este aplicată mai mare decât Vno, tiristorul este deblocat (efectul dinistor).

· Secțiunea din punctul cu coordonatele (Vн,In) și mai sus corespunde stării deschise (conducție directă)

· Graficul prezintă caracteristicile curent-tensiune cu diferiți curenți de control (curenți pe electrodul de control al tiristorului) IG (IG=0; IG>0; IG>>0), iar cu cât curentul IG este mai mare, cu atât tensiunea este mai mică Vbo tiristorul trece la starea conductoare

· Linia punctată indică așa-numitul. „curent de pornire de redresare” (IG>>0), la care tiristorul intră într-o stare conductivă la o tensiune minimă anod-catod. Pentru a transfera tiristorul înapoi într-o stare neconductivă, este necesar să se reducă curentul din circuitul anod-catod sub curentul de pornire a redresării.

· Secțiunea dintre 0 și Vbr descrie modul de blocare inversă a dispozitivului.

Caracteristica curent-tensiune a tiristoarelor simetrice diferă de cea prezentată în Fig. 2 prin aceea că curba din al treilea sfert al graficului repetă secțiunile 0-3 simetric față de origine.

Pe baza tipului de neliniaritate a caracteristicii curent-tensiune, tiristorul este clasificat ca un dispozitiv S.

Bună seara habr. Să vorbim despre un astfel de dispozitiv ca un tiristor. Un tiristor este un dispozitiv semiconductor bistabil având trei sau mai multe joncțiuni de redresare care interacționează. Din punct de vedere al funcționalității, acestea pot fi clasificate ca chei electronice. Dar există o caracteristică în tiristor: nu poate intra în stare închisă, spre deosebire de o cheie obișnuită. Prin urmare, de obicei poate fi găsit sub nume - nu cheie complet gestionată.

Figura prezintă o vedere tipică a unui tiristor. Este format din patru tipuri alternative de conductivitate electrică a regiunilor semiconductoare și are trei terminale: anod, catod și electrod de control.
Anodul este în contact cu stratul p exterior, catodul este în contact cu stratul n exterior.
Reîmprospătează-ți memoria joncțiune p-n Poate .

Clasificare

În funcție de numărul de pini, poate fi derivată o clasificare a tiristoarelor. În esență, totul este foarte simplu: un tiristor cu două terminale se numește dinistor (în consecință, are doar un anod și un catod). Tiristoarele cu trei și patru terminale se numesc triodă sau tetrodă. Există, de asemenea, tiristoare cu un număr mare de regiuni semiconductoare alternante. Unul dintre cele mai interesante este un tiristor simetric (triac), care pornește la orice polaritate de tensiune.

Principiul de funcționare



De obicei, un tiristor este reprezentat ca doi tranzistori conectați unul la celălalt, fiecare dintre acestea funcționând în mod activ.

În legătură cu acest model, regiunile exterioare pot fi numite emițător, iar joncțiunea centrală poate fi numită colector.
Pentru a înțelege cum funcționează un tiristor, ar trebui să vă uitați la caracteristica curent-tensiune.


O mică tensiune pozitivă este aplicată anodului tiristorului. Joncțiunile emițătorului sunt conectate în direcția înainte, iar joncțiunile colectoarelor în direcția inversă. (în esență toată tensiunea va fi pe ea). Secțiunea de la zero la unu pe caracteristica curent-tensiune va fi aproximativ similară cu ramura inversă a caracteristicii diodei. Acest mod poate fi numit modul de stare a tiristorului închis.
Pe măsură ce tensiunea anodului crește, purtătorii majoritari sunt injectați în regiunea de bază, acumulând astfel electroni și găuri, ceea ce este echivalent cu diferența de potențial la joncțiunea colectorului. Pe măsură ce curentul prin tiristor crește, tensiunea la joncțiunea colectorului va începe să scadă. Și când scade la o anumită valoare, tiristorul nostru va intra într-o stare de rezistență diferențială negativă (secțiunea 1-2 din figură).
După aceasta, toate cele trei tranziții se vor deplasa în direcția înainte, transferând astfel tiristorul în starea deschisă (secțiunea 2-3 din figură).
Tiristorul va rămâne în stare deschisă atâta timp cât joncțiunea colectorului este polarizat în direcția înainte. Dacă curentul tiristorului este redus, atunci, ca rezultat al recombinării, numărul de purtători neechilibrați din zonele de bază iar joncțiunea colectorului va fi polarizat în direcția opusă și tiristorul va intra în starea închisă.
Când tiristorul este pornit invers, caracteristica curent-tensiune va fi similară cu cea a două diode conectate în serie. Tensiunea inversă va fi limitată în acest caz de tensiunea de avarie.

Parametrii generali ai tiristoarelor

1. Tensiunea de pornire- aceasta este tensiunea anodică minimă la care tiristorul intră în starea de pornire.
2. Tensiune directă este căderea de tensiune directă la curentul anodic maxim.
3. Tensiune inversă- aceasta este tensiunea maximă admisă pe tiristor în stare închisă.
4. Curent direct maxim admisibil- acesta este curentul maxim în stare deschisă.
5. Curent invers- curent la tensiune inversă maximă.
6. Curentul maxim de control al electrodului
7. Timp de întârziere pornire/oprire
8. Puterea disipată maximă admisă

Concluzie

Astfel, există un feedback pozitiv de curent în tiristor - o creștere a curentului printr-o joncțiune a emițătorului duce la o creștere a curentului printr-o altă joncțiune a emițătorului.
Un tiristor nu este un comutator de control complet. Adică, după ce a trecut la o stare deschisă, rămâne în ea chiar dacă nu mai trimiteți un semnal către tranziția de control, dacă este furnizat un curent peste o anumită valoare, adică curentul de menținere.

Un tiristor este un dispozitiv semiconductor conceput să funcționeze ca o cheie. Are trei electrozi și o structură p-n-p-n de patru straturi de semiconductor. Electrozii sunt denumiți anod, catod și electrod de control. Structura p-n-p-n este similară din punct de vedere funcțional cu un rezistor neliniar, care este capabil să accepte două stări:

  • cu rezistență foarte mare, oprit;
  • cu rezistență foarte scăzută, pornit.

Specie

Tiristorul pornit menține o tensiune de aproximativ unul sau mai mulți volți, care crește ușor odată cu creșterea curentului care trece prin el. În funcție de tipul de curent și tensiune aplicat circuitului electric cu un tiristor, acesta utilizează una dintre cele trei varietăți moderne ale acestor dispozitive semiconductoare. Pe DC lucru:

  • tiristoare comutabile;
  • trei tipuri de tiristoare de oprire, denumite

Triacurile funcționează pe curent alternativ și continuu. Toate aceste tiristoare conțin un electrod de control și alți doi electrozi prin care circulă curentul de sarcină. Pentru SCR și tiristoare de oprire, acestea sunt anodul și catodul pentru triac, denumirea acestor electrozi este determinată de determinarea corectă a proprietăților semnalului de control furnizat electrodului de control.

Prezența în tiristor structuri p-n-p-n vă permite să-l împărțiți condiționat în două zone, fiecare dintre acestea fiind un tranzistor bipolar cu conductivitate corespunzătoare. Astfel, acești tranzistori interconectați sunt echivalentul unui tiristor, așa cum se arată în diagrama din stânga. SCR-urile au fost primele care au apărut pe piață.

Proprietăți și caracteristici

În esență, acesta este un analog al unui releu cu autoblocare cu un contact normal deschis, al cărui rol este jucat de o structură semiconductoare situată între anod și catod. Diferența față de un releu este că acest dispozitiv semiconductor poate avea mai multe metode de comutare. Toate aceste metode sunt explicate prin echivalentul tranzistorului al SCR.

Două tranzistoare echivalente sunt acoperite de feedback pozitiv. Îmbunătățește foarte mult orice schimbare de curent în joncțiunile lor semiconductoare. Prin urmare, există mai multe tipuri de influență asupra electrozilor tiristorului pentru a-l porni și opri. Primele două metode vă permit să porniți anodul.

  • Dacă tensiunea la anod este crescută, la o anumită valoare, efectele defalcării incipiente a structurilor semiconductoare ale tranzistoarelor vor începe să afecteze. Curentul inițial care apare va fi amplificat într-o manieră asemănătoare unei avalanșe prin feedback pozitiv și ambii tranzistori se vor porni.
  • Cu o creștere suficient de rapidă a tensiunii la anod, apare o sarcină între capacitățile interelectrodului, care sunt prezente în orice componente electronice. În același timp, în electrozi apar curenți de încărcare ai acestor condensatori, care sunt preluați de feedback pozitiv și totul se termină cu pornirea SCR-ului.

Dacă modificările de tensiune enumerate mai sus sunt absente, comutarea are loc de obicei cu un curent de bază echivalent tranzistor npn. Puteți opri tiristorul într-unul din două moduri, care devin clare și datorită interacțiunii tranzistoarelor echivalente. Feedback-ul pozitiv din ele operează pornind de la anumite valori ale curenților care curg în structura p-n-p-n. Dacă valoarea curentă este mai mică decât aceste valori, feedback-ul pozitiv va funcționa pentru a dispărea rapid curenții.

O altă metodă de oprire este utilizarea întreruperii pozitive feedback un impuls de tensiune care schimbă polaritatea la anod și catod. Cu acest efect, direcția curenților dintre electrozi se schimbă în sens opus și tiristorul se oprește. Deoarece materialele semiconductoare sunt caracterizate de fenomenul efectului fotoelectric, există foto- și optotiristoare, în care pornirea poate fi cauzată de iluminarea fie a ferestrei de recepție, fie a LED-ului din corpul acestui dispozitiv semiconductor.

Există, de asemenea, așa-numitele dinistori (tiristoare necontrolate). Aceste dispozitive semiconductoare nu au un electrod de control prin proiectare. La bază, este un tiristor cu un terminal lipsă. Prin urmare, starea lor depinde doar de tensiunea anodului și catodului și nu pot fi pornite printr-un semnal de control. În caz contrar, procesele din ele sunt similare cu tiristoarele convenționale. Același lucru se aplică triac-urilor, care sunt în esență două tiristoare conectate în paralel. Prin urmare, ele sunt utilizate pentru a controla curentul alternativ fără diode suplimentare.

Tiristoare blocabile

Dacă fabricați zone ale structurii p-n-p-n în apropierea bazelor tranzistoarelor echivalente într-un anumit mod, puteți obține controlabilitatea completă a tiristorului de la electrodul de control. Acest design al structurii p-n-p-n este prezentat în imaginea din stânga. Un astfel de tiristor poate fi pornit și oprit cu semnale adecvate în orice moment, trimițându-le la electrodul de control. Alte metode de comutare aplicate tiristoarelor sunt, de asemenea, potrivite pentru tiristoarele de oprire.

Cu toate acestea, aceste metode nu se aplică acestor metode dispozitive semiconductoare. Dimpotrivă, ele sunt excluse de anumite soluții de circuit. Scopul este de a obține pornire și oprire fiabilă folosind doar electrodul de control. Acest lucru este necesar pentru utilizarea unor astfel de tiristoare în invertoare puternice de înaltă frecvență. GTO-urile funcționează la frecvențe de până la 300 Hertz, iar IGCT-urile sunt capabile de mult mai multe frecvente inalte, ajungând la 2 kHz. Curenții nominali pot fi de câteva mii de amperi, iar tensiunile pot fi de câțiva kilovolți.

O comparație a diferitelor tiristoare este dată în tabelul de mai jos.

Tip de tiristor Avantaje Defecte Unde este folosit?
SCR Tensiune minimă în starea de pornire la curenți și suprasarcini maxime. Cel mai de încredere dintre toate. Scalabilitate bună a circuitelor datorită funcționării în comun a mai multor tiristoare conectate fie în paralel, fie în serie Nu există nicio posibilitate de oprire controlată arbitrară folosind doar electrodul de control. Cele mai joase frecvențe de operare. Acționări electrice, surse de putere mare; invertoare de sudare; controlul încălzitoarelor puternice; compensatoare statice; comutatoare în circuite de curent alternativ
GTO Posibilitatea de oprire controlată arbitrară. Capacitate relativ mare de suprasarcină a curentului. Abilitatea de a opera fiabil într-o conexiune serială. Frecvența de funcționare până la 300 Hz, tensiune până la 4000 V. Tensiunea în starea de pornire este semnificativă la curenți și suprasarcini maxime și pierderile corespunzătoare, inclusiv în sistemele de control. Circuite complexe pentru construirea sistemului ca întreg. Pierderi dinamice mari.
IGCT Posibilitatea de oprire controlată arbitrară. Capacitate relativ mare de suprasarcină a curentului. Tensiune relativ scăzută în starea de pornire la curenți și suprasarcini maxime. Frecvența de funcționare - până la 2000 Hz. Comenzi simple. Abilitatea de a opera fiabil într-o conexiune serială. Cel mai scump dintre toate tiristoarele Acționări electrice; compensatoare de putere reactivă statică; surse de putere mare, încălzitoare cu inducție

Tiristoarele sunt fabricate pentru o gamă largă de curenți și tensiuni. Designul lor este determinat de dimensiunile structurii p-n-p-n și de necesitatea de a obține o îndepărtare fiabilă a căldurii din aceasta. Tiristoare moderne, precum și desemnările lor pe scheme electrice prezentate în imaginile de mai jos.