Kas ir tiristors un kā tas darbojas?

Tiristori pārslēdz arī ierīces, kas līdzīgas tranzistoriem. Kā mēs jau apspriedām, tranzistori ir mazais elektroniskais komponents, kas mainīja pasauli, šodien tos varam atrast visās elektroniskajās ierīcēs, piemēram, televizoros, mobilajos tālruņos, klēpjdatoros, kalkulatoros, austiņās utt. Tie ir pielāgojami un daudzpusīgi, taču tas nenozīmē, ka tos var izmantot ikvienā lietojumā, mēs varam tos izmantot kā pastiprināšanas un komutācijas ierīci, taču tie nevar tikt galā ar lielāku strāvu, arī tranzistoram bija nepieciešama nepārtraukta komutācijas strāva. Tātad visiem šiem jautājumiem un šo problēmu pārvarēšanai mēs izmantojam tiristorus.

Parasti SCR un tiristoru lieto savstarpēji, bet SCR ir sava veida tiristors. Tiristors ietver daudzu veidu slēdžus, daži no tiem ir SCR (silīcija kontrolēts taisngriezis), GTO (vārtu izslēgšana) un IGBT (izolēts vārtu kontrolēts bipolārs tranzistors) utt. Bet SCR ir visplašāk izmantotā ierīce, tāpēc vārds Tiristors kļūst sinonīms SCR. Vienkārši, SCR ir sava veida tiristors .

SCR jeb Tiristors ir četrslāņu, trīs savienojumu pusvadītāju komutācijas ierīce. Tam ir trīs spailes anods, katods un vārti. Tiristors ir arī vienvirziena ierīce kā diode, kas nozīmē, ka tas strāvu plūst tikai vienā virzienā. Tas sastāv no trim virknes PN savienojumiem, jo ​​tas sastāv no četriem slāņiem. Vārtu terminālis, ko izmanto, lai iedarbinātu SCR, nodrošinot nelielu spriegumu šim terminālim, ko mēs arī saucām par vārtu iedarbināšanas metodi, lai ieslēgtu SCR.

Ar ko tiristors atšķiras no MOSFET?

Tiristors un MOSFET abi ir elektriskie slēdži, un tos visbiežāk izmanto. Galvenā atšķirība starp abiem ir tā, ka MOSFET slēdži ir ierīce, ko kontrolē spriegums, un tie var pārslēgt tikai līdzstrāvu, savukārt tiristoru slēdži ir ierīce, ko kontrolē strāva, un tie var pārslēgt gan līdzstrāvu, gan maiņstrāvu.

Tālāk tabulā ir norādītas vēl dažas atšķirības starp tiristoru un MOSFET:

Īpašums	Tiristors	MOSFET
Termiskā bēgšana	Jā	Nē
Temperatūras jutība	mazāk	augsts
Tips	Augstsprieguma augstas strāvas ierīce	Augstsprieguma vidējas strāvas ierīce
Izslēdzot	Nepieciešama atsevišķa komutācijas ķēde	Nav nepieciešams
Ieslēgšana	Nepieciešams viens impulss	Nepārtraukta padeve nav nepieciešama, izņemot ieslēgšanas un izslēgšanas laikā
Pārslēgšanās ātrums	zems	augsts
Rezistīvās ievades pretestība	zems	augsts
Kontrolēt	Pašreiz kontrolēta ierīce	Sprieguma kontrolēta ierīce

Ar ko tiristors atšķiras no tranzistora?

Tiristors un tranzistors abi ir elektriskie slēdži, bet tiristoru jaudas apstrādes jauda ir daudz labāka nekā tranzistors. Sakarā ar augsto tiristora vērtējumu, kas izteikts kilovatos, savukārt tranzistora jaudas diapazons ir vatos. Tiristoru analīzē uzskata par slēgtu tranzistoru pāri. Galvenā atšķirība starp tranzistoru un tiristoru ir tāda, ka tranzistoram ir nepieciešama nepārtraukta komutācijas padeve, lai paliktu ieslēgta, bet tiristora gadījumā mums tas jāiedarbina tikai vienu reizi, un tas paliek ieslēgts. Nevar izmantot tranzistoru tādām lietojumprogrammām kā trauksmes ķēde, kurai vienreiz jāieslēdzas un jāpaliek ieslēgtai uz visiem laikiem. Tātad, lai pārvarētu šīs problēmas, mēs izmantojam tiristoru.

Tālāk tabulā ir norādītas vēl dažas atšķirības starp tiristoru un tranzistoru:

Īpašums	Tiristors	Tranzistors
Slānis	Četri slāņi	Trīs slāņi
Termināli	Anods, katods un vārti	Emiteris, savācējs un bāze
Darbība ar spriegumu un strāvu	Augstāk	Zemāks par tiristoru
Ieslēdzas	Vienkārši bija nepieciešams vārtu impulss, lai ieslēgtu	Nepieciešama nepārtraukta kontrolstrāvas padeve
Iekšējais jaudas zudums	Zemāks par tranzistoru	augstāk

VI Tiristora vai SCR raksturojums

Tiristora VI raksturlielumu iegūšanas pamata ķēde ir dota zemāk, tiristora anods un katods ir savienoti ar galveno barošanu caur slodzi. Tiristora vārti un katods tiek padoti no avota Es, ko izmanto, lai nodrošinātu vārtu strāvu no vārtiem līdz katodiem.

Saskaņā ar raksturīgo diagrammu ir trīs SCR pamata režīmi: reversās bloķēšanas režīms, bloķēšanas uz priekšu režīms un vadīšanas uz priekšu režīms.

Reversās bloķēšanas režīms:

Šajā režīmā katodu padara pozitīvu attiecībā pret anodu ar atvērtu slēdzi S. Krustojums J1 un J3 tiek mainīts neobjektīvi, bet J2 ir tendenciozs uz priekšu. Ja pret tiristoru tiek lietots reversais spriegums (tam jābūt mazākam par V _BR), ierīce piedāvā augstu pretestību pretējā virzienā. Tāpēc tiristoru pretējā bloķēšanas režīmā uzskata par atvērtu slēdzi. V _BR ir apgrieztā sadalījuma spriegums, kur notiek lavīna, ja spriegums pārsniedz V _BR, var izraisīt tiristora bojājumus.

Pārsūtīt bloķēšanas režīmu:

Ja anods ir pozitīvs attiecībā pret katodu, ar atvērtu vārtu slēdzi. Tiristors ir tendenciozs uz priekšu, krustojums J1 un J3 ir tendenciozs uz priekšu un J2 ir apgriezts pretēji, kā redzams attēlā. Šajā režīmā plūst neliela strāva, ko sauc par noplūdes strāvu uz priekšu, jo uz priekšu noplūdes strāva ir maza un nepietiekama, lai iedarbinātu SCR. Tāpēc SCR tiek uzskatīts par atvērtu slēdzi pat bloķēšanas režīmā uz priekšu.

Vadīšanas uz priekšu režīms:

Palielinoties spriegumam uz priekšu, kad vārtu ķēde paliek atvērta, J2 krustojumā notiek lavīna, un SCR nonāk vadīšanas režīmā. Mēs jebkurā brīdī varam ieslēgt SCR, dodot pozitīvu vārtu impulsu starp vārtiem un katodu vai ar priekšu pārrāvuma spriegumu pāri tiristora anodam un katodam.

SCR vai tiristora iedarbināšanas metodes

SCR iedarbināšanai ir daudzas metodes, piemēram:

• Sprieguma iedarbināšana uz priekšu
• Vārtu iedarbināšana
• dv / dt iedarbināšana
• Temperatūras iedarbināšana
• Gaismas iedarbināšana

Sprieguma iedarbināšana uz priekšu:

Pieliekot spriegumu uz priekšu starp anodu un katodu, turot vārtu ķēdi atvērtu, savienojums J2 ir pretējs. Rezultātā noplicināšanas slāņa veidošanās notiek visā J2. Palielinoties spriegumam uz priekšu, iestājas posms, kad noplicināšanas slānis izzūd, un J2 tiek uzskatīts par lavīnu sadalījumu. Tiristors nonāk vadīšanas stāvoklī. Spriegumu, pie kura notiek lavīna, sauc par pārrāvuma spriegumu uz priekšu V _BO.

Vārtu iedarbināšana:

Tas ir viens no izplatītākajiem, uzticamākajiem un efektīvākajiem veidiem, kā ieslēgt tiristoru vai SCR. Vārtu iedarbināšanas laikā, lai ieslēgtu SCR, starp vārtiem un katodu tiek piemērots pozitīvs spriegums, kas rada vārtu strāvu, un lādiņš tiek ievadīts iekšējā P slānī un notiek pārrāvums uz priekšu. Jo lielāka vārtu strāva pazeminās pārrāvuma spriegumu uz priekšu.

Kā parādīts attēlā, SCR ir trīs krustojumi,. Izmantojot vārtu iedarbināšanas metodi, kad vārtu impulss pieliek krustojumu J2, pārrāvums J1 un J2 tiek virzīts uz priekšu vai SCR nonāk vadīšanas stāvoklī. Tādējādi tas ļauj strāvai plūst caur anodu uz katodu.

Saskaņā ar divu tranzistoru modeli, kad anods ir pozitīvs attiecībā pret katodu. Strāva neplūst caur anodu uz katodu, kamēr nav iedarbināta vārtu tapa. Kad strāva ieplūst vārtu tapā, tā ieslēdz apakšējo tranzistoru. Kā zemāka tranzistora vadība, tā ieslēdz augšējo tranzistoru. Šī ir sava veida iekšēja pozitīva atgriezeniskā saite, tāpēc, sniedzot impulsu pie vārtiem vienu reizi, Tiristors palika ieslēgts. Kad abi tranzistori ieslēdz strāvu, sāk vadīt caur anodu uz katodu. Šis stāvoklis ir pazīstams kā vadošs uz priekšu, un tas ir tas, kā tranzistors "aizveras" vai paliek pastāvīgi ieslēgts. Lai izslēgtu SCR, to nevar izslēgt, vienkārši noņemot vārtu strāvu, šajā stāvoklī tiristors kļūst neatkarīgs no vārtu strāvas. Tātad, lai izslēgtu, jums ir jāveic izslēgšanas ķēde.

dv / dt iedarbināšana:

Reversā neobjektīvajā savienojumā J2 iegūst tādu raksturlielumu kā kondensators lādiņa klātbūtnes dēļ visā krustojumā, tas nozīmē, ka savienojums J2 izturas kā kapacitāte. Ja pēkšņi tiek piemērots spriegums uz priekšu, SCR ieslēdz lādēšanas strāva caur savienojuma kapacitāti Cj.

Uzlādes strāvu i _C dod;

i _C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (kur Va ir virziena spriegums parādās pāri krustojumam J2) i _C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt) kā krustojuma kapacitāte ir gandrīz nemainīgs, dCj / dt ir nulle, tad i _C = Cj dVa / dt

Tādēļ, ja priekšējā sprieguma dVa / dt pieauguma ātrums ir liels, uzlādes strāva i _C būtu lielāka. Lādēšanas strāva spēlē vārtu strāvas lomu, lai ieslēgtu SCR, pat vārtu signāls ir nulle.

Temperatūras iedarbināšana:

Kad tiristors ir bloķēšanas uz priekšu režīmā, lielākā daļa pielietotā sprieguma tiek savākta pāri krustojumam J2, šis spriegums ir saistīts ar kādu noplūdes strāvu. Kas paaugstina krustojuma J2 temperatūru. Tātad, paaugstinoties temperatūrai, noplicināšanas slānis samazinās un kādā augstā temperatūrā (drošās robežās) noplicināšanas slānis saplīst un SCR pagriežas ON stāvoklī.

Gaismas iedarbināšana:

Lai iedarbinātu SCR ar gaismu, tiek izveidots padziļinājums (vai dobs) iekšējais p-slānis, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā. Īpaša viļņa garuma gaismas staru apstarošanai novirza optiskās šķiedras. Tā kā gaismas intensitāte pārsniedz noteiktu vērtību, SCR ieslēdzas. Šāda veida SCR sauca par gaismas aktivizētu SCR (LASCR). Dažreiz šie SCR iedarbojās, izmantojot gan gaismas avotu, gan vārtu signālu kombinācijā. Lai ieslēgtu SCR, nepieciešama liela vārtu strāva un mazāka gaismas intensitāte.

LASCR vai gaismas iedarbinātu SCR izmanto HVDC (augstsprieguma līdzstrāvas) pārraides sistēmā.