Zanim zajmiesz się tematem "tyrystor - zasada działania", musisz zrozumieć, czym jest to małe urządzenie. W rzeczywistości jest to klucz zasilania, tylko że zawsze jest w stanie otwartym. Dlatego jest często określany jako klucz nie w pełni zarządzany.

Należy zauważyć, że w swojej konstrukcji tyrystor przypomina zwykły tranzystor lub diodę. To prawda, że ​​istnieją znaczne różnice. Na przykład dioda jest dwuwarstwowym elementem półprzewodnikowym (PN) na bazie krzemu, tranzystor jest trójwarstwowy (PNP lub NPN), tyrystor jest czterowarstwowy (PNPN). Oznacza to, że ma trzy złącza p-n. Dlatego prostowniki diodowe przed tyrystorowymi są mniej wydajne. Widać to wyraźnie w obwodzie sterowania tyrystorami.

Gdzie są używane tyrystory?

Zakres tyrystorów jest szeroki. Na przykład można z nich złożyć falownik do spawania lub ładowarkę samochodową. Niektórzy rzemieślnicy montują nawet generatory własnymi rękami. Najważniejszą rzeczą jest to, że tyrystory mogą przepuszczać przez siebie zarówno prądy o wysokiej, jak i niskiej częstotliwości. Dlatego montując mostek z tych urządzeń można wykonać transformator do spawarki.

Budowa i zasada działania

Klucz tyrystorowy składa się z trzech części:

• Anoda.
• Katoda.
• Wejście.

Ten ostatni składa się z trzech złączy p-n. W takim przypadku przełączanie przejść odbywa się z bardzo dużą prędkością. Ogólnie rzecz biorąc, zasadę działania tyrystora można lepiej wyjaśnić, jeśli rozważymy obwód wiązki dwóch tranzystorów połączonych równolegle, jak przełączniki komplementarnego działania regeneracyjnego.

Więc najbardziej najprostszy obwód dwa tranzystory połączone tak, że podczas rozruchu prąd kolektora przepływa do NPN drugiego urządzenia przez kanały NPN pierwszego. Jednocześnie prąd przepływa z powrotem przez pierwszy tranzystor do drugiego. W rzeczywistości uzyskuje się dość proste połączenie, w którym baza-emiter jednego z tranzystorów, w naszym przypadku drugiego, otrzymuje prąd z kolektora-emitera innego urządzenia, czyli pierwszego.

Obwód prądu stałego

W obwodzie prądu stałego tyrystor działa na zasadzie dostarczania impulsu o dodatniej biegunowości, oczywiście w stosunku do katody. Na czas trwania przejścia z jednego stanu do drugiego duży wpływ ma szereg cech. Mianowicie:

• Rodzaj obciążenia (indukcyjne, aktywne itp.).
• Szybkość narastania impulsu i jego amplituda, czyli prąd obciążenia.
• Wielkość samego bieżącego obciążenia.
• Napięcie obwodu.
• Temperatura samego urządzenia.

Najważniejsze jest to, że w sieci, w której jest zainstalowane to urządzenie, nie ma gwałtownego wzrostu napięcia. W takim przypadku tyrystor może się spontanicznie włączyć, a sygnał sterujący będzie w tym czasie nieobecny.

Obwód prądu przemiennego

W tej sieci klucz tyrystorowy działa nieco inaczej. To urządzenie pozwala na wykonywanie kilku rodzajów operacji. Na przykład:

• Włączanie i wyłączanie obwodu, w którym działa obciążenie aktywne lub aktywno-reaktywne.
• Istnieje możliwość zmiany wartości rzeczywistego obciążenia oraz jego wartości średniej dzięki możliwości zmiany (regulacji) zasilania samego sygnału sterującego.

Należy jednak pamiętać, że przełącznik tyrystorowy może przekazywać sygnał tylko w jednym kierunku. Dlatego same tyrystory są instalowane w obwodzie, że tak powiem, w połączeniu antyrównoległym.

Sterowanie tyrystorowe

W urządzeniach energoelektronicznych najczęściej stosuje się sterowanie tyrystorowe fazą lub szerokością impulsu.

W pierwszym przypadku bieżące obciążenie można kontrolować, zmieniając kąty α lub θ. Dotyczy to wymuszonego załadunku. Obciążenie atrapy może być regulowane tylko przez sterowany tyrystor, zwany także tyrystorem z blokadą.

Przy PWM (modulacja szerokości impulsów) podczas Totkr dostarczany jest sygnał, co oznacza, że ​​samo urządzenie jest w stanie otwartym, czyli prąd jest zasilany napięciem Un. W okresie czasu Tzamknięty nie ma sygnału, a samo urządzenie jest w stanie nieprzewodzącym.

Tyrystorowe diody LED

Zazwyczaj tyrystor i dioda LED nie są instalowane w tej samej lampie. Jego miejsce zastępuje dioda, która świeci i nie świeci, jak zwykły kluczyk. Wynika to z różnych powodów, z których głównym jest konstrukcja i zasada działania samego urządzenia, które zawsze znajduje się w stanie otwartym. Obecnie naukowcy wynaleźli tak zwaną diodę tyrystorową.

Po pierwsze, tyrystorowa dioda LED w swoim składzie oprócz krzemu ma: gal, aluminium, ind, arsen i antymon. Po drugie, widmo emisyjne podczas n przejść między materiałami tworzy falę o długości 1,95 mikrona. A to dość duża moc optyczna w porównaniu z elementem diodowym, który wytwarza fale świetlne w tym samym zakresie.

Aby jasno wyobrazić sobie pracę, konieczne jest przedstawienie istoty pracy tyrystora.

Kontrolowany przewodnik, składający się z czterech półprzewodników Przejścia P-N-P-N. Jego zasada działania jest podobna do działania diody i odbywa się, gdy do elektrody sterującej podawany jest prąd elektryczny.

Przepływ prądu przez tyrystor jest możliwy tylko wtedy, gdy potencjał anody jest wyższy niż potencjał katody. Prąd płynący przez tyrystor przestaje płynąć, gdy wartość prądu spada do progu zamknięcia. Prąd wchodzący do elektrody sterującej nie wpływa na prąd w głównej części tyrystora, a ponadto nie wymaga stałego podparcia w stanie podstawowym tyrystora, wystarczy otworzyć tyrystor.

Istnieje kilka decydujących cech tyrystora

W stanie otwartym, korzystnym dla funkcji przewodzącej, tyrystor charakteryzuje się następującymi wskaźnikami:

• Spadek napięcia, określany jest jako napięcie progowe za pomocą rezystancji wewnętrznej.
• Maksymalny dopuszczalny prąd do 5000 A, wartość skuteczna, typowa dla najmocniejszych elementów.

W stanie zamkniętym tyrystora jest to:

• Bezpośrednie maksymalne dopuszczalne napięcie (powyżej 5000A).
• Ogólnie wartości napięcia do przodu i do tyłu są takie same.
• Czas blokowania lub czas o wartości minimalnej, podczas którego na tyrystor nie ma wpływu dodatnia wartość napięcia anodowego względem katody, w przeciwnym razie tyrystor samoczynnie się otworzy.
• Prąd sterujący związany z otwartą główną częścią tyrystora.

Istnieją tyrystory przeznaczone do obwodów niskiej częstotliwości i obwodów wysokiej częstotliwości. Są to tak zwane szybkie tyrystory, ich zakres jest zaprojektowany na kilka kiloherców. Tyrystory szybkoobrotowe charakteryzują się wykorzystaniem nierównych napięć do przodu i do tyłu.

Aby zwiększyć stałą wartość napięcia

Ryż. nr 1. Wymiary gabarytowe i przyłączeniowe oraz rysunek tyrystora. m 1, m 2 - punkty kontrolne, w których mierzone jest napięcie impulsu w stanie otwartym. L 1 min - najmniejsza szczelina powietrzna (odległość) w powietrzu pomiędzy przewodami anody a elektrodą sterującą; L 2 min – minimalna odległość bieżąca długość przejścia przecieki między wnioskami.

Odmiany tyrystorów

• - tyrystor diodowy, posiada dwa wyjścia anodę i katodę.
• Trinistor - tyrystor triodowy wyposażony jest w dodatkową elektrodę sterującą.
• Triak jest tyrystorem symetrycznym, jest połączeniem szeregowym tyrystorów, ma zdolność przepuszczania prądu w kierunku do przodu i do tyłu.

Ryż. nr 2. Budowa (a) i charakterystyka prądowo-napięciowa (CVC) tyrystora.

Tyrystory są zaprojektowane do pracy w obwodach o różnych granicach częstotliwości, w powszechnym zastosowaniu tyrystory mogą być połączone z diodami, które są połączone tyłem do siebie, ta właściwość służy do zwiększenia stałego napięcia, które element może wytrzymać w stanie wyłączonym stan. W przypadku obwodów zaawansowanych użyj tyrystorGTO (Brama skręcać oee - zamykany tyrystor), jest całkowicie kontrolowany. Jego blokowanie następuje wzdłuż elektrody sterującej. Zastosowanie tego rodzaju tyrystorów znalazło zastosowanie w bardzo mocnych przekształtnikach, ponieważ mogą one przepuszczać duże prądy.

Napisz komentarze, uzupełnienia do artykułu, może coś przeoczyłem. Zajrzyj na , będę zadowolony, jeśli znajdziesz na mnie coś przydatnego.

Tyrystory to rodzaj urządzenia półprzewodnikowego. Przeznaczone są do regulacji i przełączania dużych prądów. Tyrystor umożliwia przełączanie obwodu elektrycznego po podaniu do niego sygnału sterującego. To sprawia, że ​​wygląda jak tranzystor.

Z reguły tyrystor ma trzy wyjścia, z których jedno jest sterowaniem, a pozostałe dwa tworzą ścieżkę przepływu prądu. Jak wiemy, tranzystor otwiera się proporcjonalnie do wielkości prądu sterującego. Im jest większy, tym bardziej otwiera się tranzystor i na odwrót. Ale tyrystor jest ułożony inaczej. Otwiera się całkowicie, spazmatycznie. A co najciekawsze, nie zamyka się nawet przy braku sygnału sterującego.

Zasada działania

Rozważ działanie tyrystora zgodnie z następującym prostym schematem.

Żarówka lub dioda LED jest podłączona do anody tyrystora, a dodatnie wyjście źródła zasilania jest do niej podłączone przez przełącznik K2. Katoda tyrystorowa jest podłączona do ujemnego źródła zasilania. Po włączeniu obwodu tyrystor jest zasilany, ale dioda LED jest wyłączona.

Jeśli naciśniesz przycisk K1, prąd płynący przez rezystor trafi do elektrody sterującej, a dioda zacznie świecić. Często na schematach jest oznaczony literą „G”, co oznacza bramę lub po rosyjsku migawkę (wyjście sterujące).

Rezystor ogranicza wyjściowy prąd sterujący. Minimalny prąd roboczy tego rozważanego tyrystora wynosi 1 mA, a maksymalny dopuszczalny prąd to 15 mA. Mając to na uwadze, w naszym obwodzie wybrano rezystor o rezystancji 1 kOhm.

Jeśli ponownie naciśniesz przycisk K1, to nie wpłynie to na tyrystor i nic się nie stanie. Aby przenieść tyrystor do stanu zamkniętego, musisz wyłączyć wyłącznik zasilania K2. Jeśli moc zostanie ponownie przyłożona, tyrystor powróci do swojego pierwotnego stanu.

To urządzenie półprzewodnikowe jest w rzeczywistości zatrzaskowym kluczem elektronicznym. Przejście do stanu zamkniętego następuje również, gdy napięcie zasilania na anodzie spada do pewnego minimum, około 0,7 wolta.

Funkcje urządzenia

Utrwalenie stanu włączenia następuje ze względu na funkcję urządzenie wewnętrzne tyrystor. Przykładowy diagram wygląda tak:

Zwykle jest przedstawiany w postaci dwóch połączonych ze sobą tranzystorów o różnych strukturach. Empirycznie można sprawdzić, jak działają tranzystory połączone według tego schematu. Istnieją jednak różnice w charakterystyce prądowo-napięciowej. Należy również wziąć pod uwagę, że urządzenia zostały pierwotnie zaprojektowane tak, aby wytrzymać wysokie prądy i napięcia. W przypadku większości tych urządzeń znajduje się metalowy wylot, do którego można przymocować promiennik odprowadzający energię cieplną.

Tyrystory są produkowane w różnych przypadkach. Urządzenia o małej mocy nie mają radiatora. Typowe domowe tyrystory są następujące. Mają masywną metalową obudowę i wytrzymują wysokie prądy.

Podstawowe parametry tyrystorów

• Maksymalny dopuszczalny prąd przewodzenia . Jest to maksymalna wartość prądu otwartego tyrystora. W potężnych urządzeniach osiąga setki amperów.
• Maksymalny dopuszczalny prąd wsteczny .
• napięcie przewodzenia . Jest to spadek napięcia przy maksymalnym prądzie.
• napięcie wsteczne . Jest to maksymalne dopuszczalne napięcie na tyrystorze w stanie zamkniętym, przy którym tyrystor może działać bez naruszania jego wydajności.
• Napięcie włączenia . Jest to minimalne napięcie przyłożone do anody. Odnosi się to do minimalnego napięcia, przy którym ogólnie możliwa jest praca tyrystora.
• Minimalny prąd elektrody sterującej . Konieczne jest włączenie tyrystora.
• Maksymalny dopuszczalny prąd sterujący .
• Maksymalne dopuszczalne rozpraszanie mocy .

Parametr dynamiczny

Czas przejścia tyrystora ze stanu zamkniętego do stanu otwartego kiedy nadejdzie sygnał.

Rodzaje tyrystorów

Istnieje kilka rodzajów tyrystorów. Rozważmy ich klasyfikację.

Zgodnie ze sposobem zarządzania dzielą się na:

• Tyrystory diodowe lub inaczej dinistory. Są otwierane przez impuls wysokiego napięcia, który jest podawany na katodę i anodę.
• Tyrystory triodowe lub trinistory. Są otwierane przez prąd sterujący elektrody.

Z kolei tyrystory triodowe są podzielone:

• Sterowanie katodą - napięcie tworzące prąd sterujący jest dostarczane do elektrody sterującej i katody.
• Kontrola anody - na elektrodę i anodę podawane jest napięcie sterujące.

Tyrystor jest zablokowany:

• Zmniejszenie prądu anodowego - katoda jest mniejsza niż prąd trzymania.
• Poprzez przyłożenie napięcia blokującego do elektrody sterującej.

Przez odwrotną przewodność tyrystory są podzielone:

• Przewodzący wstecznie - mają małe napięcie wsteczne.
• Reverse-nieprzewodzący - napięcie wsteczne jest równe najwyższemu napięciu przewodzenia w postaci zamkniętej.
• Przy niestandardowej wartości napięcia wstecznego - producenci nie określają wartości tej wartości. Takie urządzenia są używane w miejscach, w których wykluczone jest napięcie wsteczne.
• Triak - przepuszcza prądy w dwóch kierunkach.

Używając triaków, musisz wiedzieć, że działają one warunkowo symetrycznie. Główna część triaków otwiera się po przyłożeniu dodatniego napięcia do elektrody sterującej w porównaniu z katodą, a na anodzie może występować dowolna polaryzacja. Ale jeśli do anody dochodzi napięcie ujemne, a do elektrody sterującej napięcie dodatnie, to triaki nie otwierają się i mogą ulec awarii.

Według prędkości podzielone przez czas odblokowania (on) i czas zablokowania (off).

Separacja tyrystorów przez moc

Gdy tyrystor pracuje w trybie klucza, najwyższą moc przełączanego obciążenia określa napięcie na tyrystorze w stanie otwartym przy najwyższym prądzie i największym rozproszeniu mocy.

Efektywna wartość prądu do obciążenia nie powinna być wyższa niż maksymalna moc rozproszona podzielona przez napięcie otwarte.

Prosta sygnalizacja oparta na tyrystorach

Na podstawie tyrystora można wykonać prosty alarm, który zareaguje na światło, wydając dźwięk za pomocą emitera piezoelektrycznego. Wyjście sterujące tyrystora jest zasilane przez fotorezystor i rezystor dostrajający. Światło padające na fotorezystor zmniejsza jego opór. A prąd odblokowujący zaczyna płynąć do wyjścia sterującego tyrystora, wystarczający do jego otwarcia. Następnie włącza się brzęczyk.

Rezystor dostrajający jest przeznaczony do regulacji czułości urządzenia, czyli progu odpowiedzi po naświetleniu światłem. Najciekawsze jest to, że nawet przy braku światła tyrystor pozostaje otwarty, a sygnalizacja nie zatrzymuje się.

Jeśli ustawisz wiązkę światła naprzeciw elementu światłoczułego tak, aby świeciła nieco poniżej okna, otrzymasz najprostszy czujnik dymu. Dym wchodzący pomiędzy źródło światła a odbiornik spowoduje rozproszenie światła, co wywoła alarm. To urządzenie koniecznie potrzebuje obudowy, aby odbiornik światła nie otrzymywał światła słonecznego lub sztucznych źródeł światła.

Tyrystor możesz otworzyć w inny sposób. Aby to zrobić, wystarczy krótko przyłożyć niewielkie napięcie między zaciskiem sterującym a katodą.

Tyrystorowy regulator mocy

Rozważmy teraz użycie tyrystora zgodnie z jego przeznaczeniem. Rozważmy prosty obwód tyrystorowego regulatora mocy, który będzie działał z sieci 220 V AC. Schemat jest prosty i składa się tylko z pięciu części.

• Dioda półprzewodnikowa VD.
• Rezystor zmienny R1.
• Naprawiono rezystor R2.
• Kondensator C.
• Tyrystor VS.

Ich zalecane wartości nominalne przedstawiono na schemacie. Jako diodę możesz użyć KD209, tyrystora KU103V lub mocniejszego. Pożądane jest stosowanie rezystorów o mocy co najmniej 2 watów, kondensatora elektrolitycznego o napięciu co najmniej 50 woltów.

Obwód ten reguluje tylko jeden półokres napięcia sieciowego. Jeśli wyobrazimy sobie, że usunęliśmy z obwodu wszystkie elementy, z wyjątkiem diody, to przekaże ona tylko pół fali prądu przemiennego, a tylko połowa mocy trafi do obciążenia, na przykład do lutownicy lub żarówka.

Tyrystor pozwala na pominięcie dodatkowych, względnie mówiąc, kawałków półcyklu odcinanego przez diodę. Gdy zmienisz położenie zmiennego rezystora R1, napięcie wyjściowe ulegnie zmianie.

Wyjście sterujące tyrystora jest połączone z dodatnim zaciskiem kondensatora. Kiedy napięcie na kondensatorze wzrasta do napięcia włączania tyrystora, otwiera się i przechodzi pewną część dodatniego półcyklu. Rezystor zmienny określi szybkość ładowania kondensatora. A im szybciej się ładuje, tym szybciej tyrystor się otworzy i będzie miał czas na pominięcie części dodatniego półcyklu przed zmianą polaryzacji.

Ujemna półfala nie wchodzi do kondensatora, a napięcie na nim ma tę samą biegunowość, więc nie jest przerażające, że ma biegunowość. Obwód pozwala na zmianę mocy od 50 do 100%. W przypadku lutownicy jest to w sam raz.

Tyrystor przekazuje prąd w jednym kierunku od anody do katody. Ale są odmiany, które przepuszczają prąd w obu kierunkach. Nazywane są symetrycznymi tyrystorami lub triakami. Służą do kontroli obciążenia w obwodach prądu przemiennego. istnieje duża liczba oparte na nich schematy regulatorów mocy.

Tyrystor to urządzenie półprzewodnikowe zaprojektowane jako klucz. Ma trzy elektrody i strukturę p-n-p-n złożoną z czterech warstw półprzewodnikowych. Elektrody są określane jako anoda, katoda i elektroda kontrolna. Struktura p-n-p-n jest funkcjonalnie podobna do rezystora nieliniowego, który może przyjmować dwa stany:

• o bardzo dużej odporności, wyłączony;
• z bardzo małym oporem.

Rodzaje

Na dołączonym tyrystorze przechowywane jest napięcie około jednego lub kilku woltów, które nieznacznie wzrasta wraz ze wzrostem przepływającego przez niego prądu. W zależności od rodzaju prądu i napięcia przyłożonego do obwodu elektrycznego z tyrystorem stosuje się w nim jedną z trzech nowoczesnych odmian tych przyrządów półprzewodnikowych. Na DC Praca:

• w zestawie trinistorowie;
• trzy rodzaje zamykanych tyrystorów, określane jako

Triaki pracują na prądzie przemiennym i stałym. Wszystkie te tyrystory zawierają elektrodę sterującą i dwie inne elektrody, przez które przepływa prąd obciążenia. W przypadku trinistorów i tyrystorów blokowanych są to anoda i katoda, w przypadku triaków nazwa tych elektrod wynika z prawidłowego określenia właściwości sygnału sterującego podawanego na elektrodę sterującą.

Obecność struktury p-n-p-n w tyrystorze umożliwia warunkowe podzielenie jej na dwa obszary, z których każdy jest tranzystorem bipolarnym o odpowiedniej przewodności. Tak więc te połączone tranzystory są odpowiednikami tyrystora, który wygląda jak obwód na zdjęciu po lewej stronie. Trinistors jako pierwsi pojawili się na rynku.

Właściwości i cechy

W rzeczywistości jest to analog przekaźnika samoblokującego z jednym normalnie otwartym stykiem, którego rolę odgrywa struktura półprzewodnikowa umieszczona między anodą a katodą. Różnica w stosunku do przekaźnika polega na tym, że dla tego urządzenia półprzewodnikowego można zastosować kilka metod włączania i wyłączania. Wszystkie te metody są wyjaśnione przez tranzystorowy odpowiednik trinistora.

Dwa równoważne tranzystory są pokryte dodatnim opinia. Znacznie wzmacnia wszelkie zmiany prądu w ich złączach półprzewodnikowych. Dlatego istnieje kilka rodzajów wpływu na elektrody trinistora, aby go włączać i wyłączać. Pierwsze dwie metody umożliwiają włączenie anody.

• Jeśli napięcie na anodzie zostanie zwiększone, przy jego określonej wartości, zaczną oddziaływać efekty początkowego przebicia struktur półprzewodnikowych tranzystorów. Pojawiający się prąd początkowy będzie lawinowo powiększony przez dodatnie sprzężenie zwrotne i oba tranzystory się włączą.
• Przy wystarczająco szybkim wzroście napięcia na anodzie ładowane są pojemności międzyelektrodowe, które występują w każdym części elektroniczne. Jednocześnie w elektrodach pojawiają się prądy ładowania o tych pojemnościach, które są odbierane przez dodatnie sprzężenie zwrotne i wszystko kończy się włączeniem trinistora.

Jeśli nie ma wymienionych powyżej zmian napięcia, włączenie zwykle następuje z prądem bazy równoważnego tranzystora n-p-n. Trinistor można wyłączyć na jeden z dwóch sposobów, co również staje się jasne dzięki interakcji równoważnych tranzystorów. Działa w nich dodatnie sprzężenie zwrotne, zaczynając od określonych wartości prądów płynących w strukturze p-n-p-n. Jeśli wartość prądu jest mniejsza niż te wartości, dodatnie sprzężenie zwrotne będzie działać w przypadku szybkiego zaniku prądów.

Innym sposobem wyłączenia jest przerwanie dodatniego sprzężenia zwrotnego impulsem napięciowym, który odwraca polaryzację na anodzie i katodzie. Przy takim uderzeniu kierunek prądów między elektrodami zostaje odwrócony i trinistor zostaje wyłączony. Ponieważ zjawisko efektu fotoelektrycznego jest charakterystyczne dla materiałów półprzewodnikowych, istnieją fototyrystory i optotyrystory, w których włączenie może być spowodowane oświetleniem okienka odbiorczego lub diody LED w przypadku tego urządzenia półprzewodnikowego.

Istnieją również tak zwane dinistory (niekontrolowane tyrystory). W tych urządzeniach półprzewodnikowych konstruktywnie nie ma elektrody sterującej. W swej istocie jest to trinistor, w którym brakuje jednego wyjścia. Dlatego ich stan zależy tylko od napięcia anody i katody i nie można ich włączyć sygnałem sterującym. Poza tym procesy w nich są podobne do konwencjonalnych trinistorów. To samo dotyczy triaków, które są zasadniczo dwoma trinistorami połączonymi równolegle. Dlatego służą do kontroli prąd przemienny bez dodatkowych diod.

Zamykane tyrystory

Jeżeli w pewien sposób wykonane zostaną obszary struktury p-n-p-n w pobliżu baz ekwiwalentnych tranzystorów, możliwe jest uzyskanie pełnej sterowalności tyrystora od strony elektrody sterującej. Ta konstrukcja struktury p-n-p-n jest pokazana na obrazku po lewej stronie. Taki tyrystor można w dowolnym momencie włączać i wyłączać odpowiednimi sygnałami, przykładając je do elektrody sterującej. Pozostałe metody przełączania stosowane do trinistorów nadają się również do blokowanych tyrystorów.

Jednak metody te nie mają zastosowania do takich urządzeń półprzewodnikowych. Wręcz przeciwnie, są wykluczone przez niektóre rozwiązania obwodów. Celem jest osiągnięcie niezawodnego włączania i wyłączania tylko przez elektrodę sterującą. Jest to konieczne do stosowania takich tyrystorów w falownikach dużej mocy o wysokiej częstotliwości. GTO działają na częstotliwościach do 300 Hz, podczas gdy IGCT są zdolne do znacznie wyższych częstotliwości, do 2 kHz. Prądy znamionowe mogą wynosić kilka tysięcy amperów, a napięcie kilka kilowoltów.

Porównanie różnych tyrystorów przedstawia poniższa tabela.

Rodzaj tyrystora	Zalety	niedogodności	Gdzie jest używany
Trinistor	Minimalne napięcie w stanie włączonym przy najwyższych możliwych prądach i przeciążeniach. Najbardziej niezawodny ze wszystkich. Dobra skalowalność obwodu dzięki wspólna praca kilka trinistorów połączonych równolegle lub szeregowo	Nie ma możliwości dowolnego kontrolowanego wyłączenia tylko przez elektrodę kontrolną. Najniższe częstotliwości pracy.	Napędy elektryczne, zasilacze dużej mocy; falowniki spawalnicze; sterowanie mocnymi grzejnikami; kompensatory statyczne; wyłączniki w obwodach AC
GTO	Możliwość dowolnego kontrolowanego wyłączenia. Stosunkowo wysoka zdolność przetężeniowa. Możliwość niezawodnej pracy z połączeniem szeregowym. Częstotliwość pracy do 300 Hz, napięcie do 4000 V.	Znaczące napięcie w stanie włączonym przy najwyższych możliwych prądach i przeciążeniach oraz odpowiadających im stratach, także w układach sterowania. Kompleksowe obwody do budowy systemu jako całości. Duża strata dynamiczna.
IGCT	Możliwość dowolnego kontrolowanego wyłączenia. Stosunkowo wysoka zdolność przetężeniowa. Stosunkowo niskie napięcie w stanie włączonym przy najwyższych możliwych prądach i przeciążeniach. Częstotliwość pracy - do 2000 Hz. Prosta kontrola. Możliwość niezawodnej pracy z połączeniem szeregowym.	Najdroższy ze wszystkich tyrystorów	Napędy elektryczne; kompensatory statyczne reaktywna moc; zasilacze dużej mocy, nagrzewnice indukcyjne

Tyrystory produkowane są dla szerokiego zakresu prądów i napięć. Ich konstrukcja jest zdeterminowana wielkością struktury p-n-p-n i potrzebą uzyskania z niej niezawodnego odprowadzania ciepła. Współczesne tyrystory, a także ich oznaczenia na schematy elektryczne pokazane na zdjęciach poniżej.

Zawartość:

Odkrycie właściwości przejść półprzewodnikowych można słusznie nazwać jednym z najważniejszych w XX wieku. W rezultacie pojawiły się pierwsze urządzenia półprzewodnikowe - diody i tranzystory. A także schematy, w których znalazły zastosowanie. Jednym z tych obwodów jest połączenie dwóch tranzystorów bipolarnych przeciwnych typów - p-n-p C n-p-n. Schemat ten pokazano dalej na rysunku (b). Ilustruje, czym jest tyrystor i jak działa. Ma pozytywne opinie. W rezultacie każdy tranzystor zwiększa właściwości wzmacniające drugiego tranzystora.

Odpowiednik tranzystora

W tym przypadku każda zmiana przewodności tranzystorów w dowolnym kierunku narasta jak lawina i kończy się jednym ze stanów brzegowych. Są albo zablokowane, albo odblokowane. Ten efekt nazywa się wyzwalaczem. Wraz z rozwojem mikroelektroniki oba tranzystory połączono w 1958 roku na jednym podłożu, uogólniając przejścia o tej samej nazwie. W rezultacie pojawiło się nowe urządzenie półprzewodnikowe, zwane tyrystorem. Zasada działania tyrystora opiera się na interakcji dwóch tranzystorów. W wyniku łączenia przejść ma taką samą liczbę wyprowadzeń jak tranzystor (a).

Na schemacie elektroda sterująca jest podstawą struktury tranzystora n-p-n. To prąd bazy tranzystora zmienia przewodnictwo między jego kolektorem a emiterem. Ale kontrola może być również wykonywana w bazie p-n-p tranzystor. To jest urządzenie tyrystora. O wyborze elektrody sterującej decydują jej cechy, w tym wykonywane zadania. Na przykład niektóre z nich w ogóle nie wykorzystują żadnych sygnałów sterujących. Dlaczego więc używać elektrod kontrolnych...

Dinistor

Są to zadania, w których stosuje się dwuelektrodowe odmiany tyrystorów - dinistory. Mają rezystory podłączone do emitera i bazy każdego tranzystora. Dalej na schemacie są to R1 i R3. Dla każdego urządzenia elektronicznego istnieją ograniczenia dotyczące wielkości przyłożonego napięcia. Dlatego do pewnej wartości wspomniane rezystory utrzymują każdy z tranzystorów w stanie zablokowanym. Ale wraz z dalszym wzrostem napięcia przez złącza kolektor-emiter pojawiają się prądy upływowe.

Są one odbierane przez dodatnie sprzężenie zwrotne, a oba tranzystory, czyli dinistor, są odblokowane. Dla tych, którzy chcą poeksperymentować, poniżej pokazano obraz z wartościami obwodu i komponentów. Możesz go zebrać i sprawdzić właściwości robocze. Zwróćmy uwagę na rezystor R2, który różni się doborem pożądanej wartości. Uzupełnia efekt upływu i odpowiednio napięcie wyzwalające. Dlatego dinstor jest tyrystorem, którego zasada działania zależy od wielkości napięcia zasilania. Jeśli jest stosunkowo duży, włączy się. Oczywiście ciekawa jest również wiedza, jak to wyłączyć.

Trudności z wyłączaniem

Wyłączenie tyrystorów było, jak mówią, trudne. Z tego powodu przez dość długi czas typy tyrystorów ograniczały się tylko do dwóch wymienionych wyżej struktur. Do połowy lat dziewięćdziesiątych XX wieku stosowano tylko te dwa typy tyrystorów. Faktem jest, że wyłączenie tyrystora może nastąpić tylko wtedy, gdy jeden z tranzystorów jest wyłączony. I przez pewien czas. Jest to określone przez tempo zanikania ładunków odpowiadających otwartemu przejściu. Bardzo niezawodny sposób„Pokonać” te ładunki - całkowicie wyłączyć prąd przepływający przez tyrystor.

Większość z nich działa w ten sposób. Nie na prądzie stałym, ale na wyprostowanym, odpowiadającym napięciu bez filtrowania. Zmienia się od zera do wartości amplitudy, a następnie ponownie spada do zera. I tak dalej, zgodnie z częstotliwością prostowanego napięcia przemiennego. W określonym momencie pomiędzy zerowymi wartościami napięcia do elektrody sterującej wysyłany jest sygnał, a tyrystor zostaje odblokowany. A kiedy napięcie przechodzi przez zero, ponownie się zamyka.

Aby wyłączyć go przy stałym napięciu i prądzie, przy którym nie ma wartości zerowej, potrzebny jest bocznik działający przez pewien czas. W najprostszej wersji jest to przycisk połączony z anodą i katodą lub połączony szeregowo. Jeśli urządzenie jest odblokowane, jest na nim napięcie szczątkowe. Naciśnięcie przycisku resetuje go do zera, a przepływający przez niego prąd zatrzymuje się. Ale jeśli przycisk nie zawiera specjalnego urządzenia, a jego styki się otworzą, tyrystor z pewnością włączy się ponownie.

To urządzenie powinno być kondensatorem połączonym równolegle z tyrystorem. Ogranicza tempo wzrostu napięcia na urządzeniu. Ten parametr jest najbardziej godny pożałowania podczas korzystania z tych urządzeń półprzewodnikowych, ponieważ zmniejsza się częstotliwość robocza, z jaką tyrystor jest w stanie przełączać obciążenie, a tym samym moc przełączana. Zjawisko to występuje z powodu pojemności wewnętrznych charakterystycznych dla każdego z modeli tych urządzeń półprzewodnikowych.

Konstrukcja każdego urządzenia półprzewodnikowego nieuchronnie tworzy grupę kondensatorów. Im szybciej wzrasta napięcie, tym większe są prądy, które je ładują. Ponadto występują we wszystkich elektrodach. Jeśli taki prąd w elektrodzie sterującej przekroczy określoną wartość progową, tyrystor włączy się. Dlatego parametr dU/dt jest podany dla wszystkich modeli.

• Wyłączenie tyrystora w wyniku przejścia napięcia zasilania przez zero nazywa się naturalnym. Pozostałe opcje wyłączania są nazywane wymuszonymi lub sztucznymi.

Różnorodność modeli

Te opcje przełączania komplikują przełączniki tyrystorowe i zmniejszają ich niezawodność. Ale rozwój odmiany tyrystorowej okazał się bardzo owocny.

W naszych czasach opanowano przemysłową produkcję dużej liczby odmian tyrystorów. Ich zakres to nie tylko potężne obwody mocy (w których zamykane i dioda tyrystorowa, triak), ale także obwody sterujące (dinistor, optotyrystor). Tyrystor na schemacie jest przedstawiony poniżej.

Wśród nich są modele, w których napięcia i prądy robocze są największe spośród wszystkich urządzeń półprzewodnikowych. Ponieważ zasilanie przemysłowe jest nie do pomyślenia bez transformatorów, rola tyrystorów w jej dalszym rozwoju jest fundamentalna. Blokowane modele o wysokiej częstotliwości w falownikach zapewniają tworzenie napięcia przemiennego. W takim przypadku jego wartość może osiągnąć 10 kV z częstotliwością 10 kHz przy natężeniu prądu 10 kA. Jednocześnie wymiary transformatorów są kilkukrotnie zmniejszane.

Włączanie i wyłączanie blokowanego tyrystora następuje wyłącznie w wyniku uderzenia w elektrodę sterującą specjalnymi sygnałami. Polaryzacja odpowiada specyficznej budowie tego urządzenia elektronicznego. To jedna z najprostszych odmian, określana jako GTO. Oprócz tego stosowane są bardziej złożone, blokowane tyrystory z wbudowanymi strukturami sterującymi. Modele te nazywane są GCT, a także IGCT. Zastosowanie w tych strukturach tranzystorów polowych klasyfikuje tyrystory wyłączalne do rodziny urządzeń MCT.

Staraliśmy się, aby nasza recenzja była informacyjna nie tylko dla oczytanych odwiedzających naszą stronę, ale także dla głupków. Teraz, gdy zaznajomiliśmy się z działaniem tyrystora, możemy wykorzystać tę wiedzę do: praktyczne użycie. Na przykład w prostej naprawie AGD. Najważniejsze - daj się ponieść pracy, nie zapomnij o bezpieczeństwie!