Kas yra tiristorius ir kaip jis veikia?

Tiristoriai taip pat yra jungikliai, panašūs į tranzistorius. Kaip jau minėjome, tranzistoriai yra mažas elektroninis komponentas, pakeitęs pasaulį, šiandien jų galime rasti kiekviename elektroniniame įrenginyje, pavyzdžiui, televizoriuose, mobiliuosiuose kompiuteriuose, nešiojamuose kompiuteriuose, skaičiuotuvuose, ausinėse ir kt. Jie yra pritaikomi ir universalūs, tačiau tai nereiškia, kad jie gali būti naudojami kiekvienoje programoje, mes galime juos naudoti kaip stiprinimo ir perjungimo įtaisus, tačiau jie negali valdyti didesnės srovės, taip pat tranzistoriui reikalinga nuolatinė perjungimo srovė. Taigi visoms šioms problemoms spręsti ir šioms problemoms įveikti naudojame tiristorius.

Paprastai SCR ir tiristoriai naudojami pakaitomis, tačiau SCR yra tiristorių rūšis. Tiristorius apima daugybę jungiklių tipų, kai kurie iš jų yra SCR (silicio valdomas lygintuvas), GTO (vartų išjungimas) ir IGBT (izoliuotų vartų valdomas bipolinis tranzistorius) ir kt. Tačiau SCR yra plačiausiai naudojamas prietaisas, todėl žodis Tyristor tampa sinonimas SCR. Paprasčiausiai, SCR yra tam tikras tiristorius .

SCR arba tiristorius yra keturių sluoksnių, trijų jungčių puslaidininkių perjungimo įtaisas. Jame yra trys gnybtai anodas, katodas ir vartai. Tiristorius taip pat yra vienakryptis įtaisas, kaip diodas, o tai reiškia, kad jis srovę teka tik viena kryptimi. Jis susideda iš trijų nuosekliai sujungtų PN jungčių, nes yra iš keturių sluoksnių. Vartų terminalas, naudojamas suveikti SCR, suteikiant mažą įtampą šiam terminalui, kurį mes taip pat vadinome vartų paleidimo metodu, kad įjungtume SCR.

Kuo tiristorius skiriasi nuo MOSFET?

Tiristoriai ir MOSFET yra elektriniai jungikliai ir dažniausiai naudojami. Pagrindinis skirtumas tarp jų yra tas, kad MOSFET jungikliai yra įtampos valdomi įtaisai ir gali perjungti tik nuolatinę srovę, o tiristorių jungikliai yra srove valdomi įrenginiai ir gali perjungti tiek nuolatinę, tiek kintamą srovę.

Toliau lentelėje pateikiami dar daugiau tiristoriaus ir MOSFET skirtumų:

Nuosavybė	Tiristorius	MOSFET
Terminis pabėgimas	Taip	Ne
Temperatūros jautrumas	mažiau	aukštas
Tipas	Aukštos įtampos aukštos srovės įtaisas	Aukštos įtampos vidutinės srovės įtaisas
Išjungti	Reikalinga atskira perjungimo grandinė	Nereikalaujama
Įjungimas	Reikalingas vienas impulsas	Nepertraukiamo maitinimo nereikia, išskyrus įjungimo ir išjungimo metu
Perjungimo greitis	žemas	aukštas
Varžinė įėjimo varža	žemas	aukštas
Kontroliuojantis	Srovės valdomas prietaisas	Įtampa valdomas įtaisas

Kuo tiristorius skiriasi nuo tranzistoriaus?

Tiristoriai ir tranzistoriai yra elektriniai jungikliai, tačiau tiristorių galia yra daug geresnė nei tranzistorių. Dėl didelio tiristoriaus įvertinimo, nurodyto kilovatais, o tranzistoriaus galios diapazonas yra vatas. Tiristorius analizuojamas kaip uždara tranzistorių pora. Pagrindinis skirtumas tarp tranzistoriaus ir tiristoriaus yra tas, kad tranzistoriui reikia nuolatinio perjungimo maitinimo, kad jis liktų įjungtas, tačiau tiristoriaus atveju jį reikia įjungti tik vieną kartą ir jis lieka įjungtas. Tranzistorius negali naudoti tokioms programoms kaip signalizacijos grandinė, kurią reikia suveikti vieną kartą ir likti įjungtą amžinai. Taigi, norėdami įveikti šias problemas, naudojame tiristorių.

Toliau lentelėje pateikiami dar keli tiristoriaus ir tranzistoriaus skirtumai:

Nuosavybė	Tiristorius	Tranzistorius
Sluoksnis	Keturi sluoksniai	Trys sluoksniai
Terminalai	Anodas, katodas ir vartai	Emiteris, kolekcininkas ir bazė
Veikimas virš įtampos ir srovės	Aukštesnis	Žemesnis nei tiristorius
Įjungiama	Tiesiog reikėjo vartų pulso, kad jis būtų įjungtas	Reikalingas nuolatinis kontrolinės srovės maitinimas
Vidinis galios praradimas	Žemesnis nei tranzistorius	didesnis

VI Tiristoriaus arba SCR charakteristikos

Pagrindinė grandinė tiristoriaus VI charakteristikoms gauti pateikiama žemiau, tiristoriaus anodas ir katodas yra prijungti prie pagrindinio maitinimo per apkrovą. Tiristoriaus vartai ir katodas tiekiami iš šaltinio Es, naudojami vartų srovei nuo vartų iki katodo tiekti.

Pagal charakteristikų schemą yra trys pagrindiniai SCR režimai: atbulinio blokavimo režimas, blokavimo į priekį režimas ir laidumo į priekį režimas.

Grįžtamojo blokavimo režimas:

Šiuo režimu katodas yra teigiamas anodo su atviru jungikliu S atžvilgiu. J1 ir J3 sankryžos yra atvirkštinės, o J2 - priekinės. Kai tiristoriui taikoma atvirkštinė įtampa (turėtų būti mažesnė nei V _BR), prietaisas siūlo didelę varžą atvirkštine kryptimi. Todėl tiristorius laikomas atviru jungikliu atvirkštinio blokavimo režimu. V _BR yra atvirkštinė gedimo įtampa ten, kur atsiranda lavina, jei įtampa viršija V _BR, gali pakenkti tiristorui.

Persiųsti blokavimo režimas:

Kai anodas yra teigiamas katodo atžvilgiu, atidarius vartų jungiklį. Tiristorius laikomas priekiniu, J1 ir J3 sankryžos yra nukreiptos į priekį, o J2 yra atvirkštinės, kaip matote paveikslėlyje. Šiuo režimu teka maža srovė, vadinama nuotėkio srove į priekį, nes į priekį nuotėkio srovė yra maža ir nepakankama, kad suaktyvintų SCR. Todėl SCR traktuojamas kaip atviras jungiklis net ir blokavimo į priekį režimu.

Laidumo pirmyn režimas:

Kai priekinė įtampa didėja, kai vartų grandinė lieka atvira, sankryžoje J2 įvyksta lavina, o SCR pereina į laidumo režimą. Mes galime bet kada įjungti SCR, suteikdami teigiamą vartų impulsą tarp vartų ir katodo arba priekinės pertraukos įtampą per tiristoriaus anodą ir katodą.

SCR arba tiristoriaus paleidimo metodai

Yra daug būdų, kaip suaktyvinti SCR, pavyzdžiui:

• Priekinis įtampos paleidimas
• Vartų paleidimas
• dv / dt paleidimas
• Temperatūros paleidimas
• Šviesos paleidimas

Priekinis įtampos paleidimas:

Pritaikius priekinę įtampą tarp anodo ir katodo, laikant atidarytą vartų grandinę, jungtis J2 yra atvirkštinė. Dėl to susidaro išeikvojimo sluoksnis visame J2. Didėjant įtampai į priekį, ateina etapas, kai išeikvojimo sluoksnis išnyksta, ir sakoma, kad J2 turi lavinų gedimą. Taigi tiristorius yra laidumo būsenoje. Įtampa, prie kurios įvyksta lavina, vadinama priekinio persilaužimo įtampa V _BO.

Vartų paleidimas:

Tai yra vienas iš labiausiai paplitusių, patikimų ir efektyviausių tiristoriaus ar SCR įjungimo būdų. Sujungiant vartus, norint įjungti SCR, tarp vartų ir katodo įjungiama teigiama įtampa, kuri sukelia vartų srovę, o įkrova įšvirkščiama į vidinį P sluoksnį ir įvyksta priekinis lūžis. Kuo didesnė vartų srovė sumažins perėjimo įtampą į priekį.

Kaip parodyta paveiksle, SCR yra trys sankryžos,. Naudojant vartų paleidimo metodą, kai vartų impulsas jungia J2 pertraukas, sankryžos J1 ir J2 pereina į priekį arba SCR yra laidžios būsenos. Vadinasi, jis leidžia srovei tekėti per anodą į katodą.

Pagal dviejų tranzistorių modelį, kai anodas yra teigiamas katodo atžvilgiu. Srovė netekės per anodą į katodą, kol nesuveikia vartų kaištis. Kai srovė patenka į vartų kaištį, ji įjungia apatinį tranzistorių. Apatinis tranzistoriaus laidumas įjungia viršutinį tranzistorių. Tai yra tam tikras vidinis teigiamas grįžtamasis ryšys, todėl vieną kartą teikdamas impulsą vartuose, tiristorius liko įjungtas. Kai abu tranzistoriai įjungia srovę, jie pradeda tekėti per anodą į katodą. Ši būsena yra žinoma kaip nukreipta į priekį, todėl tranzistorius „užsifiksuoja“ arba lieka nuolat įjungtas. Norėdami išjungti SCR, negalite jo išjungti, tik pašalindami vartų srovę. Šioje būsenoje tiristorius nepriklauso nuo vartų srovės. Taigi, norėdami išjungti, turite išjungti grandinę.

dv / dt suaktyvinimas:

Atvirkštinėje įstrižoje jungtyje J2 įgyja tokią charakteristiką kaip kondensatorius dėl to, kad jungtyje yra krūvis, vadinasi, jungtis J2 elgiasi kaip talpa. Staigiai įjungus priekinę įtampą, įkrovimo srovė per jungties talpą Cj veda įjungti SCR.

Įkrovimo srovę i _C suteikia;

i _C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (kur Va yra priekinė įtampa, atsirandanti J2 sankryžoje) i _C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt), nes jungties talpa yra beveik pastovi, dCj / dt yra nulis, tada i _C = Cj dVa / dt

Todėl, jei priekinės įtampos dVa / dt pakilimo greitis yra didelis, įkrovimo srovė i _C būtų didesnė. Čia įkrovimo srovė atlieka vartų srovės vaidmenį įjungiant SCR, net vartų signalas yra nulis.

Temperatūros paleidimas:

Kai tiristorius veikia priekinio blokavimo režimu, didžioji naudojama įtampa surenkama per sankryžą J2, ši įtampa susijusi su tam tikra nuotėkio srove. Dėl to padidėja sankryžos J2 temperatūra. Taigi, padidėjus temperatūrai, išeikvojimo sluoksnis sumažėja, o esant aukštai temperatūrai (saugios ribos ribose), išeikvojimo sluoksnis nutrūksta ir SCR įsijungia.

Šviesos paleidimas:

Norint suaktyvinti SCR su šviesa, vidinis p-sluoksnis yra padaryta įduba (arba tuščiavidurė), kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje. Tam tikro bangos ilgio šviesos spindulį švitinti nukreipia optiniai pluoštai. Kai šviesos intensyvumas viršija tam tikrą vertę, SCR įsijungia. Šios rūšies SCR vadinamos šviesos aktyvuota SCR (LASCR). Kartais šie SCR suveikė kartu naudojant šviesos šaltinį ir vartų signalą. Norint įjungti SCR, reikalinga didelė vartų srovė ir mažesnis šviesos intensyvumas.

LASCR arba šviesos sukeltas SCR naudojami HVDC (aukštos įtampos tiesioginės srovės) perdavimo sistemoje.