Τι είναι ένα θυρίστορ; Αρχή λειτουργίας και κανόνες χρήσης

Το θυρίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών που έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί ως κλειδί. Έχει τρία ηλεκτρόδια και μια δομή p-n-p-n από τέσσερα στρώματα ημιαγωγών. Τα ηλεκτρόδια αναφέρονται ως άνοδος, κάθοδος και ηλεκτρόδιο ελέγχου. Η δομή p-n-p-n είναι λειτουργικά παρόμοια με μια μη γραμμική αντίσταση, η οποία είναι ικανή να δέχεται δύο καταστάσεις:

• με πολύ υψηλή αντίσταση, απενεργοποιημένο.
• με πολύ χαμηλή αντίσταση, ενεργοποιημένο.

Είδη

Το ενεργοποιημένο θυρίστορ διατηρεί μια τάση περίπου ενός ή πολλών βολτ, η οποία αυξάνεται ελαφρώς με την αύξηση του ρεύματος που ρέει μέσα από αυτό. Ανάλογα με τον τύπο του ρεύματος και της τάσης που εφαρμόζεται στο ηλεκτρικό κύκλωμα με ένα θυρίστορ, χρησιμοποιεί μία από τις τρεις σύγχρονες ποικιλίες αυτών των συσκευών ημιαγωγών. Τα ακόλουθα λειτουργούν με συνεχές ρεύμα:

• εναλλάξιμα θυρίστορ.
• τρεις τύποι θυρίστορ απενεργοποίησης, που αναφέρονται ως

Τα Triac λειτουργούν με εναλλασσόμενο και συνεχές ρεύμα. Όλα αυτά τα θυρίστορ περιέχουν ένα ηλεκτρόδιο ελέγχου και δύο άλλα ηλεκτρόδια μέσω των οποίων ρέει το ρεύμα φορτίου. Για τα SCR και τα θυρίστορ απενεργοποίησης, αυτά είναι η άνοδος και η κάθοδος για τα τριακ, το όνομα αυτών των ηλεκτροδίων καθορίζεται από τον σωστό προσδιορισμό των ιδιοτήτων του σήματος ελέγχου που παρέχεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου.

Η παρουσία μιας δομής p-n-p-n σε ένα θυρίστορ του επιτρέπει να χωριστεί υπό όρους σε δύο περιοχές, καθεμία από τις οποίες είναι ένα διπολικό τρανζίστορ της αντίστοιχης αγωγιμότητας. Έτσι, αυτά τα διασυνδεδεμένα τρανζίστορ είναι ισοδύναμα ενός θυρίστορ, όπως φαίνεται στο διάγραμμα στα αριστερά. Τα SCR ήταν τα πρώτα που εμφανίστηκαν στην αγορά.

Ιδιότητες και χαρακτηριστικά

Στην ουσία, αυτό είναι ένα ανάλογο ενός ρελέ αυτοασφάλισης με μια κανονικά ανοιχτή επαφή, ο ρόλος του οποίου διαδραματίζεται από μια δομή ημιαγωγού που βρίσκεται μεταξύ της ανόδου και της καθόδου. Η διαφορά από ένα ρελέ είναι ότι αυτή η συσκευή ημιαγωγών μπορεί να έχει πολλές μεθόδους μεταγωγής. Όλες αυτές οι μέθοδοι εξηγούνται από το ισοδύναμο τρανζίστορ του SCR.

Δύο ισοδύναμα τρανζίστορ καλύπτονται από θετική ανάδραση. Πολλαπλασιάζει τυχόν αλλαγές ρεύματος στις διασταυρώσεις ημιαγωγών τους. Επομένως, υπάρχουν διάφοροι τύποι επιρροής στα ηλεκτρόδια του θυρίστορ για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του. Οι δύο πρώτες μέθοδοι σας επιτρέπουν να ενεργοποιήσετε την άνοδο.

• Εάν η τάση στην άνοδο αυξηθεί, σε μια ορισμένη τιμή, θα αρχίσουν να επηρεάζουν τα αποτελέσματα της αρχικής διάσπασης των δομών ημιαγωγών των τρανζίστορ. Το αρχικό ρεύμα που εμφανίζεται θα ενισχυθεί με θετική ανάδραση και θα ενεργοποιηθούν και τα δύο τρανζίστορ.
• Με μια αρκετά γρήγορη αύξηση της τάσης στην άνοδο, φορτίζονται οι χωρητικότητες μεταξύ ηλεκτροδίων, που υπάρχουν σε οποιαδήποτε ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Ταυτόχρονα, στα ηλεκτρόδια εμφανίζονται ρεύματα φόρτισης αυτών των πυκνωτών, τα οποία συλλέγονται από θετική ανάδραση και όλα τελειώνουν με την ενεργοποίηση του SCR.

Εάν οι παραπάνω αλλαγές τάσης απουσιάζουν, η μεταγωγή συνήθως συμβαίνει με το ρεύμα βάσης του ισοδύναμου τρανζίστορ n-p-n. Μπορείτε να απενεργοποιήσετε το θυρίστορ με έναν από τους δύο τρόπους, οι οποίοι γίνονται επίσης σαφείς λόγω της αλληλεπίδρασης ισοδύναμων τρανζίστορ. Η θετική ανάδραση σε αυτά λειτουργεί ξεκινώντας από ορισμένες τιμές ρευμάτων που ρέουν στη δομή p-n-p-n. Εάν η τρέχουσα τιμή γίνει μικρότερη από αυτές τις τιμές, η θετική ανάδραση θα λειτουργήσει για να εξαφανίσει γρήγορα τα ρεύματα.

Μια άλλη μέθοδος διακοπής λειτουργίας περιλαμβάνει τη διακοπή του βρόχου θετικής ανάδρασης με έναν παλμό τάσης που αντιστρέφει την πολικότητα στην άνοδο και την κάθοδο. Με αυτό το φαινόμενο, η κατεύθυνση των ρευμάτων μεταξύ των ηλεκτροδίων αλλάζει προς το αντίθετο και το θυρίστορ σβήνει. Δεδομένου ότι τα υλικά ημιαγωγών χαρακτηρίζονται από το φαινόμενο του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, υπάρχουν φωτοθυρίστορ, στα οποία η ενεργοποίηση μπορεί να προκληθεί από το φωτισμό είτε του παραθύρου λήψης είτε του LED στο σώμα αυτής της συσκευής ημιαγωγών.

Υπάρχουν επίσης τα λεγόμενα dinistors (μη ελεγχόμενα θυρίστορ). Αυτές οι συσκευές ημιαγωγών δεν διαθέτουν ηλεκτρόδιο ελέγχου από τη σχεδίασή τους. Στον πυρήνα του, είναι ένα θυρίστορ με ένα τερματικό που λείπει. Επομένως, η κατάστασή τους εξαρτάται μόνο από την τάση της ανόδου και της καθόδου και δεν μπορούν να ενεργοποιηθούν από ένα σήμα ελέγχου. Διαφορετικά, οι διαδικασίες σε αυτά είναι παρόμοιες με τα συμβατικά θυρίστορ. Το ίδιο ισχύει και για τα triac, τα οποία είναι ουσιαστικά δύο θυρίστορ συνδεδεμένα παράλληλα. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο εναλλασσόμενου ρεύματος χωρίς πρόσθετες διόδους.

Θυρίστορ με δυνατότητα κλειδώματος

Εάν κατασκευάζετε περιοχές της δομής p-n-p-n κοντά στις βάσεις ισοδύναμων τρανζίστορ με συγκεκριμένο τρόπο, μπορείτε να επιτύχετε πλήρη έλεγχο του θυρίστορ από το ηλεκτρόδιο ελέγχου. Αυτό το σχέδιο δομής p-n-p-n φαίνεται στην εικόνα στα αριστερά. Ένα τέτοιο θυρίστορ μπορεί να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί με κατάλληλα σήματα ανά πάσα στιγμή στέλνοντάς τα στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Άλλες μέθοδοι μεταγωγής που εφαρμόζονται στα θυρίστορ είναι επίσης κατάλληλες για θυρίστορ απενεργοποίησης.

Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι δεν είναι εφαρμόσιμες σε τέτοιες συσκευές ημιαγωγών. Αντίθετα, αποκλείονται από ορισμένες λύσεις κυκλώματος. Ο στόχος είναι να επιτευχθεί αξιόπιστη ενεργοποίηση και απενεργοποίηση χρησιμοποιώντας μόνο το ηλεκτρόδιο ελέγχου. Αυτό είναι απαραίτητο για τη χρήση τέτοιων θυρίστορ σε ισχυρούς μετατροπείς υψηλής συχνότητας. Τα GTO λειτουργούν σε συχνότητες έως και 300 Hertz και τα IGCT είναι ικανά για σημαντικά υψηλότερες συχνότητες, φτάνοντας τα 2 kHz. Τα ονομαστικά ρεύματα μπορεί να είναι αρκετές χιλιάδες αμπέρ και οι τάσεις μπορεί να είναι αρκετά κιλοβολτ.

Μια σύγκριση διαφορετικών θυρίστορ δίνεται στον παρακάτω πίνακα.

Τύπος θυρίστορ	Πλεονεκτήματα	Ελαττώματα	Πού χρησιμοποιείται;
SCR	Ελάχιστη τάση σε κατάσταση ενεργοποίησης σε μέγιστα ρεύματα και υπερφορτώσεις. Το πιο αξιόπιστο από όλα. Καλή επεκτασιμότητα κυκλωμάτων λόγω της κοινής λειτουργίας πολλών θυρίστορ που συνδέονται είτε παράλληλα είτε σε σειρά	Δεν υπάρχει δυνατότητα αυθαίρετης ελεγχόμενης απενεργοποίησης χρησιμοποιώντας μόνο το ηλεκτρόδιο ελέγχου. Χαμηλότερες συχνότητες λειτουργίας.	Ηλεκτρικοί κινητήρες, τροφοδοτικά υψηλής ισχύος. μετατροπείς συγκόλλησης? έλεγχος ισχυρών θερμαντήρων. Στατικοί αντισταθμιστές? διακόπτες σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος
GTO	Δυνατότητα αυθαίρετου ελεγχόμενου τερματισμού λειτουργίας. Σχετικά υψηλή ικανότητα υπερφόρτωσης ρεύματος. Δυνατότητα αξιόπιστης λειτουργίας σε σειριακή σύνδεση. Συχνότητα λειτουργίας έως 300 Hz, τάση έως 4000 V.	Η τάση στην κατάσταση ενεργοποίησης είναι σημαντική στα μέγιστα ρεύματα και υπερφορτίσεις και στις αντίστοιχες απώλειες, συμπεριλαμβανομένων των συστημάτων ελέγχου. Πολύπλοκο κύκλωμα για την κατασκευή του συστήματος στο σύνολό του. Μεγάλες δυναμικές απώλειες.
IGCT	Δυνατότητα αυθαίρετου ελεγχόμενου τερματισμού λειτουργίας. Σχετικά υψηλή ικανότητα υπερφόρτωσης ρεύματος. Σχετικά χαμηλή τάση σε κατάσταση ενεργοποίησης σε μέγιστα ρεύματα και υπερφορτώσεις. Συχνότητα λειτουργίας - έως 2000 Hz. Απλοί έλεγχοι. Δυνατότητα αξιόπιστης λειτουργίας σε σειριακή σύνδεση.	Το πιο ακριβό από όλα τα θυρίστορ	Ηλεκτρικοί κινητήρες; αντισταθμιστές στατικής αέργου ισχύος. τροφοδοτικά υψηλής ισχύος, επαγωγικοί θερμαντήρες

Τα θυρίστορ κατασκευάζονται για ένα ευρύ φάσμα ρευμάτων και τάσεων. Ο σχεδιασμός τους καθορίζεται από τις διαστάσεις της δομής p-n-p-n και την ανάγκη να επιτευχθεί αξιόπιστη απομάκρυνση θερμότητας από αυτήν. Τα σύγχρονα θυρίστορ, καθώς και οι ονομασίες τους σε ηλεκτρικά κυκλώματα, φαίνονται στις παρακάτω εικόνες.

♦ Όπως έχουμε ήδη ανακαλύψει, το θυρίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών που έχει τις ιδιότητες μιας ηλεκτρικής βαλβίδας. Θυρίστορ με δύο ακροδέκτες (Α - άνοδος, Κ - κάθοδος) , αυτό είναι ένα dinistor. Θυρίστορ με τρεις ακροδέκτες (A – άνοδος, K – κάθοδος, Ue – ηλεκτρόδιο ελέγχου) , αυτό είναι ένα θυρίστορ, ή στην καθημερινή ζωή ονομάζεται απλά θυρίστορ.

♦ Χρησιμοποιώντας το ηλεκτρόδιο ελέγχου (υπό ορισμένες συνθήκες), μπορείτε να αλλάξετε την ηλεκτρική κατάσταση του θυρίστορ, δηλαδή να το μεταφέρετε από την κατάσταση "off" στην κατάσταση "on".
Το θυρίστορ ανοίγει εάν η εφαρμοζόμενη τάση μεταξύ της ανόδου και της καθόδου υπερβεί την τιμή U = Ανώ, δηλαδή το μέγεθος της τάσης διάσπασης του θυρίστορ.
Το θυρίστορ μπορεί να ανοίξει με τάση μικρότερη από Uprμεταξύ ανόδου και καθόδου (U< Uпр) , εάν εφαρμόσετε έναν παλμό τάσης θετικής πολικότητας μεταξύ του ηλεκτροδίου ελέγχου και της καθόδου.

♦ Το θυρίστορ μπορεί να παραμείνει σε ανοιχτή κατάσταση για όσο χρονικό διάστημα επιθυμείτε, αρκεί να εφαρμοστεί σε αυτό η τάση τροφοδοσίας.
Το θυρίστορ μπορεί να κλείσει:

• - εάν μειώσετε την τάση μεταξύ της ανόδου και της καθόδου μέχρι U = 0;
• - εάν μειώσετε το ρεύμα ανόδου του θυρίστορ σε τιμή μικρότερη από το ρεύμα συγκράτησης Iud.
• — εφαρμόζοντας μια τάση μπλοκαρίσματος στο ηλεκτρόδιο ελέγχου (μόνο για θυρίστορ απενεργοποίησης).

Το θυρίστορ μπορεί επίσης να παραμείνει σε κλειστή κατάσταση για οποιοδήποτε χρονικό διάστημα μέχρι να φτάσει ο παλμός ενεργοποίησης.
Τα θυρίστορ και τα δινιστόρ λειτουργούν τόσο σε κυκλώματα συνεχούς όσο και σε εναλλασσόμενο ρεύμα.

Λειτουργία δινιστόρ και θυρίστορ σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος.

Ας δούμε μερικά πρακτικά παραδείγματα.
Το πρώτο παράδειγμα χρήσης ενός dinstor είναι γεννήτρια ήχου χαλάρωσης .

Το χρησιμοποιούμε ως distorant KN102A-B.

♦ Η γεννήτρια λειτουργεί ως εξής.
Όταν πατηθεί το κουμπί Κν, μέσω αντιστάσεων R1 και R2Ο πυκνωτής φορτίζεται σταδιακά ΜΕ(+ μπαταρίες – κλειστές επαφές του κουμπιού Kn – αντιστάσεις – πυκνωτής C – μείον μπαταρίες).
Μια αλυσίδα από μια τηλεφωνική κάψουλα και ένα δινιστόρ συνδέεται παράλληλα με τον πυκνωτή. Δεν ρέει ρεύμα μέσα από την τηλεφωνική κάψουλα και το dinstor, αφού το dinstor είναι ακόμα «κλειδωμένο».
♦ Όταν ο πυκνωτής φτάσει στην τάση στην οποία διαρρηγνύεται το dynistor, ένας παλμός ρεύματος εκφόρτισης πυκνωτή διέρχεται από το πηνίο της τηλεφωνικής κάψουλας (C – πηνίο τηλεφώνου – dynistor – C). Ακούγεται ένα κλικ από το τηλέφωνο, ο πυκνωτής αποφορτίζεται. Στη συνέχεια, ο πυκνωτής C φορτίζεται ξανά και η διαδικασία επαναλαμβάνεται.
Η συχνότητα επανάληψης των κλικ εξαρτάται από την χωρητικότητα του πυκνωτή και την τιμή αντίστασης των αντιστάσεων R1 και R2.
♦ Με τις τιμές τάσης, αντίστασης και πυκνωτή που υποδεικνύονται στο διάγραμμα, η συχνότητα του ηχητικού σήματος χρησιμοποιώντας την αντίσταση R2 μπορεί να αλλάξει εντός 500 – 5000 χέρτζ. Η τηλεφωνική κάψουλα πρέπει να χρησιμοποιείται με πηνίο χαμηλής αντίστασης 50 – 100 Ohm, όχι πια, για παράδειγμα μια κάψουλα τηλεφώνου TK-67-N.
Η τηλεφωνική κάψουλα πρέπει να συνδεθεί με σωστή πολικότητα, διαφορετικά δεν θα λειτουργήσει. Στην κάψουλα υπάρχει ένας χαρακτηρισμός + (συν) και - (μείον).

♦ Αυτό το σχήμα (Εικόνα 1) έχει ένα μειονέκτημα. Λόγω της μεγάλης εξάπλωσης των παραμέτρων dinstor KN102(διαφορετική τάση διακοπής), σε ορισμένες περιπτώσεις, θα χρειαστεί να αυξηθεί η τάση τροφοδοσίας σε 35 – 45 βολτ, κάτι που δεν είναι πάντα δυνατό και βολικό.

Μια συσκευή ελέγχου συναρμολογημένη σε ένα θυρίστορ για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του φορτίου χρησιμοποιώντας ένα κουμπί φαίνεται στο Σχ. 2.

Η συσκευή λειτουργεί ως εξής.
♦ Στην αρχική κατάσταση, το θυρίστορ είναι κλειστό και το φως δεν ανάβει.
Πατήστε το κουμπί Kn για 1 – 2 δευτερόλεπτα. Οι επαφές του κουμπιού ανοίγουν, το κύκλωμα καθόδου θυρίστορ έχει σπάσει.

Αυτή τη στιγμή ο πυκνωτής ΜΕφορτίζεται από μια πηγή ισχύος μέσω μιας αντίστασης R1. Η τάση στον πυκνωτή φτάνει Uπαροχή ηλεκτρικού ρεύματος.
Αφήστε το κουμπί Κν.
Αυτή τη στιγμή, ο πυκνωτής εκφορτίζεται μέσω του κυκλώματος: αντίσταση R2 - ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ - κάθοδος - κλειστές επαφές του κουμπιού Kn - πυκνωτής.
Το ρεύμα θα ρέει στο κύκλωμα του ηλεκτροδίου ελέγχου, θυρίστορ "θα ανοίξει".
Το φως ανάβει και κατά μήκος του κυκλώματος: συν μπαταρίες - φορτίο με τη μορφή λαμπτήρα - θυρίστορ - κλειστές επαφές του κουμπιού - μείον μπαταρίες.
Το κύκλωμα θα παραμείνει σε αυτήν την κατάσταση για όσο χρονικό διάστημα επιθυμείτε. .
Σε αυτή την κατάσταση, ο πυκνωτής εκφορτίζεται: αντίσταση R2, ηλεκτρόδιο ελέγχου μετάβασης - κάθοδος θυρίστορ, επαφές του κουμπιού Kn.
♦ Για να σβήσετε τη λάμπα, πατήστε στιγμιαία το κουμπί Κν. Σε αυτή την περίπτωση, διακόπτεται το κύριο κύκλωμα τροφοδοσίας του λαμπτήρα. Thyristor "κλείνει". Όταν οι επαφές του κουμπιού είναι κλειστές, το θυρίστορ θα παραμείνει σε κλειστή κατάσταση, αφού το ηλεκτρόδιο ελέγχου του θυρίστορ Uynp = 0(ο πυκνωτής είναι αποφορτισμένος).

Έχω δοκιμάσει και δουλέψει αξιόπιστα διάφορα θυρίστορ σε αυτό το κύκλωμα: KU101, T122, KU201, KU202, KU208 .

♦ Όπως ήδη αναφέρθηκε, το dinistor και το thyristor έχουν το δικό τους ανάλογο τρανζίστορ .

Το αναλογικό κύκλωμα θυρίστορ αποτελείται από δύο τρανζίστορ και φαίνεται στο Σχ. 3.
Τρανζίστορ Το Tr 1 έχει p-n-pαγωγιμότητα, τρανζίστορ Το Tr 2 έχει n-p-n αγώγιμο. Τα τρανζίστορ μπορεί να είναι είτε γερμάνιο είτε πυρίτιο.

Το ανάλογο θυρίστορ έχει δύο εισόδους ελέγχου.
Πρώτη καταχώρηση: A – Ue1(εκπομπός - βάση τρανζίστορ Tr1).
Δεύτερη είσοδος: K – Ue2(εκπομπός - βάση τρανζίστορ Tr2).

Το ανάλογο έχει: A - άνοδο, K - κάθοδο, Ue1 - το πρώτο ηλεκτρόδιο ελέγχου, Ue2 - το δεύτερο ηλεκτρόδιο ελέγχου.

Εάν δεν χρησιμοποιούνται ηλεκτρόδια ελέγχου, τότε θα είναι δινιστόρ, με ηλεκτρόδια Α - άνοδος και Κ - κάθοδος .

♦ Ένα ζεύγος τρανζίστορ, για ανάλογο θυρίστορ, πρέπει να επιλεγεί ίδιας ισχύος με ρεύμα και τάση μεγαλύτερη από αυτή που απαιτείται για τη λειτουργία της συσκευής. Παράμετροι αναλογικού θυρίστορ (τάση διάσπασης Unp, ρεύμα διατήρησης Iyд) , θα εξαρτηθεί από τις ιδιότητες των τρανζίστορ που χρησιμοποιούνται.

♦ Για πιο σταθερή αναλογική λειτουργία, προστίθενται αντιστάσεις στο κύκλωμα R1 και R2. Και χρησιμοποιώντας μια αντίσταση R3η τάση διάσπασης μπορεί να ρυθμιστεί Uprκαι συγκράτησης ρεύματος Iydανάλογο ενός δινιστόρ - ενός θυρίστορ. Εμφανίζεται ένα διάγραμμα ενός τέτοιου αναλόγου στο Σχήμα 4.

Εάν στο κύκλωμα γεννήτριας συχνοτήτων ήχου (Φιγούρα 1), αντί για dinistor KN102ενεργοποιήστε το αναλογικό dinstor, λαμβάνετε μια συσκευή με διαφορετικές ιδιότητες (Εικόνα 5) .

Η τάση τροφοδοσίας ενός τέτοιου κυκλώματος θα είναι από 5 έως 15 βολτ. Αλλαγή τιμών αντίστασης R3 και R5Μπορείτε να αλλάξετε τον τόνο του ήχου και την τάση λειτουργίας της γεννήτριας.

Μεταβλητή αντίσταση R3Η τάση διάσπασης του αναλόγου επιλέγεται για την τάση τροφοδοσίας που χρησιμοποιείται.

Στη συνέχεια, μπορείτε να το αντικαταστήσετε με μια σταθερή αντίσταση.

Τρανζίστορ Tr1 και Tr2: KT502 και KT503; KT814 και KT815 ή οποιοδήποτε άλλο.

♦ Ενδιαφέρον κύκλωμα σταθεροποιητή τάσης με προστασία από βραχυκύκλωμα φορτίου (Εικόνα 6).

Εάν το ρεύμα φορτίου υπερβαίνει 1 αμπέρ, η προστασία θα λειτουργήσει.

Ο σταθεροποιητής αποτελείται από:

• - στοιχείο ελέγχου - δίοδος zener KS510, που καθορίζει την τάση εξόδου.
• - τρανζίστορ ενεργοποιητή KT817A, KT808A, ενεργώντας ως ρυθμιστής τάσης.
• - μια αντίσταση χρησιμοποιείται ως αισθητήρας υπερφόρτωσης R4;
• — ο μηχανισμός προστασίας του ενεργοποιητή χρησιμοποιεί ένα ανάλογο ενός δινίστορ, σε τρανζίστορ KT502 και KT503.

♦ Στην είσοδο του σταθεροποιητή υπάρχει ένας πυκνωτής ως φίλτρο Γ1. Αντίσταση R1έχει ρυθμιστεί το ρεύμα σταθεροποίησης της διόδου zener KS510, Μέγεθος 5 – 10 mA.Η τάση στη δίοδο zener πρέπει να είναι 10 βολτ.
Αντίσταση R5ρυθμίζει την αρχική λειτουργία σταθεροποίησης της τάσης εξόδου.

Αντίσταση R4 = 1,0 Ohm, συνδέεται σε σειρά με το κύκλωμα φορτίου.

Στην αρχική κατάσταση, όταν το φορτίο στην έξοδο του σταθεροποιητή είναι μικρό ή απενεργοποιημένο, το ανάλογο θυρίστορ είναι κλειστό. Η τάση των 10 βολτ που εφαρμόζεται σε αυτό (από τη δίοδο zener) δεν είναι αρκετή για βλάβη. Αυτή τη στιγμή η πτώση τάσης στην αντίσταση R4σχεδόν ίσο με μηδέν.
Εάν αυξήσετε σταδιακά το ρεύμα φορτίου, η πτώση τάσης στην αντίσταση θα αυξηθεί R4. Σε μια ορισμένη τάση στο R4, το ανάλογο θυρίστορ διαρρηγνύεται και η τάση δημιουργείται μεταξύ του σημείου Σημείο 1και ένα κοινό σύρμα ίσο με 1,5 - 2,0 βολτ.
Αυτή είναι η τάση της μετάβασης ανόδου-κάθοδος ενός ανοιχτού αναλόγου ενός θυρίστορ.

Ταυτόχρονα ανάβει το LED Δ1, σηματοδοτώντας έκτακτη ανάγκη. Η τάση στην έξοδο του σταθεροποιητή, αυτή τη στιγμή, θα είναι ίση με 1,5 - 2,0 βολτ.
Για να αποκαταστήσετε την κανονική λειτουργία του σταθεροποιητή, πρέπει να απενεργοποιήσετε το φορτίο και να πατήσετε το κουμπί Κν, επαναφέροντας το κλείδωμα ασφαλείας.
Θα υπάρξει ξανά τάση στην έξοδο του σταθεροποιητή 9 βολτ, και το LED θα σβήσει.
Ρύθμιση της αντίστασης R3, μπορείτε να επιλέξετε το ρεύμα λειτουργίας προστασίας από 1 αμπέρ ή περισσότερο . Τρανζίστορ Τ1 και Τ2Μπορεί να τοποθετηθεί σε ένα καλοριφέρ χωρίς μόνωση. Το ίδιο το ψυγείο πρέπει να είναι απομονωμένο από το περίβλημα.

Το θυρίστορ είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα κατασκευασμένο από υλικά ημιαγωγών, μπορεί να αποτελείται από τρεις ή περισσότερες συνδέσεις p-n και έχει δύο σταθερές καταστάσεις: κλειστό (χαμηλή αγωγιμότητα), ανοιχτό (υψηλή αγωγιμότητα).

Πρόκειται για ένα ξηρό σκεύασμα, το οποίο είναι για όσους μόλις ξεκινούν πλοίαρχος ηλεκτρολόγος μηχανικόςε, δεν λέει απολύτως τίποτα. Ας δούμε την αρχή λειτουργίας αυτού του ηλεκτρονικού εξαρτήματος για απλούς ανθρώπους, ας το πούμε έτσι, για ανδρείκελα, και πού μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Ουσιαστικά, είναι το ηλεκτρονικό αντίστοιχο των διακοπτών που χρησιμοποιείτε καθημερινά.

Υπάρχουν πολλοί τύποι αυτών των στοιχείων, με διαφορετικά χαρακτηριστικά και διαφορετικές εφαρμογές. Σκεφτείτε ένα συνηθισμένο θυρίστορ μίας λειτουργίας.

Η μέθοδος χαρακτηρισμού στα διαγράμματα φαίνεται στο σχήμα 1.

Το ηλεκτρονικό στοιχείο έχει τα ακόλουθα συμπεράσματα:

• θετικό τερματικό ανόδου.
• αρνητικό τερματικό καθόδου.
• ηλεκτρόδιο ελέγχου G.

Η αρχή λειτουργίας ενός θυρίστορ

Η κύρια εφαρμογή αυτού του τύπου στοιχείων είναι η δημιουργία με βάση τους διακόπτες ισχύος θυρίστορ για τη μεταγωγή υψηλών ρευμάτων και τη ρύθμισή τους. Η ενεργοποίηση πραγματοποιείται από ένα σήμα που μεταδίδεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Σε αυτή την περίπτωση, το στοιχείο δεν είναι πλήρως ελεγχόμενο και για να το κλείσετε είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν πρόσθετα μέτρα που θα διασφαλίσουν ότι η τάση πέφτει στο μηδέν.

Εάν μιλάμε για το πώς λειτουργεί ένα θυρίστορ με απλούς όρους, τότε, κατ' αναλογία με μια δίοδο, μπορεί να μεταφέρει ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση, οπότε όταν το συνδέετε χρειάζεστε παρατηρήστε τη σωστή πολικότητα. Όταν εφαρμόζεται τάση στην άνοδο και την κάθοδο, αυτό το στοιχείο θα παραμείνει κλειστό μέχρι να εφαρμοστεί το αντίστοιχο ηλεκτρικό σήμα στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Τώρα, ανεξάρτητα από την παρουσία ή την απουσία σήματος ελέγχου, δεν θα αλλάξει την κατάστασή του και θα παραμείνει ανοιχτό.

Συνθήκες θυρίστορ κλείσιμο:

1. Αφαιρέστε το σήμα από το ηλεκτρόδιο ελέγχου.
2. Μειώστε την τάση στην κάθοδο και την άνοδο στο μηδέν.

Για δίκτυα AC, η τήρηση αυτών των προϋποθέσεων δεν δημιουργεί ιδιαίτερες δυσκολίες. Η ημιτονοειδής τάση, μεταβαλλόμενη από τη μία τιμή πλάτους στην άλλη, μειώνεται σε μηδενική τιμή και εάν αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει σήμα ελέγχου, το θυρίστορ θα κλείσει.

Στην περίπτωση χρήσης θυρίστορ σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι για αναγκαστική εναλλαγή (κλείσιμο του θυρίστορ), η πιο συνηθισμένη είναι η χρήση πυκνωτή που έχει προφορτιστεί. Το κύκλωμα με τον πυκνωτή συνδέεται με το κύκλωμα ελέγχου θυρίστορ. Όταν ένας πυκνωτής είναι συνδεδεμένος στο κύκλωμα, θα συμβεί εκφόρτιση στο θυρίστορ, το ρεύμα εκφόρτισης του πυκνωτή θα κατευθύνεται αντίθετα από το προς τα εμπρός ρεύμα του θυρίστορ, το οποίο θα οδηγήσει σε μείωση του ρεύματος στο κύκλωμα στο μηδέν και το θυρίστορ θα κλείσει.

Μπορεί να νομίζετε ότι η χρήση θυρίστορ είναι αδικαιολόγητη, δεν είναι πιο εύκολο να χρησιμοποιήσετε έναν κανονικό διακόπτη; Ένα τεράστιο πλεονέκτημα του θυρίστορ είναι ότι σας επιτρέπει να αλλάζετε τεράστια ρεύματα στο κύκλωμα ανόδου-καθόδου χρησιμοποιώντας ένα αμελητέο σήμα ελέγχου που παρέχεται στο κύκλωμα ελέγχου. Σε αυτή την περίπτωση, δεν εμφανίζεται σπινθήρας, κάτι που είναι σημαντικό για την αξιοπιστία και την ασφάλεια ολόκληρου του κυκλώματος.

Διάγραμμα σύνδεσης

Το κύκλωμα ελέγχου μπορεί να φαίνεται διαφορετικό, αλλά στην απλούστερη περίπτωση, το κύκλωμα μεταγωγής διακόπτη θυρίστορ μοιάζει με αυτό που φαίνεται στο Σχήμα 2.

Ένας λαμπτήρας είναι προσαρτημένος στην άνοδο L, και ο διακόπτης K2 συνδέει τον θετικό ακροδέκτη της πηγής ισχύος G. B. Η κάθοδος συνδέεται με τον αρνητικό ακροδέκτη του τροφοδοτικού.

Μετά την τροφοδοσία ρεύματος από τον διακόπτη Κ2, η τάση της μπαταρίας θα εφαρμοστεί στην άνοδο και την κάθοδο, αλλά το θυρίστορ παραμένει κλειστό και το φως δεν ανάβει. Για να ανάψετε τη λάμπα, πρέπει να πατήσετε το κουμπί K1, το σήμα μέσω της αντίστασης R θα σταλεί στο ηλεκτρόδιο ελέγχου, ο διακόπτης θυρίστορ θα αλλάξει την κατάστασή του για να ανοίξει και η λυχνία θα ανάψει. Η αντίσταση περιορίζει το ρεύμα που παρέχεται στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Πατώντας ξανά το κουμπί K1 δεν έχει καμία επίδραση στην κατάσταση του κυκλώματος.

Για να κλείσετε το ηλεκτρονικό κλειδί, πρέπει να αποσυνδέσετε το κύκλωμα από την πηγή ρεύματος χρησιμοποιώντας το διακόπτη K2. Αυτός ο τύπος ηλεκτρονικού εξαρτήματος θα σβήσει εάν η τάση τροφοδοσίας στην άνοδο πέσει σε μια συγκεκριμένη τιμή, η οποία εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της. Έτσι μπορείτε να περιγράψετε πώς λειτουργεί ένα θυρίστορ για ανδρείκελα.

Χαρακτηριστικά

Τα κύρια χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

Τα υπό εξέταση στοιχεία, εκτός από τα ηλεκτρονικά κλειδιά, χρησιμοποιούνται συχνά σε ρυθμιστές ισχύος, οι οποίοι επιτρέπουν την αλλαγή της ισχύος που παρέχεται στο φορτίο αλλάζοντας τις μέσες και αποτελεσματικές τιμές του εναλλασσόμενου ρεύματος. Η τρέχουσα τιμή ρυθμίζεται αλλάζοντας τη στιγμή κατά την οποία το σήμα ανοίγματος παρέχεται στο θυρίστορ (μεταβολή της γωνίας ανοίγματος). Η γωνία ανοίγματος (ρύθμισης) είναι ο χρόνος από την αρχή του μισού κύκλου έως τη στιγμή που ανοίγει το θυρίστορ.

Τύποι δεδομένων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι θυρίστορ, αλλά οι πιο συνηθισμένοι, εκτός από αυτούς που συζητήσαμε παραπάνω, είναι οι εξής:

• στοιχείο δινιστόρ, η μεταγωγή του οποίου συμβαίνει όταν επιτευχθεί μια ορισμένη τιμή της τάσης που εφαρμόζεται μεταξύ της ανόδου και της καθόδου.
• triac?
• ένα οπτοθυρίστορ, η μεταγωγή του οποίου πραγματοποιείται από ένα φωτεινό σήμα.

Triacs

Θα ήθελα να σταθώ λεπτομερέστερα στα triacs. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα θυρίστορ μπορούν να μεταφέρουν ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση, επομένως, όταν εγκαθίστανται σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, ένα τέτοιο κύκλωμα ρυθμίζει έναν μισό κύκλο της τάσης δικτύου. Για τη ρύθμιση και των δύο μισών κύκλων, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε ένα άλλο θυρίστορ πίσω με πλάτη ή να χρησιμοποιήσετε ειδικά κυκλώματα χρησιμοποιώντας ισχυρές διόδους ή γέφυρες διόδου. Όλα αυτά περιπλέκουν το σύστημα, καθιστώντας το δυσκίνητο και αναξιόπιστο.

Είναι για τέτοιες περιπτώσεις που εφευρέθηκε το triac. Ας μιλήσουμε για αυτό και την αρχή λειτουργίας για τα ανδρείκελα. Η κύρια διαφορά μεταξύ των triacsΑπό τα στοιχεία που συζητήθηκαν παραπάνω έγκειται στην ικανότητα διέλευσης ρεύματος και προς τις δύο κατευθύνσεις. Ουσιαστικά, πρόκειται για δύο θυρίστορ με κοινό έλεγχο, συνδεδεμένα πλάτη με πλάτη (Εικόνα 3 Α).

Το γραφικό σύμβολο για αυτό το ηλεκτρονικό εξάρτημα φαίνεται στην Εικ. 3 V. Πρέπει να σημειωθεί ότι δεν θα είναι σωστό να καλέσετε τους ακροδέκτες ισχύος άνοδος και κάθοδος, καθώς το ρεύμα μπορεί να διοχετευτεί προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, επομένως ονομάζονται Τ1 και Τ2. Το ηλεκτρόδιο ελέγχου ονομάζεται G. Για να ανοίξει το triac, είναι απαραίτητο να εφαρμοστεί ένα σήμα ελέγχου στην αντίστοιχη έξοδο. Οι συνθήκες για τη μετάβαση ενός triac από τη μια κατάσταση στην άλλη και πίσω στα δίκτυα AC δεν διαφέρουν από τις μεθόδους ελέγχου που συζητήθηκαν παραπάνω.

Αυτός ο τύπος ηλεκτρονικών εξαρτημάτων χρησιμοποιείται στον κατασκευαστικό τομέα, οικιακές συσκευές και ηλεκτρικά εργαλεία για τη συνεχή ρύθμιση του ρεύματος. Αυτός είναι ο έλεγχος των ηλεκτροκινητήρων, των θερμαντικών στοιχείων, των φορτιστών.

Εν κατακλείδι, θα ήθελα να πω ότι τόσο τα θυρίστορ όσο και τα τριακ, ενώ αλλάζουν σημαντικά ρεύματα, έχουν πολύ μέτρια μεγέθη, ενώ απελευθερώνεται σημαντική θερμική ισχύς στο σώμα τους. Με απλά λόγια, ζεσταίνονται πολύ, οπότε για να προστατεύσουν τα στοιχεία από υπερθέρμανση και θερμική διάσπαση, χρησιμοποιούν μια ψύκτρα, η οποία στην απλούστερη περίπτωση είναι ένα καλοριφέρ αλουμινίου.

Καλησπέρα habr. Ας μιλήσουμε για μια τέτοια συσκευή όπως ένα θυρίστορ. Το θυρίστορ είναι μια δισταθής συσκευή ημιαγωγών που έχει τρεις ή περισσότερες αλληλεπιδρώντες ανορθωτικές διασταυρώσεις. Όσον αφορά τη λειτουργικότητα, μπορούν να συγκριθούν με ηλεκτρονικά κλειδιά. Αλλά υπάρχει ένα χαρακτηριστικό στο θυρίστορ: δεν μπορεί να μεταβεί σε κλειστή κατάσταση, σε αντίθεση με ένα κανονικό κλειδί. Ως εκ τούτου, μπορεί συνήθως να βρεθεί κάτω από το όνομα - μη πλήρως διαχειριζόμενο κλειδί.

Το σχήμα δείχνει μια τυπική όψη ενός θυρίστορ. Αποτελείται από τέσσερις εναλλασσόμενους τύπους ηλεκτρικής αγωγιμότητας περιοχών ημιαγωγών και έχει τρεις ακροδέκτες: άνοδο, κάθοδο και ηλεκτρόδιο ελέγχου.
Η άνοδος είναι σε επαφή με την εξωτερική στρώση p, η κάθοδος είναι σε επαφή με την εξωτερική στιβάδα n.
Μπορείτε να ανανεώσετε τη μνήμη σας σχετικά με τη διασταύρωση p-n.

Ταξινόμηση

Ανάλογα με τον αριθμό των ακίδων, μπορεί να προκύψει μια ταξινόμηση των θυρίστορ. Στην ουσία, όλα είναι πολύ απλά: ένα θυρίστορ με δύο ακροδέκτες ονομάζεται δινιστόρ (κατά συνέπεια, έχει μόνο μια άνοδο και μια κάθοδο). Τα θυρίστορ με τρεις και τέσσερις ακροδέκτες ονομάζονται τριόδιο ή τετρόδιο. Υπάρχουν επίσης θυρίστορ με μεγάλο αριθμό εναλλασσόμενων περιοχών ημιαγωγών. Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα είναι ένα συμμετρικό θυρίστορ (triac), το οποίο ανάβει σε οποιαδήποτε πολικότητα τάσης.

Αρχή λειτουργίας

Συνήθως, ένα θυρίστορ αναπαρίσταται ως δύο τρανζίστορ συνδεδεμένα μεταξύ τους, καθένα από τα οποία λειτουργεί σε ενεργό τρόπο.

Σε σχέση με αυτό το σχέδιο, οι εξωτερικές περιοχές μπορούν να ονομαστούν πομπός και η κεντρική διασταύρωση μπορεί να ονομαστεί συλλέκτης.
Για να κατανοήσετε πώς λειτουργεί ένα θυρίστορ, θα πρέπει να εξετάσετε το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης.


Μια μικρή θετική τάση εφαρμόζεται στην άνοδο του θυρίστορ. Οι διασταυρώσεις εκπομπών συνδέονται προς την εμπρός κατεύθυνση και οι συνδέσεις συλλέκτη στην αντίστροφη κατεύθυνση. (ουσιαστικά όλη η ένταση θα είναι πάνω του). Το τμήμα από το μηδέν έως το ένα στο χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης θα είναι περίπου παρόμοιο με τον αντίστροφο κλάδο του χαρακτηριστικού της διόδου. Αυτή η λειτουργία μπορεί να ονομαστεί λειτουργία κλειστής κατάστασης θυρίστορ.
Καθώς η τάση της ανόδου αυξάνεται, οι περισσότεροι φορείς εγχέονται στην περιοχή βάσης, συσσωρεύοντας έτσι ηλεκτρόνια και οπές, που ισοδυναμούν με τη διαφορά δυναμικού στη διασταύρωση του συλλέκτη. Καθώς αυξάνεται το ρεύμα μέσω του θυρίστορ, η τάση στη διασταύρωση του συλλέκτη θα αρχίσει να μειώνεται. Και όταν μειωθεί σε μια ορισμένη τιμή, το θυρίστορ μας θα μεταβεί σε κατάσταση αρνητικής διαφορικής αντίστασης (ενότητα 1-2 στο σχήμα).
Μετά από αυτό, και οι τρεις μεταβάσεις θα μετατοπιστούν προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός, μεταφέροντας έτσι το θυρίστορ στην ανοιχτή κατάσταση (ενότητα 2-3 στο σχήμα).
Το θυρίστορ θα παραμείνει σε ανοιχτή κατάσταση όσο η διασταύρωση του συλλέκτη είναι πολωμένη προς την εμπρός κατεύθυνση. Εάν το ρεύμα του θυρίστορ μειωθεί, τότε ως αποτέλεσμα του ανασυνδυασμού ο αριθμός των φορέων μη ισορροπίας στις περιοχές βάσης θα μειωθεί και η διασταύρωση του συλλέκτη θα πολωθεί προς την αντίθετη κατεύθυνση και το θυρίστορ θα μεταβεί σε κατάσταση απενεργοποίησης.
Όταν το θυρίστορ ενεργοποιείται αντίστροφα, το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης θα είναι παρόμοιο με αυτό δύο διόδων συνδεδεμένων σε σειρά. Η αντίστροφη τάση θα περιοριστεί σε αυτή την περίπτωση από την τάση διακοπής.

Γενικές παράμετροι θυρίστορ

1. Τάση ενεργοποίησης- αυτή είναι η ελάχιστη τάση ανόδου στην οποία το θυρίστορ μεταβαίνει σε κατάσταση ενεργοποίησης.
2. Μπροστινή τάσηείναι η μπροστινή πτώση τάσης στο μέγιστο ρεύμα ανόδου.
3. Αντίστροφη τάση- αυτή είναι η μέγιστη επιτρεπόμενη τάση στο θυρίστορ σε κλειστή κατάσταση.
4. Μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα προς τα εμπρός- αυτό είναι το μέγιστο ρεύμα σε ανοιχτή κατάσταση.
5. Αντίστροφο ρεύμα- ρεύμα στη μέγιστη αντίστροφη τάση.
6. Μέγιστο ρεύμα ελέγχου ηλεκτροδίου
7. Χρόνος καθυστέρησης ενεργοποίησης/απενεργοποίησης
8. Μέγιστη επιτρεπόμενη απαγωγή ισχύος

συμπέρασμα

Έτσι, υπάρχει θετική ανάδραση ρεύματος στο θυρίστορ - μια αύξηση του ρεύματος μέσω μιας διασταύρωσης εκπομπού οδηγεί σε αύξηση του ρεύματος μέσω μιας άλλης διασταύρωσης εκπομπού.
Ένα θυρίστορ δεν είναι ένας πλήρης διακόπτης ελέγχου. Δηλαδή, έχοντας μεταβεί σε ανοιχτή κατάσταση, παραμένει σε αυτό ακόμη και αν σταματήσετε να στέλνετε σήμα στη μετάβαση ελέγχου, εάν παρέχεται ρεύμα πάνω από μια συγκεκριμένη τιμή, δηλαδή το ρεύμα συγκράτησης.

Τα κυκλώματα μεταγωγής χρησιμοποιούν συχνά ένα θυρίστορ, του οποίου η αρχή λειτουργίας μοιάζει με ηλεκτρονικό διακόπτη. Είναι μια συσκευή ημιαγωγών που έχει τρεις ή περισσότερες αλληλεπιδρώντες ανορθωτικές διασταυρώσεις. Ωστόσο, το θυρίστορ δεν μπορεί να περάσει στην κλειστή κατάσταση, επομένως ονομάζεται διακόπτης που δεν είναι πλήρως ελεγχόμενος.

Σχεδιασμός και τύποι συσκευών ημιαγωγών

Πριν εξετάσουμε την αρχή λειτουργίας των θυρίστορ σε κυκλώματα, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε πώς είναι δομημένα και ποιοι τύποι υπάρχουν. Αποτελούνται από τέσσερα στρώματα συνδεδεμένα σε σειρά, τα οποία έχουν διαφορετικούς τύπους αγωγιμότητας. Στο εξωτερικό υπάρχουν επαφές - άνοδος και κάθοδος. Οι συσκευές μπορεί να έχουν δύο ηλεκτρόδια ελέγχου προσαρτημένα στα εσωτερικά στρώματα. Μια αλλαγή στην κατάσταση μπορεί να επιτευχθεί με την εφαρμογή ενός σήματος απευθείας στον αγωγό.

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι θυρίστορ:

1. Οι Dinistor είναι συσκευές ημιαγωγών διόδων. Σε αυτή την περίπτωση, το άνοιγμα πραγματοποιείται με την εφαρμογή υψηλής τάσης μεταξύ των επαφών.
2. Τα SCR είναι ανάλογα τριόδου. Μπορούν να ανοίξουν λόγω της επίδρασης του ρεύματος ελέγχου στο ηλεκτρόδιο.

Η διαδικασία κλειδώματος μπορεί να γίνει με δύο τρόπους. Το πρώτο από αυτά περιλαμβάνει τη μείωση του ηλεκτρικού ρεύματος κάτω από το επίπεδο συγκράτησης. Αυτή η επιλογή ισχύει για όλους τους τύπους θυρίστορ. Η δεύτερη μέθοδος είναι να εφαρμόσετε μια τάση μπλοκαρίσματος απευθείας στην επαφή ελέγχου. Χρησιμοποιείται μόνο για SCR τύπου απενεργοποίησης.

Δυνατότητα αντίστροφης αγωγιμότητας

Λαμβάνοντας υπόψη την αρχή της λειτουργίας ενός θυρίστορ, θα πρέπει να γίνει κατανοητό ότι τα στοιχεία μπορούν να ταξινομηθούν με αντίστροφη τάση.

Υπάρχουν τέσσερις επιλογές προϊόντων συνολικά:

1. Οι συσκευές αντίστροφης αγωγής έχουν μικρή αντίστροφη τάση. Είναι μόνο λίγα βολτ.
2. Στοιχεία που δεν μεταφέρουν τάση προς την αντίθετη κατεύθυνση όταν είναι κλειστά.
3. Τα Triac είναι συμμετρικές συσκευές που αλλάζουν ηλεκτρικά ρεύματα προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση.
4. Προϊόντα με μη τυποποιημένη αντίστροφη τάση.

Όταν χρησιμοποιείτε triac, πρέπει να θυμάστε ότι λειτουργούν συμμετρικά μόνο με την πρώτη ματιά. Όταν εφαρμόζεται αρνητική (στην άνοδο) και θετική (στο ηλεκτρόδιο ελέγχου) τάση, δεν μπορούν να ανοίξουν και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να αποτύχουν.

Στην ηλεκτρονική, τα triac ταξινομούνται ως ελεγχόμενα θυρίστορ, η αρχή λειτουργίας των οποίων είναι η εναλλαγή κυκλωμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος. Κατά το σχεδιασμό τέτοιων κυκλωμάτων, είναι απαραίτητο να μελετήσετε την τεκμηρίωση του συγκεκριμένου προϊόντος για να προσδιορίσετε ποια σήματα είναι έγκυρα. Ορισμένοι τύποι triac μπορεί να έχουν ορισμένους περιορισμούς.

Λειτουργία DC

Εάν εξηγήσουμε την αρχή της λειτουργίας ενός θυρίστορ σε απλή γλώσσα, τότε συνίσταται στην ενεργοποίηση μιας συσκευής ημιαγωγών εφαρμόζοντας έναν παλμό ηλεκτρικού ρεύματος απευθείας στο κύκλωμα ελέγχου θετικής πολικότητας. Η διάρκεια της διαδικασίας μετάβασης επηρεάζεται σημαντικά από τη φύση του παραγόμενου φορτίου, καθώς και από άλλους παράγοντες:

• ταχύτητα και πλάτος της δημιουργημένης ώθησης.
• θερμοκρασία της δομής ημιαγωγών.
• μεταδιδόμενη τάση?
• ρεύμα φορτίου.

Σε ένα κύκλωμα με θυρίστορ, όταν αυξάνεται η τάση προς τα εμπρός, δεν πρέπει να καταγράφονται διογκωμένες τιμές του ρυθμού περιστροφής. Διαφορετικά, η συσκευή μπορεί να ενεργοποιηθεί ακούσια χωρίς να στείλει σήμα. Ωστόσο, η κλίση του παραγόμενου παλμού δεν πρέπει να είναι χαμηλή.

Η απενεργοποίηση των στοιχείων μπορεί να συμβεί φυσικά ή βίαια. Στην πρώτη περίπτωση, η μεταγωγή σε συστήματα AC πραγματοποιείται τη στιγμή που το ηλεκτρικό ρεύμα πέφτει στο ελάχιστο. Όσον αφορά τις επιλογές αναγκαστικής απενεργοποίησης, μπορεί να ποικίλλει αρκετά:

1. Η σύνδεση ενός εξειδικευμένου κυκλώματος με έναν φορτισμένο πυκνωτή προκαλεί εκφόρτιση στο αγώγιμο στοιχείο. Η αντίστροφη ροή μειώνει το ρεύμα στο μηδέν, οπότε η συσκευή απενεργοποιείται.
2. Η σύνδεση ενός κυκλώματος που προκαλεί ταλαντωτική εκφόρτιση επιτρέπει στον ηλεκτρισμό να περάσει μέσα από το θυρίστορ για να συναντήσει το συνεχές ρεύμα. Όταν επιτευχθεί η ισορροπία, απενεργοποιείται.
3. Μια παροδική διαδικασία μπορεί να προκληθεί από την εφαρμογή ενός πολύπλοκου φορτίου. Παρουσία ορισμένων παραμέτρων, εμφανίζεται ένας ταλαντωτικός χαρακτήρας, που υποδηλώνει αλλαγή στην πολικότητα.

Λειτουργία σε κύκλωμα AC

Τώρα θα πρέπει να εξετάσουμε την αρχή της λειτουργίας ενός θυρίστορ σε ένα κύκλωμα που περνάει εναλλασσόμενο ρεύμα. Όταν εφαρμόζεται, είναι δυνατή η ενεργοποίηση και απενεργοποίηση ηλεκτρικών δικτύων με ενεργά φορτία, καθώς και η αλλαγή της μέσης και τρέχουσας τιμής ρεύματος ρυθμίζοντας την παροχή σήματος.

Αυτό δεν είναι είδηση ​​ακόμη και για τα ανδρείκελα - η αρχή λειτουργίας ενός θυρίστορ είναι να περνάει ηλεκτρική ενέργεια προς μία κατεύθυνση, επομένως, σε κυκλώματα με εναλλασσόμενο ρεύμα, πραγματοποιείται σύνδεση back-to-back. Οι τιμές μπορούν να διαφέρουν αλλάζοντας τη στιγμή κατά την οποία αποστέλλονται τα σήματα ανοίγματος στις συσκευές. Οι γωνίες ρυθμίζονται μέσω του συστήματος ελέγχου.

1. Η μέθοδος ρύθμισης φάσης με αναγκαστική μεταγωγή περιλαμβάνει τη χρήση ειδικών μονάδων.
2. Ο έλεγχος πλάτους παλμού υποδηλώνει την απουσία σήματος στην κλειστή κατάσταση και την παρουσία του στην ανοιχτή θέση όταν εφαρμόζεται μια συγκεκριμένη τάση στο φορτίο.

Λειτουργία αντιστροφής κλειδώματος

Μιλώντας για την αρχή λειτουργίας ενός θυρίστορ τριόδου, πρέπει να σημειωθεί ότι μπορεί να λειτουργήσει σε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας. Στην αντίστροφη φραγή, μια αρνητική τάση εφαρμόζεται απευθείας στην άνοδο του ημιαγωγού σε σχέση με την επαφή της καθόδου. Οι μεταβάσεις με αυτήν την επιλογή μετατοπίζονται προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Υπάρχουν παράγοντες που περιορίζουν τη χρήση ενός τέτοιου καθεστώτος. Η πρώτη είναι μια κατάρρευση χιονοστιβάδας και η δεύτερη είναι μια παρακέντηση περιοχής εξάντλησης. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι ένα σημαντικό μέρος της τάσης μειώνεται σε μία από τις μεταβάσεις. Κλείνουν ή παρουσιάζεται βλάβη.

Λειτουργία απευθείας κλειδώματος

Η αρχή της λειτουργίας ενός θυρίστορ σε λειτουργία άμεσου μπλοκαρίσματος περιλαμβάνει την αντίστροφη πόλωση μιας από τις μεταβάσεις. Τα αντίθετα στρώματα μετατοπίζονται προς την εμπρός κατεύθυνση. Ο κύριος όγκος της εφαρμοζόμενης τάσης μειώνεται σε μία μόνο μετάβαση. Μέσω των υπόλοιπων στρωμάτων, οι φορείς εγχέονται στις περιοχές επαφής, καθιστώντας δυνατή τη μείωση της αντίστασης στο αγώγιμο στοιχείο. Υπάρχει αύξηση στο ρεύμα διέλευσης. Η πτώση τάσης μειώνεται.

Η αύξηση της μπροστινής τάσης οδηγεί σε αργή αύξηση του ηλεκτρικού ρεύματος. Σε αυτή τη λειτουργία, ο ημιαγωγός θεωρείται κλειδωμένος, γεγονός που σχετίζεται με αυξημένη αντίσταση μιας μόνο διασταύρωσης. Σε ένα ορισμένο επίπεδο τάσης, η διαδικασία αρχίζει να αποκτά χαρακτήρα σαν χιονοστιβάδα. Η συσκευή μεταβαίνει στην κατάσταση ενεργοποίησης, δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα σε αυτήν, το οποίο εξαρτάται από την πηγή και την αντίσταση του κυκλώματος.

Μοντέλο δύο τρανζίστορ

Για να εξηγηθεί ο σχεδιασμός και η αρχή της λειτουργίας ενός θυρίστορ σε λειτουργία άμεσου μπλοκαρίσματος, χρησιμοποιείται ένα μοντέλο δύο τρανζίστορ. Αυτή η συσκευή ημιαγωγών μπορεί να θεωρηθεί ως δύο συνδυασμένα τρανζίστορ με αντίθετους ακροδέκτες. Η διασταύρωση στο κέντρο χρησιμοποιείται ως συλλέκτης οπών και ηλεκτρονίων που εγχέονται από ορισμένες συνδέσεις.

Οι αναλογίες δεν αλλάζουν όταν τα ρεύματα ρέουν προς την αντίθετη κατεύθυνση. Καθώς ο συντελεστής αυξάνεται σε έναν κλειστό βρόχο, εμφανίζεται μια διαδικασία που μοιάζει με χιονοστιβάδα, που συνεπάγεται αύξηση του ρεύματος απευθείας μέσω της δομής. Το ηλεκτρικό ρεύμα περιορίζεται μόνο από την αντίσταση του εξωτερικού κυκλώματος.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των dinistors και των trinistor;

Δεν μπορούν να βρεθούν θεμελιώδεις διαφορές μεταξύ των χαρακτηριστικών και της αρχής λειτουργίας των θυρίστορ. Ωστόσο, το dinstor ανοίγει όταν υπάρχει μια ορισμένη τάση μεταξύ των δύο κύριων ακροδεκτών. Εξαρτάται από τον τύπο της συσκευής που χρησιμοποιείτε. Στην περίπτωση ενός θυρίστορ, η τάση ανοίγματος μπορεί να μειωθεί αναγκαστικά. Αυτό μπορεί να γίνει με την εφαρμογή ενός παλμού ηλεκτρικού ρεύματος του απαιτούμενου μεγέθους απευθείας στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Τα SCR χρησιμοποιούνται ευρέως μεταξύ συσκευών στην κατηγορία θυρίστορ.

Τα κύρια χαρακτηριστικά

Όταν επιλέγετε θυρίστορ, δώστε προσοχή σε ορισμένες παραμέτρους:

1. Η τάση ενεργοποίησης σάς επιτρέπει να θέσετε τη συσκευή ημιαγωγού σε κατάσταση λειτουργίας.
2. Το χρονικό διάστημα για την καθυστέρηση έναρξης και διακοπής του προϊόντος.
3. Αντίστροφη στάθμη ρεύματος στη μέγιστη τιμή αντίστροφης τάσης.
4. Ένας δείκτης της συνολικής ισχύος διασκορπισμού.
5. Μπροστινή τάση στο μέγιστο ρεύμα ανόδου.
6. Ρεύμα αιχμής του ηλεκτροδίου ελέγχου.
7. Αντίστροφη τάση σε κλειστή κατάσταση.
8. Μέγιστο ανοιχτό ρεύμα σε ανοιχτή θέση.

Όταν επιλέγετε ένα θυρίστορ, δεν πρέπει να ξεχνάμε τον σκοπό της συσκευής. Αυτό επηρεάζεται άμεσα από το χρονικό διάστημα μετάβασης στην ανοιχτή ή κλειστή κατάσταση. Συνήθως, η περίοδος ενεργοποίησης είναι μικρότερη από την περίοδο απενεργοποίησης.

Κυκλώματα με χρήση θυρίστορ

Τα κυκλώματα θυρίστορ χωρίζονται σε τέσσερις κατηγορίες:

1. Τα προϊόντα κατωφλίου εκμεταλλεύονται την ικανότητα των ημιαγωγών να μεταβαίνουν από τη μια θέση στην άλλη παρουσία μιας συγκεκριμένης τάσης. Αυτές περιλαμβάνουν γεννήτριες ταλαντώσεων και ρυθμιστές φορτίου φάσης.
2. Οι διακόπτες ισχύος χαρακτηρίζονται από χαμηλή ισχύ. Το ρεύμα διαχέεται από στοιχεία στα κυκλώματα μεταγωγής σε ανοιχτή κατάσταση. Στην κλειστή θέση δεν επιτρέπεται να περάσει ρεύμα.
3. Η εναλλαγή τάσης DC είναι αρκετά δυνατή όταν χρησιμοποιείτε συσκευές με υψηλή ισχύ. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να κλείσετε στοιχεία που δεν κλειδώνουν.
4. Ορισμένες πειραματικές συσκευές λειτουργούν χρησιμοποιώντας συσκευές ημιαγωγών σε μεταβατικές λειτουργίες, όπου υπάρχουν περιοχές με αρνητικό επίπεδο αντίστασης.

Σαν συμπέρασμα

Τις περισσότερες φορές, οι μαθητές εξειδικευμένων σχολών που εκπαιδεύουν ειδικούς στον τομέα της ηλεκτρολογικής μηχανικής διδάσκονται για τις αρχές λειτουργίας των θυρίστορ. Ωστόσο, δεν θα έβλαπτε να μελετήσουμε πληροφορίες σχετικά με τη δομή και τη λειτουργία των καθολικών συσκευών ημιαγωγών για απλούς ανθρώπους που ενδιαφέρονται να σχεδιάσουν διάφορα ηλεκτρικά κυκλώματα.