Характеристики тиристор: Тиристоры. Вольт-амперная характеристика — Мегаобучалка

Содержание

Тиристоры. Вольт-амперная характеристика — Мегаобучалка

Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или болееp-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Рис. 2. Вольтамперная характеристика тиристора

Типичная ВАХ тиристора, проводящего в одном направлении (с управляющими электродами или без них), приведена на рис 2. Она имеет несколько участков:

· Между точками 0 и (Vвo,IL) находится участок, соответствующий высокомусопротивлению прибора — прямое запирание (нижняя ветвь).

· В точке Vво происходит включение тиристора (точка переключения динистора во включённое состояние).

· Между точками (Vво, IL) и (Vн,Iн) находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением-неустойчивая область переключения во включённое состояние. При подаче разности потенциалов между анодом и катодом тиристора прямой полярности больше Vно происходит отпирание тиристора (динисторный эффект).

· Участок от точки с координатами (Vн,Iн) и выше соответствует открытому состоянию (прямой проводимости)

· На графике показаны ВАХ с разными токами управления (токами на управляющем электроде тиристора) IG (IG=0; IG>0; IG>>0), причём чем больше ток IG, тем при меньшем напряжении Vbo происходит переключение тиристора в проводящее состояние

· Пунктиром обозначен т. н. «ток включения спрямления» (IG>>0), при котором тиристор переходит в проводящее состояние при минимальном напряжении анод-катод. Для того, чтобы перевести тиристор обратно в непроводящее состояние необходимо снизить ток в цепи анод-катод ниже тока включения спрямления.

· Участок между 0 и Vbr описывает режим обратного запирания прибора.

· Участок далее Vbr — режим обратного пробоя.

Схемы включения тиристоров

В данной схеме включения тиристора, тиристор переходит в открытое состояние когда напряжение на входе 1 оптопары достигает 1,8-2,5В силой тока 5-7мА. Небольшой недостаток включения тиристора через диодный мост - это потери напряжения на нем, порядка 20В. Свечение лампы по данной схеме будет чуть тускнее нежели при прямом включении.



На рисунке 2 показана схема включения тиристора через транзистор. Управляющий ток проходящий через резистор R2 невелик и составляет не более 30мА. Условие выбора транзистора должно быть следующим, что бы максимальное напряжение коллектор эмитер было не менее 300В.

Тиристоры

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении (напримертринистор, изображённый на рисунке) и в двух направлениях (например, симисторы, симметричные динисторы).

Схемы вкл. тиристоров

3 с помощью оптопары 4 по аноду

Свето фотодиоды

Фотодио́д — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.

 

Светодио́д — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый элемент, имеющий трехслойную структуру, которая образует два электронно-дырочных перехода. Поэтому транзистор можно представить в виде двух встречно включенных диода. В зависимости от того, что будет являться основными носителями заряда, различают p-n-p и n-p-n транзисторы.

База – слой полупроводника, который является основой конструкции транзистора.

Эмиттером - слой полупроводника, функция которого инжектирование носителей заряда в слой базы.

Коллектором - слой полупроводника, функция которого собирать носители заряда прошедшие через базовый слой.

При включении транзистора в режиме усиления, эмиттерный переход получается открытым, а переход коллектора закрыт. Это получается путем подключения источников питания.

Поскольку эмиттерный переход открыт, то через него будет проходить эмиттерный ток, возникающий из-за перехода дырок из базы в эмиттер, а так же электронов из эмиттера в базу. Таки образом, ток эмиттера содержит две составляющие – дырочную и электронную. Коэффициент инжекции определяет эффективность эмиттера. Инжекцией зарядов именуют перенос носителей зарядов из зоны, где они были основными в зону, где они делаются неосновными.

В базе электроны рекомбинируют, а их концентрация в базе восполняется от плюса источника ЕЭ. В результате этого в электрической цепи базы будет течь довольно слабый ток. Оставшиеся электроны, не успевшие рекомбинировать в базе, под разгоняющим воздействием поля запертого коллекторного перехода, как неосновные носители, будут перемещаться в коллектор, создавая коллекторный ток. Перенос носителей зарядов из зоны, где они были неосновными, в зону, где они становятся основными, именуется экстракцией электрических зарядов.

 

Как проверять тиристоры исправность не выпаивая

Тиристоры принадлежат к классу диодов. Но помимо анода и катода, у тиристоров есть третий вывод – управляющий электрод.

Тиристор – это своего рода электронный выключатель, состоящий из четырех слоев, который может быть в двух состояниях:

  1. Высокая проводимость (открытое).
  2. Низкая проводимость (закрытое).

Тиристоры обладают высокой мощностью, благодаря чему они проводят коммутацию цепи при напряжении доходящей до 5 тысяч вольт и с силой тока равняющейся 5 тысячам ампер. Подобные выключатели способны проводить ток лишь в прямом направлении, а в состоянии низкой проводимости они способны выдержать даже обратное напряжение.

Чтобы приключаться между состояниями, используется специальная технология, которая передает сигналы. С помощью сигнала от объекта управления, тиристор станет в положении высокой проводимости (открытое), а для того чтобы его выключить нужно заряженный конденсатор соединить с ключом.

Есть разные тиристоры, которые отличаются друг от друга характеристиками, управлением и т.д.

Самые известные типы данных устройств:

  • Диодный. Переходит в проводящий режим, когда уровень тока повышается.
  • Инверторный. Он переходит в режим низкой проводимости быстрей подобных устройств.
  • Симметричный. Устройство похоже на 2 устройства со встречно-параллельными диодами.
  • Оптотиристор. Работает благодаря потоку света.
  • Запираемые.

Применение тиристоров

Применение тиристоров очень широкое, начиная от устройств зарядки для автомобиля и заканчивая генераторами и трансформаторами.

Общее применение делится на четыре группы:

  • Экспериментальные устройства.
  • Пороговые устройства.
  • Силовые ключи.
  • Подключение постоянного тока.

Цены на устройства бывают разные, всё зависит от марки производителя и технических характеристик. Отечественные производители делают отличные тиристоры, по небольшой стоимости. Одни из самых распространенных отечественных тиристоров, это устройства серии КУ 202е – используются в бытовых приборах.

Вот некоторые характеристики данного тиристора:

  • Обратное напряжение в состоянии высокой проводимости, максимально 100 В.
  • Напряжение в положении низкой проводимости 100 В.
  • Импульс в состоянии высокой проводимости – 30 А.
  • Повторный импульс в этом же положении – 10 А.
  • Постоянное напряжение 7 В.
  • Обратный ток – 4 мА
  • Ток постоянного типа – 200 мА.
  • Среднее напряжение -1,5 В.
  • Время включения – 10мкс.
  • Выключение – 100 мкс.

Иногда возникают ситуации, в которых необходимо проверить тиристор на работоспособность. Есть различные методы проверки, в этой статье будут рассмотрены основные из них.

Тиристоры быстродействующие ТБ333-250

Проверка с помощью метода лампочки и батарейки

Для этого метода достаточно иметь под рукой лишь лампочку, батарейку, 3 проводка и паяльник, чтобы припаять провода к электродам. Такой набор найдется в доме у каждого.

При проверке прибора с помощью метода батарейки и лампочки, нужно оценить нагрузку тока сто mA, которую создает лампочка, на внутренней цепи. Применять нагрузку следует кратковременно. При использовании данного метода, редко случается короткое замыкание, но чтобы быть уверенным на сто процентов, что его точно не будет, достаточно пропустить ток через все пары электродов тиристора в обоих направлениях.

Проверка методом лампочки и батарейки осуществляется по трём схемам:

  • В первой схеме на управляющий электрод положительный потенциал не подается, благодаря чему не пропускается ток и лампочка не загорается. В случае если лампочка горит, тиристор работает неправильно.
  • Во второй схеме тиристор приводится в состояние высокой проводимости.
    Для этого нужно подать плюсовой потенциал на управляющий электрод (УЭ). В этом случае, если лампочка не горит, значит с тиристором что-то не так.
  • На третьей схеме с УЭ питание отключается, ток в этом случае проходит через анод и катод. Ток проходит благодаря удержанию внутреннего перехода. Но в этом случае, лампочка может не загореться не только из-за неисправности тиристора, но и из-за протекания тока меньшей величины через цепь, чем крайнее значение удержания.

Так исправность тиристора легко проверить в домашних условиях, не имея под рукой специального оборудования. Если разорвать цепь через анод или катод, у тиристора активируется состояние низкой проводимости.

При использовании данного метода, редко случается короткое замыкание, но чтобы быть уверенным на сто процентов, что его точно не будет, достаточно пропустить ток через все пары электродов тиристора в обоих направлениях

Проверка мультиметром

Это самый простой вариант для проверки. В этом методе анод и контакты УЭ подключаются к прибору для измерения (мультиметру). Роль постоянного источника тока здесь играют батареи мультиметра. В качестве индикатора – стрелки или цифровые показатели.

Что нужно, чтобы проверить тиристор мультиметром:

  1. Подцепить черный щуп с минусом к катоду.
  2. Подцепить красный щуп с плюсом к аноду.
  3. Один конец выключателя соединить с разъемом красного щупа.
  4. Настроить мультиметр для измерения сопротивления, не превышающего 2 тысячи ОМ.
  5. Быстро включить и отключить выключатель.
  6. Если проход тока удерживается, значит с тиристором всё хорошо. Чтобы его отключить достаточно, отсоединить напряжение от одного из электродов (анод или катод).
  7. В случае если удерживания проводимости нет, нужно поменять щупы местами и проделать всё с самого начала.
  8. Если перекидывание щупов не помогло, то тиристор неисправен.

Чтобы проверить тиристор не выпаивая, нужно отсоединить УЭ от цепной схемы. Далее нужно проделать все пункты, которые описаны выше.

Роль постоянного источника тока здесь играют батареи мультиметра, в качестве индикатора – стрелки или цифровые показатели

Другие варианты проверки

Также тиристор можно проверить с помощью тестера. Для этого понадобится тестер, батарейка шести – десяти вольт и проводки.

Чтобы проверить устройство тестером нужно следовать следующей схеме:

  • Проверка тимистора с помощью омметра

    Включить тестер между катодом и анодом: должно показать «бесконечность», потому что тиристор в состоянии низкой проводимости.
  • Подключить батарейку между УЭ и катодом. На тестере должно спасть сопротивление, так как появилась проводимость.
  • Если подачи питания совсем нет, то устройство работает неправильно.
  • Если подача питания постоянная, при любом напряжении на электроды, то и в этом случае с тиристором что-то не так.

Еще тиристор можно проверить с помощью омметра. Этот метод похож на проверку мультиметром и тестером. Потребуется:

  • Подключить плюс омметра к аноду, а минус к катоду. На датчике омметра должно быть показано высокое сопротивление.
  • Замкнуть вывод анода и УЭ, сопротивление на датчике омметра должно резко спасть.

Вот в принципе и вся инструкция для проверки. Если после этих действий отсоединить УЭ от анода, но не разрывать связь анода с омметром, датчик устройства должен показывать низкое сопротивление (это возникает, если ток анода, больше тока удержания).

Также существует еще один способ проверки тиристора с помощью омметров, для этого понадобится дополнительный омметр. Нужно плюсовой вывод одного омметра подключить к аноду, сопротивление в этот момент должно показываться высокое. Далее следует, также плюсовой вывод, но уже другого омметра, быстро подключить и отключить от управляющего электрода (УЭ), в этот момент сопротивление первого омметра резко уменьшится.

Блиц-советы

Рекомендации:

  1. Перед тем как проверять тиристор, следует внимательно ознакомиться с техническими характеристиками данного устройства. Эти знание помогут быстрей и эффективней проверить тиристор.
  2. Обычные, стандартные устройства для измерения (омметр, тестер, мультиметр) хорошо зарекомендовали себя для проверки тиристора, но современные приборы, дадут информацию намного точней. К тому же их гораздо легче использовать.
  3. Во избежание неприятных ситуаций все схемы должны собираться в точности.
  4. В работе с любыми диодными устройствами, включая тиристоры, нужно соблюдать технику безопасности.

Защита тиристора:

Тиристоры действуют на скорость увеличение прямого тока. В тиристорах обратный ток восстановления. Если этот ток упадет до низшего значения, может возникнуть перенапряжение. Чтобы предотвратить перенапряжения используются схемы ЦФТП. Также для защиты используют варисторы, их подключают к местам, где выводы индуктивной нагрузки.

Тиристор принцип работы | Практическая электроника

Структура тиристора

Тиристор это четырёхслойный полупроводниковый прибор, слои расположены последовательно их типы проводимости чередуются: p‑n‑p‑n. p‑n‑переходы между слоями на рисунке обозначены как «П1», «П2» и «П3». Контакт присоединенный к внешнему p‑слою называется анодом, к внешнему n‑слою — катодом. В принципе тиристор может иметь до двух управляющих электродов, присоединённых к внутренним слоям. Но обычно изготавливаются тиристоры с одним управляющим электродом, либо вообще без управляющих электродов (такой прибор называется динистором).

Для включения тиристора достаточно кратковременно подать сигнал на управляющий электрод — тиристор откроется и будет оставаться в этом состоянии пока ток через тиристор не станет меньше тока удержания.

Итак, главный принцип работы тиристора и схем на его основе — открываем тиристор подачей сигнала на усправляющий электрод, закрываем снижая ток анод-катод.

Как и в биполярном транзистор главную роль в принципе действия играют неосновные носители заряда (ННЗ) и обратно-смещенный p-n- переход. Пока неосновных носителей мало переход закрыт, но стоит подкинуть ННЗ к переходу и он откроется.
В тиристоре есть два основных способа добавить ННЗ:
1) закачать ток в управляющий электрод;
2) поднять напряжение настолько чтобы возник лавинный пробой.

Динисторное включение тиристора

Для начала рассмотрим второй случай, то есть когда управляющий электрод тиристора отключен.

При подаче напряжения прямой полярности, крайние переходы смещаются в прямом направлении, а средний – в обратном. При значительном увеличении напряжения на силовых электродах, через крайние (П1 и П3), примыкающие к среднему, переходы начинают перемещаться неосновные носители, уменьшая его сопротивление. Процесс происходит медленно, а сопротивление остается большим, но лишь до определенного момента. При некотором значении напряжения (как правило, несколько сотен вольт) процесс становится лавинным(точка 1 на ВАХ), неосновные носители заряда заменяются основными, отпирая средний переход (П2) и уменьшая сопротивление анод-катод. Тиристор отпирается, а падение напряжения между силовыми электродами падает до единиц Вольт (точка 2 на ВАХ).

Дальнейший рост тока ведет только к небольшому росту падения напряжения на тиристоре участок ВАХ от точки 2 до точки 3, это рабочий режим открытого тиристора.

Чтобы закрыть тиристор нужно снизить протекающий ток ниже тока удержания. Причем падение напряжения соответствующее этому току многократно ниже отпирающего напряжения.

Но зачем тиристору управляющий электрод? Какие преимущества есть у тиристора перед динистором? Дело в том, что подавая напряжение через резистор на управляющий электрод можно увеличивать концентрацию неосновных носителей заряда, что в свою очередь будет снижать величину напряжения включения тиристора.

А при какой-то величине тока управляющего электрода больше не будет горба на ВАХ, т.е. ВАХ тиристора станет похожа на ВАХ диода, кстати этот ток называют током спрямления.

Режим обратного запирания тиристора

При обратном включении тиристора крайние переходы (П1 и П3) смещаются в обратном направлении, а средний в прямом (П2). Тиристор остается закрытым пока не наступит тепловой пробой.

Физические процессы

Если пары по физическим основам электроники на которых рассматривался транзистор я ещё как-то выдерживал, то энергетические зонные диаграммы объясняющие принцип работы тиристора уже были слишком сложны. Очень много ньюансов в концетрациях носителей заряда, толщинах слоев и уровне легирования.
Конечно, чтобы изготовить тиристор с хорошими характеристиками физические процессы протекающие в кристалле полупроводника нужно знать и понимать. Но для разработки электронных схем достаточно знать вольт-амперную характеристику тиристора и его транзисторную модель.

Одну четрехслойную полупроводниковую структуру можно представить как две трехслойные, если посмотреть на рисунок, то в трехслойных структурах можно увидеть два биполярных транзистора n-p-n и p-n-p структуры.

Пока оба транзистора закрыты, ток через них не протекает. Но стоит открытся хоть одному из них, то он тут же откроет второй. Ток коллектора первого транзистора поступит в базу второго и откроет его, а ток коллектора второго, будет являтся базовым для первого и будет поддерживать открытым первый транзистор. Получаетя что оба транзистора поддерживают друг друга в открытом состоянии. И чтобы они закрылись, нужно снизить ток через ниж ниже определенной величины, так называемого тока удержания.

Что такое динистор и тиристор?

Что такое динистор и тиристор?  


  ♦     Тиристор – полупроводниковый прибор на основе монокристалла полупроводника с многослойной структурой типа p –n –p – n обладает свойствами управляемого электрического вентиля. В качестве полупроводника обычно применяют кремний.

   Обычно тиристор имеет три вывода: два из них (катод и анод) контактируют с крайними областями монокристалла, а третий вывод – управляющий. Такой управляемый тиристор называется иногда триодным, или тринистором.

   Неуправляемый тиристор, имеющий всего два вывода (анод — катод), называется диодным тиристором или динистором.

   Четырехслойная структура тиристора изображена на рис 1.

     На рисунке 2 — его транзисторный аналог.

   ♦      Вольт-амперная характеристика, ВАХ динистора, имеет вид на рисунке 3.

 

  Устойчивое состояние (точка D на ВАХ) достигается в результате перехода транзисторов тиристора в режим насыщения. Падение напряжения на открытом динисторе — тиристоре составляет около 1,5 – 2,0 вольта.

    Если на анод подать положительное напряжение относительно катода, то крайние электронно-дырочные переходы П1 и П3 оказываются смещенными в прямом направлении, а центральный переход П2 в обратном.

    С увеличением анодного напряжения , ток через динистор сначала растет медленно (участок А — В на ВАХ). Сопротивление перехода П2 , в этом режиме еще велико, это соответствует запертому состоянию динистора.

   При некотором значении напряжения (участок В — С на ВАХ). называемым напряжением переключения Uпер (напряжение лавинного пробоя перехода П2), динистор переходит в проводящее состояние.   
В цепи устанавливается ток (участок D – E на ВАХ), определяемый сопротивлением внешней цепи Rн и величиной приложенного напряжения U (рис 2).
Напряжение пробоя динистора, в зависимости от экземпляра, изменяется в широких пределах и имеет значения порядка десятков и сотен вольт.  
На вольт – амперной характеристике, ВАХ (рис 3.), обозначены участки: 
 - А – В участок в прямом включении, здесь динистор заперт и приложенное к его выводам напряжение меньше, чем необходимо для возникновения лавинного пробоя;
 - В – С участок пробоя коллекторного перехода;
 - C — D участок отрицательного сопротивления;
— D — E участок открытого состояния динистора (динистор включен).

    Динистор имеет два устойчивых состояния:
— заперт (А – В)
— открыт (D — E)

 В участке A – D – E явно просматривается кривая ВАХ диода.

♦     Тиристор имеющий три электрода – анод, катод и управляющий электрод – называется тринистором или просто тиристором.   Четырех слойная структура типа p – n – p – n является единой для тиристора – динистора. Просто, у динистора отсутствует дополнительный вывод управляющего электрода.   
При подаче тока в цепь управляющего электрода, тиристор переключается в открытое состояние при меньших значениях напряжения переключения Uпер.   
Если каким-то образом уменьшать ток, проходящий через динистор — тиристор, то при некотором его значении (точка D на ВАХ) тиристор закроется.Минимальный ток, при котором тиристор — динистор переходит из открытого в закрытое состояние (при токе управляющего электрода Iу =0) называется током удержания Iуд.    
Если через управляющий электрод тиристора пропустить отпирающий ток, то тиристор перейдёт в открытое состояние.   Включение транзисторного аналога тиристора (рис 2) можно осуществить по двум входам: между электродами (Э1 –Б1), либо между электродами (Э2 – Б2).

 ♦    Вольтамперная характеристика тиристора (Рис 4), похожа на вольтамперную характеристику динистора.    
Однако отпирание тиристора обычно происходит при существенно более низком  напряжении, чем необходимо динистору. К раннему открыванию тиристора приводит протекание тока через управляющий электрод. Чем больше ток управляющего электрода от Iy1 до Iy4, тем при более низком  напряжении Ua тринистор перейдёт в открытое состояние. Это отражено на вольтамперной характеристике тиристора.

 ♦    Тиристоры изготавливают на разные мощности: маломощные (ток 50 мА. – 100 мА), средней мощности (ток до 20 ампер) и большой мощности (токи 20 – 10000 ампер) и величины напряжения от нескольких вольт до 10 тысяч вольт.

 ♦    По назначению и принципу действия тиристоры делятся на: запираемые, быстродействующие, импульсные, симметричные и фототиристоры.   Тиристор и динистор пропускают ток только в одном направлении – от анода к катоду.

 ♦     В настоящее время появились двунаправленные динисторы (пропускают ток в обоих направлениях) и двунаправленные тиристоры (симисторы).

 

    Симистор имеет в своем составе как бы два тиристора, включенных встречно, с управлением от одного управляющего электрода.ВАХ (вольт — амперная характеристика) симистора представлена на рис 5.
Она имеет две одинаковые ветви. При положительном полупериоде сетевого напряжения действует правая ветвь, при отрицательном полупериоде – левая.
На управляющий электрод, относительно катода, также подается соответственно то положительное, то отрицательное управляющее напряжение. В схемах управления, симистор может заменить два тиристора.

   ♦     Динисторы применяют в регуляторах и переключателях, чувствительных к изменениям напряжений.    
Наличие двух устойчивых состояний (включен — выключен), а также низкая мощность рассеяния тиристора, обусловили широкое использование их в различных устройствах.    
Тиристоры применяются в регулируемых источниках питания, генераторах мощных импульсов, в линиях передачи энергии постоянного тока, в системах автоматического управления и т.д.

    Внешний вид тиристора и его обозначение на схемах:

  

    Симисторы нашли широкое применение в устройствах регулирования скорости вращения электродвигателей, в системах регулирования освещения, в электронагревателях, в преобразовательных установках.

    Внешний вид симистора такой же как и у обычного тиристора.

Что такое тиристор и как он работает?

В общем, тиристоры также являются переключающими устройствами, подобными транзисторам. Как мы уже обсуждали, транзисторы - это крошечный электронный компонент, который изменил мир, сегодня мы можем найти их в каждом электронном устройстве, таком как телевизоры, мобильные телефоны, ноутбуки, калькуляторы, наушники и т. Д. Они адаптируемы и универсальны, но это не значит, что их можно использовать в любом приложении, мы можем использовать их в качестве усилительного и переключающего устройства, но они не могут работать с более высоким током, также транзистору требуется постоянный ток переключения.Итак, для решения всех этих проблем и решения этих проблем мы используем тиристоры.

Как правило, тиристор и тиристор взаимозаменяемы, но тиристор является разновидностью тиристора. Тиристор включает в себя много типов переключателей, некоторые из них - SCR (кремниевый выпрямитель), GTO (выключение затвора) и IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) и т. Д. Но SCR является наиболее широко используемым устройством, поэтому слово Thyristor стало синоним SCR. Проще говоря, SCR - это разновидность тиристора .

SCR или тиристор - это четырехслойное полупроводниковое переключающее устройство с тремя переходами. Он имеет три вывода: анод, катод и затвор . Тиристор также является однонаправленным устройством, как диод, что означает, что он течет ток только в одном направлении. Он состоит из трех последовательно соединенных PN-переходов, как и из четырех слоев. Клемма затвора, используемая для запуска SCR путем подачи небольшого напряжения на эту клемму, которую мы также назвали методом запуска затвора для включения SCR.

Двухтранзисторный аналог тиристора

Здесь эквивалентная схема двух транзисторов показывает, что база PNP-транзистора T1 питается коллекторным током NPN-транзистора T2, а коллекторный ток транзистора T1 питает базу транзистора T2.Следовательно, проводимость обоих транзисторов зависит друг от друга. Таким образом, пока одна из баз любого транзистора не получит ток базы, он не будет проводить, даже если напряжение присутствует на аноде и катоде. Основное различие между транзистором и тиристором заключается в том, что транзистор выключается при снятии тока базы, в то время как тиристор остается включенным после его однократного срабатывания. Для таких приложений, как цепь аварийной сигнализации, которая должна срабатывать один раз и оставаться включенной навсегда, нельзя использовать транзистор. Итак, для решения этих проблем мы используем тиристоры.

Чем тиристор отличается от полевого МОП-транзистора?

Тиристор и полевой МОП-транзистор являются электрическими переключателями и используются наиболее часто. Основное различие между ними заключается в том, что переключатели MOSFET являются устройством, управляемым напряжением, и могут переключать только постоянный ток, в то время как тиристорные переключатели являются устройством с управлением по току и могут переключать как постоянный, так и переменный ток.

Есть еще различий между тиристором и полевым МОП-транзистором , которые приведены ниже в таблице:

Недвижимость Тиристор МОП-транзистор
Термический бег Есть Нет
Температурная чувствительность меньше высокая
Тип Высоковольтное устройство высокого тока Устройство высокого напряжения и среднего тока

Выключение

Требуется отдельная коммутационная цепь

Не требуется

Включение

Требуется одиночный импульс

Постоянное питание не требуется, кроме как во время включения и выключения

Скорость переключения

низкий

высокая

Резистивное входное сопротивление

низкий

высокая

Контроллинг

Устройство с контролем тока

Устройство, управляемое напряжением

Чем тиристор отличается от транзистора?

Тиристор и транзистор оба являются электрическими переключателями, но пропускная способность тиристоров намного лучше, чем у транзисторов. Из-за высокого номинала тиристора, выраженного в киловаттах, а мощность транзистора - в ваттах. При анализе тиристор рассматривается как замкнутая пара транзисторов. Основное различие между транзистором и тиристором заключается в том, что транзистору требуется непрерывное переключение питания, чтобы оставаться включенным, но в случае тиристора нам нужно запустить его только один раз, и он остается включенным. Для таких приложений, как цепь аварийной сигнализации, которая должна срабатывать один раз и оставаться включенной навсегда, нельзя использовать транзистор. Итак, чтобы преодолеть эти проблемы, мы используем тиристоры.

Есть еще различий между тиристором и транзистором , которые приведены ниже в таблице:

Имущество

Тиристор

Транзистор

Слой

Четыре слоя

Три слоя

Клеммы

Анод, катод и затвор

Эмиттер, коллектор и база

Работа от превышения напряжения и тока

Высшее

Ниже тиристора

Включение

Требуется только импульс стробирования для включения

Требуется постоянная подача управляющего тока

Внутренняя потеря мощности

Ниже транзистора

выше

Характеристики V-I тиристора или SCR

Базовая схема для получения V-I характеристик тиристора приведена ниже, анод и катод тиристора подключены к основному источнику питания через нагрузку. Затвор и катод тиристора питаются от источника Es, который используется для обеспечения тока затвора от затвора к катоду.

Согласно характеристической диаграмме, существует три основных режима SCR: режим обратной блокировки, режим прямой блокировки и режим прямой проводимости.

Обратный режим блокировки:

В этом режиме катод становится положительным по отношению к аноду при разомкнутом переключателе S. Переходы J1 и J3 имеют обратное смещение, а J2 - прямое.Когда на тиристоре подается обратное напряжение (должно быть меньше V BR ), устройство обеспечивает высокий импеданс в обратном направлении. Поэтому тиристор трактуется как разомкнутый переключатель в режиме реверсивной блокировки. V BR - обратное напряжение пробоя, при котором происходит лавина, если напряжение превышает V , BR может вызвать повреждение тиристора.

Режим прямой блокировки:

Когда анод положительный по отношению к катоду, переключатель затвора разомкнут. Говорят, что тиристор смещен в прямом направлении, соединения J1 и J3 смещены в прямом направлении, а J2 - с обратным смещением, как вы можете видеть на рисунке. В этом режиме протекает небольшой ток, называемый током прямой утечки, так как прямой ток утечки мал и недостаточен для срабатывания тринистора. Следовательно, SCR рассматривается как открытый переключатель даже в режиме прямой блокировки.

Режим прямой проводимости:

Когда прямое напряжение увеличивается при разомкнутой цепи затвора, на переходе J2 возникает лавина, и тиристор переходит в режим проводимости.Мы можем включить тиристор в любой момент, подав положительный импульс затвора между затвором и катодом или с помощью прямого напряжения переключения между анодом и катодом тиристора.

Способы срабатывания тиристора или тиристора

Есть много методов запуска SCR, например:

  • Запуск по прямому напряжению
  • Запуск ворот
  • срабатывание дв / дт
  • Срабатывание по температуре
  • Легкое срабатывание

Запуск по прямому напряжению:

При приложении прямого напряжения между анодом и катодом при разомкнутой цепи затвора переход J2 смещается в обратном направлении. В результате происходит формирование обедненного слоя по J2. По мере увеличения прямого напряжения наступает стадия, когда истощающий слой исчезает, и говорят, что J2 имеет Avalanche Breakdown . Следовательно, тиристор переходит в состояние проводимости. Напряжение, при котором происходит сход лавины, называется напряжением прямого пробоя V BO .

Запуск ворот:

Это один из наиболее распространенных, надежных и эффективных способов включения тиристора или тиристора.При запуске затвора для включения SCR между затвором и катодом прикладывается положительное напряжение, которое вызывает ток затвора, и заряд вводится во внутренний слой P, и происходит прямое переключение. Чем выше ток затвора, тем ниже напряжение переключения.

Как показано на рисунке, в тиристоре три разветвления, теперь для включения тиристора разветвление J2 должно разорваться. . При использовании метода запуска затвора при подаче стробирующего импульса переход J2 разрывается, переход J1 и J2 смещается в прямом направлении или SCR переходит в состояние проводимости. Следовательно, он позволяет току течь через анод к катоду.

Для модели с двумя транзисторами, когда анод положительный по отношению к катоду. Ток не будет течь через анод к катоду, пока не сработает штифт затвора. Когда ток течет в вывод затвора, он включает нижний транзистор. Когда нижний транзистор проводит, он включает верхний транзистор. Это своего рода внутренняя положительная обратная связь, поэтому, подавая импульс на затвор один раз, тиристор остается во включенном состоянии.Когда оба транзистора включаются, ток начинает проходить через анод к катоду. Это состояние известно как прямая проводимость, и именно так транзистор «фиксируется» или остается постоянно включенным. Для выключения SCR вы не можете выключить его, просто сняв ток затвора, в этом состоянии тиристоры становятся независимыми от тока затвора. Итак, для выключения необходимо произвести выключение цепи.

dv / dt Срабатывание:

В обратном смещенном переходе J2 приобретает характеристики конденсатора из-за наличия заряда на переходе, что означает, что переход J2 ведет себя как емкость. Если прямое напряжение приложено внезапно, зарядный ток через емкость перехода Cj приведет к включению тринистора.

Зарядный ток i C определяется выражением;

i  C  = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (где Va - прямое напряжение, появляющееся на переходе J2)
я  C  = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt)
поскольку емкость перехода почти постоянна, dCj / dt равно нулю, тогда
i  C  = Cj dVa / dt 

Следовательно, если скорость нарастания прямого напряжения dVa / dt высока, зарядный ток i C будет больше.Здесь зарядный ток играет роль тока затвора, чтобы включить SCR, даже если сигнал затвора равен нулю.

Срабатывание по температуре:

Когда тиристор находится в режиме прямой блокировки, большая часть приложенного напряжения собирается через переход J2, это напряжение связано с некоторым током утечки. Что увеличивает температуру спая J2. Таким образом, с повышением температуры слой обеднения уменьшается, а при некоторой высокой температуре (в пределах безопасного предела) слой истощения разрушается, и SCR переходит в состояние ON.

Световое срабатывание:

Для срабатывания тринистора с помощью света во внутреннем p-слое сделано углубление (или полость), как показано на рисунке ниже. Луч света определенной длины волны направляется оптическими волокнами для облучения. Когда интенсивность света превышает определенное значение, SCR включается. Этот тип SCR называется Light Activated SCR (LASCR). Иногда эти SCR запускаются с использованием комбинации как источника света, так и стробирующего сигнала.Для включения тиристора требуется высокий ток затвора и более низкая интенсивность света.

LASCR или тринистор с триггером света используются в системе передачи HVDC (постоянный ток высокого напряжения).

Что такое тиристор? Типы тиристоров и их применение

Что такое тиристор? Типы тиристоров и их применение

Тиристоры - интересный класс полупроводниковых приборов. Они имеют аналогичные характеристики с другими твердотельными компонентами из кремния, такими как диоды и транзисторы. Поэтому отличить тиристоры от диодов и транзисторов может быть сложно. Чтобы усложнить задачу, на рынке доступны различные типы тиристоров.

В некоторых случаях то, что отличает тиристоры друг от друга, может быть просто крошечной деталью.

Также, в зависимости от производителя, данный тиристор может быть известен под другим именем.

Для успешного применения тиристоров при проектировании схем важно знать их уникальные характеристики, ограничения и их взаимосвязь со схемой.Вот почему мы потратили некоторое время, чтобы разобраться во всем, чтобы вы могли лучше понять, какой тиристор лучше всего подходит для вашего приложения.

Что такое тиристор?

Тиристор - это четырехслойный прибор с чередующимися полупроводниками P-типа и N-типа (P-N-P-N).

В своей основной форме тиристор имеет три вывода: анод (положительный вывод), катод (отрицательный вывод) и затвор (контрольный вывод). Затвор контролирует поток тока между анодом и катодом.

Основная функция тиристора - регулировать электрическую мощность и ток, действуя как переключатель. Для такого небольшого и легкого компонента он обеспечивает адекватную защиту цепей с большими напряжениями и токами (до 6000 В, 4500 А).

Он привлекателен в качестве выпрямителя, поскольку может быстро переключаться из состояния проводимости тока в состояние непроводимости.

Кроме того, его стоимость обслуживания невысока, и при правильной эксплуатации он остается работоспособным в течение длительного времени без возникновения неисправностей.

Тиристоры используются в самых разных электрических цепях, от простой охранной сигнализации до линий электропередачи.

Как работают тиристоры?

Тиристор со структурой P-N-P-N имеет три перехода: PN, NP и PN. Если анод является положительным выводом по отношению к катоду, внешние переходы, PN и PN смещены в прямом направлении, а центральный переход NP с обратным смещением. Следовательно, переход NP блокирует прохождение положительного тока от анода к катоду. Говорят, что тиристор находится в состоянии прямой блокировки . Точно так же прохождение отрицательного тока блокируется внешними PN-переходами. Тиристор находится в состоянии обратной блокировки .

Другое состояние, в котором может находиться тиристор, - это состояние прямой проводимости , когда он получает достаточный сигнал для включения и начинает проводить.

Давайте на минутку выделим уникальные свойства, которые тиристоры привносят в схему, углубившись в природу сигнала и отклик тиристора.

Щелкните здесь, чтобы купить тиристоры или другие устройства защиты цепей от MDE Semiconductor.

Наши двухконтактные тиристоры серии P разработаны для телекоммуникационной отрасли. Эти продукты обеспечивают защиту в соответствии с FCC Part 68, UL 1459, Bellcore 1089. ITU-TK, 20 & K. 21

MDE Semiconductor уделяет особое внимание решениям по защите цепей.

Краткое описание включения тиристора

Когда на вывод затвора подается достаточный положительный сигнальный ток или импульс, он переводит тиристор в проводящее состояние. Ток течет от анода к катоду и будет продолжать течь, даже когда сигнал затвора удален. Говорят, что тиристор «зафиксирован».

Чтобы разблокировать тиристор, необходимо сбросить схему, уменьшив ток между анодом и катодом ниже порогового значения, известного как ток удержания.

Включение тиристора на уровне полупроводникового материала

Структура PNPN тиристора может быть интерпретирована как два транзистора, соединенные вместе. То есть ток коллектора от транзистора NPN питает базу транзистора PNP. Точно так же ток коллектора от транзистора PNP питает базу транзистора NPN.

Для фиксации тиристора и начала проведения тока сумма общей базы

коэффициенты усиления по току двух транзисторов должны превышать единицу.

Когда на вентиль подается положительный ток или кратковременный импульс, который в достаточной степени увеличивает коэффициент усиления контура до единицы, происходит регенерация. Это означает, что импульс заставляет транзистор NPN проводить ток, который, в свою очередь, смещает транзистор PNP в проводимость. Если

начальный пусковой ток на затворе удаляется, тиристор остается во включенном состоянии, пока ток через тиристор достаточно высок, чтобы соответствовать критериям единичного усиления.Это ток фиксации .

Тиристор может включиться также из-за лавинного пробоя блокировочного перехода. Чтобы тиристор включился, когда ток затвора равен нулю, приложенный ток должен достигнуть напряжения отключения тиристора. Это нежелательно, так как поломка приводит к повреждению устройства. Для нормальной работы тиристор выбирается так, чтобы его напряжение переключения было больше, чем наибольшее напряжение, которое будет испытываться от источника питания. Таким образом, включение тиристора может произойти только после того, как на затвор будет подан преднамеренный импульс, за исключением случаев, когда тиристор специально разработан для работы в режиме отключения. (См. Типы тиристоров с возможностью управляемого отключения ниже).

Тиристор выключения

Чтобы выключить тиристор, который зафиксирован (включен / включен), ток через него должен измениться так, чтобы коэффициент усиления контура был ниже единицы.Выключение начинается, когда ток становится ниже удерживающего.

Различные типы тиристоров и их применение

Тиристоры

можно классифицировать в зависимости от характера их поведения при включении и выключении, а также их характеристик напряжения и тока: Различные классы:

  1. Тиристоры с возможностью включения (однонаправленное управление)
  2. Тиристоры с возможностью отключения (однонаправленное управление)
  3. Двунаправленное управление

  1. Тиристоры с возможностью включения (однонаправленное управление)

  1. Кремниевый выпрямитель (SCR)

SCR - наиболее известные тиристоры. Как объяснено в общем описании тиристоров выше, тиристор остается зафиксированным даже при снятии тока затвора. Чтобы разблокировать, необходимо снять анодно-катодный ток или сбросить анод до отрицательного напряжения относительно катода. Эта характеристика идеальна для регулирования фазы. Когда анодный ток становится равным нулю, тиристор перестает проводить и блокирует обратное напряжение.

SCR используются в схемах переключения, приводах двигателей постоянного тока, статических переключателях переменного / постоянного тока и инвертирующих схемах.

  1. Тиристор с обратным током (RCT)

Тиристоры обычно пропускают ток только в прямом направлении, блокируя токи в обратном направлении. Однако RCT состоит из SCR, интегрированного с обратным диодом, который устраняет нежелательную индуктивность контура и снижает переходные процессы обратного напряжения. RCT обеспечивает электрическую проводимость в обратном направлении с улучшенной коммутацией.

RCT используются в инверторах и приводах постоянного тока для мощных прерывателей.

  1. Светоактивированный кремниевый выпрямитель (LASCR)

Они также известны как тиристоры с управляемым светом (LTT). Для этих устройств, когда легкие частицы попадают на обратно смещенный переход, количество электронно-дырочных пар в тиристоре увеличивается. Если сила света превышает критическое значение, тиристор включается. LASCR обеспечивает полную электрическую изоляцию между источником света и переключающим устройством преобразователя мощности.

LASCR используются в передающем оборудовании HVDC, компенсаторах реактивной мощности и генераторах импульсов большой мощности.

  1. Тиристоры с возможностью отключения (однонаправленное управление)

Традиционные тиристоры, такие как тиристоры, включаются при подаче достаточного количества управляющего импульса. Чтобы отключить их, необходимо отключить главный ток. Это неудобно в схемах преобразования постоянного тока в переменный и постоянного в постоянный, где ток, естественно, не становится нулевым.

  1. Затвор запорный тиристор (ГТО)

GTO отличается от стандартного тиристора тем, что его можно отключить, подав отрицательный ток (напряжение) на затвор, не требуя снятия тока между анодом и катодом (принудительная коммутация). Это означает, что GTO может быть выключен стробирующим сигналом с отрицательной полярностью, что делает его полностью управляемым переключателем. Его также называют коммутатором, управляемым воротами, или GCS. Время выключения GTO примерно в десять раз меньше, чем у эквивалентного SCR.

GTO

с возможностью обратной блокировки, сравнимой с их номинальным напряжением в прямом направлении, называются симметричными GTO. Асимметричные GTO не обладают значительной возможностью блокировки обратного напряжения. GTO с обратной проводкой состоят из GTO, интегрированного с встречно-параллельным диодом. Асимметричные GTO - самая популярная разновидность на рынке.

GTO используются в приводах двигателей постоянного и переменного тока, мощных инверторах и стабилизаторах переменного тока.

  1. МОП отключающий тиристор (МТО)

MTO - это комбинация GTO и MOSFET для улучшения отключающей способности GTO.GTO требует подачи высокого тока отключения затвора, пиковая амплитуда которого составляет около 20-35% анодно-катодного тока (ток, который необходимо контролировать). MTO имеет два управляющих терминала, затвор включения и затвор выключения, также называемый затвором MOSFET.

Чтобы включить MTO, приложенный импульс затвора достаточной величины вызывает фиксацию тиристора (аналогично SCR и GTO).

Чтобы выключить MTO, на затвор MOSFET подается импульс напряжения.Включается полевой МОП-транзистор, который закорачивает эмиттер и базу NPN-транзистора, тем самым останавливая фиксацию. Это гораздо более быстрый процесс, чем GTO (примерно 1-2 мкс), и в этом случае большой отрицательный импульс, приложенный к затвору GTO, направлен на извлечение достаточного тока из базы NPN-транзистора. Кроме того, более быстрое время (MTO) устраняет потери, связанные с текущей передачей.

MTO используются в высоковольтных устройствах до 20 МВА, моторных приводах, гибких линиях передачи переменного тока (FACT) и инверторах источников напряжения для высокой мощности.

  1. Эмиттер выключения тиристоров (ЭТО)

Как и MTO, ETO имеет два вывода, нормальный затвор и второй затвор, соединенные последовательно с полевым МОП-транзистором.

Чтобы включить ETO, на оба логических элемента подается положительное напряжение, что приводит к включению NMOS и выключению PMOS. Когда в нормальный затвор подается положительный ток, ETO включается.

Для выключения, когда на затвор полевого МОП-транзистора подается сигнал отрицательного напряжения, NMOS выключается и передает весь ток от катода.Процесс фиксации останавливается, и ETO выключается.

ETO

применяются в инверторах источников напряжения для высокой мощности, гибких линиях передачи переменного тока (FACT) и статических синхронных компенсаторах (STATCOM).

  1. Двунаправленное управление

Обсуждаемые до сих пор тиристоры были однонаправленными и используются в качестве выпрямителей, преобразователей постоянного тока в постоянный и инверторов. Чтобы использовать эти тиристоры для управления напряжением переменного тока, два тиристора должны быть соединены встречно параллельно, в результате чего получатся две отдельные схемы управления, которые потребуют большего количества проводных соединений.Двунаправленные тиристоры, которые могут проводить ток в обоих направлениях при срабатывании триггера, были разработаны специально для решения этой проблемы.

  1. Триод переменного тока (TRIAC)

Тиристоры

- вторые по распространенности тиристоры после тиристоров. Они могут обеспечить управление обеими половинами переменного сигнала, тем самым более эффективно используя доступную мощность. Однако симметричные преобразователи частоты обычно используются только для приложений с низким энергопотреблением из-за присущей им несимметричной конструкции. В приложениях с высокой мощностью симисторы имеют некоторые недостатки при переключении при разных напряжениях затвора в течение каждого полупериода. Это создает дополнительные гармоники, которые вызывают дисбаланс в системе и влияют на характеристики ЭМС.

Маломощные триаки используются в качестве регуляторов света, регуляторов скорости электрических вентиляторов и других электродвигателей, а также в компьютерных схемах управления бытовой техникой.

  1. Диод переменного тока (DIAC)

DIACS - это маломощные устройства, которые в основном используются вместе с TRIACS (размещены последовательно с выводом затвора TRIAC).

Поскольку TRIAC по своей природе несимметричны, DIAC предотвращает протекание любого тока через затвор TRIAC до тех пор, пока DIAC не достигнет своего триггерного напряжения в любом направлении. Это гарантирует, что TRIACS, используемые в переключателях переменного тока, срабатывают равномерно в любом направлении.

DIAC находятся в диммерах лампочек.

  1. Кремниевый диод переменного тока (SIDAC)

SIDAC электрически ведет себя так же, как DIAC.Основное различие между ними состоит в том, что SIDAC имеют более высокое напряжение отключения и большую мощность, чем DIAC. SIDAC - это пятиуровневое устройство, которое можно использовать непосредственно в качестве переключателя, а не в качестве триггера для другого коммутационного устройства (например, DIAC для TRIACS).

Если приложенное напряжение совпадает или превышает напряжение отключения, SIDAC начинает проводить ток. Он остается в этом проводящем состоянии даже при изменении приложенного напряжения до тех пор, пока ток не станет ниже его номинального тока удержания.SIDAC возвращается в непроводящее состояние, чтобы повторить цикл.

SIDAC используются в релаксационных генераторах и других устройствах специального назначения.

Щелкните здесь, чтобы купить тиристоры или другие устройства защиты цепей от MDE Semiconductor.

Наши двухконтактные тиристоры серии P разработаны для телекоммуникационной отрасли. Эти продукты обеспечивают защиту в соответствии с FCC Part 68, UL 1459, Bellcore 1089.ITU-TK, 20 и K. 21

Тиристоры (SCR)

  • Изучив этот раздел, вы сможете:
  • Распознать типичные пакеты SCR:
  • Опишите типичную конструкцию SCR:
  • Ознакомьтесь с типичными схемами характеристик SCR:
  • Ознакомьтесь с соображениями безопасности при демонстрации SCR.

Тиристорные блоки (SCR)

Рис. 6.0.1 Типичные пакеты SCR

Тиристор - это общее название ряда высокоскоростных переключающих устройств, часто используемых при управлении мощностью переменного тока и переключении переменного / постоянного тока, включая симисторы и тиристоры (выпрямители с кремниевым управлением). SCR - это очень распространенный тип тиристоров, и несколько примеров распространенных корпусов SCR показаны на рисунке 6.0.1. Доступны многие типы, которые могут переключать нагрузки от нескольких ватт до десятков киловатт.Условное обозначение схемы SCR показано на рисунке 6.0.2. и предполагает, что SCR действует в основном как КРЕМНИЙНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ диод с обычными соединениями анода и катода, но с дополнительной клеммой CONTROL, называемой GATE. Отсюда и название выпрямитель с кремниевым управлением.

Триггерное напряжение, приложенное к затвору, когда анод более положительный, чем катод, включает тиристор, чтобы позволить току течь между анодом и катодом. Этот ток будет продолжать течь, даже если триггерное напряжение будет удалено, пока ток между анодом и катодом не упадет почти до нуля из-за внешних воздействий, таких как отключение цепи, или форма волны переменного тока, проходящая через нулевое напряжение как часть его цикл.

Рис. 6.0.2 Типовая конструкция SCR
и обозначение цепи

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR)

SCR, в отличие от обычных двухслойных выпрямителей с PN-переходом, состоят из четырех слоев кремния в структуре P-N-P-N, что можно увидеть на изображении SCR в разрезе на рис. 6.0.2. Добавление затвора к этой структуре позволяет переключать выпрямитель из непроводящего состояния с прямой блокировкой в ​​состояние с низким сопротивлением и прямой проводимостью (см.также рис.6.0.3). Таким образом, небольшой ток, приложенный к затвору, может включить гораздо больший ток (также при гораздо более высоком напряжении), приложенный между анодом и катодом. Когда тиристор проводит ток, он ведет себя как обычный кремниевый выпрямитель; ток затвора может быть удален, и устройство останется в проводящем состоянии.

SCR заставляется проводить, подавая пусковой импульс на вывод затвора, в то время как выводы основного анода и катода смещены в прямом направлении. Когда устройство смещено в обратном направлении, стробирующий импульс не действует.Чтобы выключить SCR, ток между анодом и катодом должен быть уменьшен ниже определенного критического значения «тока удержания» (близкого к нулю).

Обычно тиристоры используются для переключения нагрузок большой мощности. Они являются переключающим элементом во многих домашних регуляторах освещенности, а также используются в качестве элементов управления в регулируемых или регулируемых источниках питания.

Рис. 6.0.3 Характеристики SCR

Характеристики SCR

На рис. 6.0.3 показана типичная характеристическая кривая для SCR.Видно, что в области обратной блокировки он ведет себя аналогично диоду; весь ток, за исключением небольшого тока утечки, блокируется до тех пор, пока не будет достигнута область обратного пробоя, и в этот момент изоляция из-за истощенных слоев на переходах разрушится. В большинстве случаев обратный ток, протекающий в области пробоя, может разрушить тиристор.

Однако, когда тиристор смещен в прямом направлении, в отличие от обычного диода, ток не начинает течь, когда чуть больше 0.При подаче напряжения 6В не течет никакой ток, кроме небольшого тока утечки. Это называется режимом прямой блокировки, который распространяется на сравнительно высокое напряжение, называемое «прямое напряжение переключения». SCR обычно работает при напряжениях, значительно меньших, чем перенапряжение прямого прерывания, поскольку любое напряжение, превышающее перенапряжение прямого прерывания, вызовет неконтролируемое поведение SCR; затем SCR внезапно показывает очень низкое прямое сопротивление, позволяя протекать большому току.Этот ток «фиксируется» и будет продолжать течь до тех пор, пока либо напряжение на аноде и катоде не уменьшится до нуля, либо прямой ток не уменьшится до очень низкого значения, меньшего, чем «ток удержания», показанный на рис. 6.0.3. . Однако прямой разрыв по проводимости может произойти, если SCR используется для управления напряжением переменного тока (например, от сети или сети), и возникает внезапный всплеск напряжения, особенно если он совпадает с пиковым значением переменного тока (или близок к нему). Если SCR случайно переведен в режим прямого прерывания, это может вызвать внезапный, но непродолжительный скачок максимального тока, который может иметь катастрофические последствия для других компонентов в цепи. По этой причине часто обнаруживается, что в SCR есть какой-либо метод подавления выбросов, включенный либо в конструкцию SCR, либо в качестве внешних компонентов, обычно называемых «демпфирующей схемой».

Правильный способ инициировать включение SCR - подать ток на затвор SCR, пока он работает в «области прямой блокировки», тогда SCR «срабатывает», и его прямое сопротивление падает до очень низкая стоимость. Это создает «ток фиксации», который из-за низкого прямого сопротивления SCR в этом режиме позволяет очень большим (несколько ампер) токам течь в «прямой проводящей области» без каких-либо изменений прямого напряжения (примечание что характеристическая кривая после срабатывания SCR практически вертикальна).В этой области будет течь ток, который может изменяться, но если прямой ток упадет ниже значения «удерживающего тока» или напряжение между анодом и катодом снизится почти до 0 В, устройство вернется в свою прямую блокирующую область, эффективно поворачивая выпрямитель. выключен, пока он не сработает еще раз. Использование затвора для запуска проводимости таким образом позволяет управлять проводимостью, что позволяет использовать SCR во многих системах управления переменного и постоянного тока.

Рис. 6.0.4 Двухтранзисторная модель SCR

Как работает SCR

Модель SCR с двумя транзисторами

Фактическую работу SCR можно описать со ссылкой на рис.6.0.4 (a) и (b), где показаны упрощенные схемы структуры SCR с помеченными слоями P и N и переходами. Чтобы понять работу SCR, четыре уровня SCR теоретически можно рассматривать как небольшую схему, состоящую из двух транзисторов (один PNP и один NPN), как показано на рис. 6.0.4 (b). Обратите внимание, что слой P2 образует как эмиттер Tr1, так и базу Tr2, а слой N1 формирует базу Tr1 и коллектор Tr2.

Состояние «выключено»

Ссылаясь на Рис.6.0.4 (c), при отсутствии сигнала затвора и затворе (g) с тем же потенциалом, что и катод (k), любое напряжение (меньше, чем перенапряжение прямого размыкания), приложенное между анодом (a) и катодом (k ), так что анод положительный по отношению к катоду не будет создавать ток через SCR. Tr2 (NPN-транзистор) имеет 0В, приложенное между базой и эмиттером, поэтому он не будет проводить, и поскольку его напряжение коллектора обеспечивает базовое возбуждение для Tr1 (транзистор PNP), его переход база / эмиттер будет смещен в обратном направлении.Таким образом, оба транзистора выключены, и между анодом SCR и катодом не будет протекать ток (за исключением небольшого обратного тока утечки), и он работает в области прямой блокировки.

Запуск SCR

Когда SCR работает в области прямой блокировки (см. Характеристики SCR на рис. 6.0.3), если затвор и, следовательно, база Tr2, см. Рис. 6.0.4 (c), становятся положительными по отношению к катоду (также эмиттер Tr2) путем применения стробирующего импульса, так что небольшой ток, обычно от нескольких мкА до нескольких мА в зависимости от типа тиристора, вводится в базу Tr2, Tr2 включается, и напряжение на его коллекторе падает.Это вызовет протекание тока в PNP-транзисторе Tr1 и быстрое повышение напряжения на коллекторе Tr1 и, следовательно, на базе Tr2. Базовый эмиттерный переход Tr2 станет еще более смещенным вперед, быстро включив Tr1. Это увеличивает напряжение, приложенное к базе Tr2, и сохраняет проводимость Tr2 и Tr1, даже если исходный стробирующий импульс или напряжение, которое запустило процесс включения, теперь удаляются. Теперь между слоями анода P1 (a) и катода N2 (k) будет протекать большой ток.

Сопротивление между анодом и катодом падает почти до нуля Ом, так что ток тринистора теперь ограничивается только сопротивлением любой цепи нагрузки.Описанное действие происходит очень быстро, поскольку включение Tr2 с помощью Tr1 является формой положительной обратной связи, когда каждый коллектор транзистора подает большие изменения тока на базу другого.

Поскольку коллектор Tr1 подключен к базе Tr2, действие включения Tr1 виртуально подключает базу Tr2 (вывод затвора) к высокому положительному напряжению на аноде (a). Это гарантирует, что Tr2 и, следовательно, Tr1 остаются проводящими, даже когда стробирующий импульс удален. Чтобы выключить транзисторы, напряжение на аноде (a) и катоде (k) должно иметь обратную полярность, как это произошло бы в цепи переменного тока в то время, когда положительный полупериод волны переменного тока достигал 0 В, прежде чем стать отрицательным. на вторую половину его цикла или в цепи постоянного тока ток, протекающий через тиристор, отключается.В любом из этих случаев ток, протекающий через тиристор, будет снижен до очень низкого уровня, ниже уровня удерживающего тока (показанного на рис. 6.0.3), поэтому переходы база-эмиттер больше не имеют достаточного прямого напряжения для поддержания проводимости.

Рис. 6.0.5 Низковольтное питание SCR

Демонстрация работы SCR

Поскольку SCR обычно используются для управления высокомощными высоковольтными нагрузками, это представляет значительный риск поражения электрическим током для пользователей в любых экспериментальных или образовательных средах.Однако схемы, описанные на следующих веб-страницах модуля 6, предназначены для демонстрации различных методов управления, используемых с тиристорами с использованием переменного тока низкого напряжения (12 В, RMS, ), как показано на рис. 6.0.5, вместо того, чтобы подвергать пользователя опасностям. использования сетевого (линейного) напряжения. Обратите внимание, что схемы, показанные в этом модуле, предназначены только для демонстрации низкого напряжения, а не как рабочие схемы управления для сетевых (линейных) цепей. Для реальных рабочих примеров вы должны обратиться к инструкциям по применению, выпущенным производителями SCR.

Часть схемы, содержащая SCR (SCR C106M), вместе с токоограничивающим резистором 33R и лампой 12 В 100 мА, сконструирована на небольшом куске Veroboard (прототипной платы), который можно легко прикрепить к макетной плате с помощью 'Blu Tack 'или аналогичный временный клей, позволяющий экспериментально конструировать различные схемы управления на макетной плате. На SCR подается переменный ток через двухполюсный переключатель и изолирующий трансформатор с 230 В на 12 В (идеален небольшой медицинский изолирующий трансформатор) с предохранителем 250 мА во вторичной цепи, все они помещены в коробку с двойной изоляцией.

Рис. 6.0.6 Низковольтные цепи питания тиристоров

Мостовой выпрямитель находится в отдельном изолированном корпусе с проволочным резистором 1K8, подключенным к выходу, чтобы обеспечить постоянную нагрузку. Это гарантирует, что формы выходных сигналов двухполупериодного выпрямленного выхода 12 В могут быть надежно отображены на осциллографе. Эти отдельные схемы, показанные на рис. 6.0.6, просто сконструированы и представляют собой полезный набор для демонстрации и экспериментов с различными типами тиристоров или работы источника питания при низком напряжении.

Infogalactic: ядро ​​планетарного знания

SCR номиналом около 100 ампер, 1200 вольт, установленный на радиаторе - два небольших провода являются выводами триггера затвора.

Тиристор - это твердотельный полупроводниковый прибор с четырьмя слоями чередующегося материала N- и P-типа. Он действует исключительно как бистабильный переключатель, проводящий, когда затвор получает триггер тока, и продолжает проводить, пока напряжение на устройстве не меняется на противоположное ( с прямым смещением, ). Трехпроводной тиристор предназначен для управления большим током двух своих выводов, комбинируя этот ток с меньшим током другого вывода, известного как контрольный вывод. Напротив, двухпроводный тиристор предназначен для включения, если разность потенциалов между его выводами достаточно велика (напряжение пробоя ).

Некоторые источники определяют кремниевый выпрямитель (SCR) и тиристор как синонимы. [1] Другие источники определяют тиристоры как больший набор устройств, по крайней мере, с четырьмя слоями чередующегося материала N- и P-типа.

Первые тиристорные устройства были выпущены в продажу в 1956 году. Поскольку тиристоры могут управлять относительно большой мощностью и напряжением с помощью небольшого устройства, они находят широкое применение в управлении электрической мощностью, начиная от регуляторов света и управления скоростью электродвигателя до высоких значений. напряжение постоянного тока, мощность передачи. Тиристоры могут использоваться в схемах переключения мощности, схемах замены реле, схемах инверторов, схемах генераторов, схемах датчиков уровня, схемах прерывателей, схемах диммирования света, схемах недорогих таймеров, логических схемах, схемах управления скоростью, фазовых схемы управления и др. Первоначально для отключения тиристоров требовалось только реверсирование тока, что затрудняло их применение для постоянного тока; более новые типы устройств можно включать и выключать с помощью управляющего сигнала. Последний известен как тиристор выключения затвора или тиристор GTO. Тиристор не является пропорциональным устройством, как транзистор. Другими словами, тиристор может быть только полностью включен или выключен, а транзистор может находиться между включенным и выключенным состояниями. Это делает тиристор не подходящим в качестве аналогового усилителя, но полезным в качестве переключателя.

Введение

Тиристор представляет собой четырехслойное трехполюсное полупроводниковое устройство, каждый слой которого состоит из материала попеременно N-типа или P-типа, например P-N-P-N. Основные выводы, обозначенные как анод и катод, расположены на всех четырех слоях. Управляющий вывод, называемый затвором, прикреплен к материалу p-типа рядом с катодом. (Вариант, называемый SCS - кремниевый управляемый переключатель - выводит все четыре слоя на клеммы. ) Работа тиристора может быть понята с точки зрения пары тесно связанных биполярных переходных транзисторов, устроенных так, чтобы вызывать самозакрывающееся действие:

Структура на физическом и электронном уровне и обозначение тиристора.

Тиристоры имеют три состояния:

  1. Обратный режим блокировки - напряжение подается в направлении, которое будет заблокировано диодом
  2. Режим прямой блокировки - напряжение подается в направлении, которое заставило бы диод проводить, но тиристор не переключился на проводимость
  3. Режим прямой проводимости - тиристор переведен в режим проводимости и будет оставаться проводящим, пока прямой ток не упадет ниже порогового значения, известного как «ток удержания».

Функция терминала ворот

Тиристор имеет три p-n перехода (по порядку обозначены J 1 , J 2 , J 3 от анода).

Слойная схема тиристора.

Когда анод находится под положительным потенциалом V AK по отношению к катоду без напряжения на затворе, переходы J 1 и J 3 смещены в прямом направлении, а переход J 2 - в обратном. Поскольку J 2 имеет обратное смещение, проводимость отсутствует (состояние выключено). Теперь, если В AK превышает напряжение пробоя В BO тиристора, происходит лавинный пробой J 2 и тиристор начинает проводить (включенное состояние).

Если положительный потенциал V G приложен к выводу затвора по отношению к катоду, пробой перехода J 2 происходит при более низком значении V AK . Выбрав соответствующее значение В G , тиристор можно быстро переключить во включенное состояние.

Как только произошел лавинный пробой, тиристор продолжает работать, независимо от напряжения затвора, до тех пор, пока: (a) потенциал В AK не будет снят или (b) ток через устройство (анод-катод) не станет меньше чем удерживающий ток, указанный производителем.Следовательно, В G может быть импульсом напряжения, таким как выходное напряжение генератора релаксации UJT.

Импульсы затвора характеризуются с точки зрения напряжения запуска затвора ( В, GT ) и тока запуска затвора ( I GT ). Ток запуска затвора изменяется обратно пропорционально ширине импульса затвора, так что очевидно, что для запуска тиристора требуется минимальный заряд затвора.

Характеристики переключения

В обычном тиристоре, когда он был включен клеммой затвора, устройство остается заблокированным во включенном состоянии ( i.е. не требует непрерывной подачи тока затвора, чтобы оставаться во включенном состоянии), при условии, что анодный ток превышает ток фиксации ( I L ). Пока анод остается смещенным положительно, его нельзя выключить, пока анодный ток не упадет ниже тока удержания ( I H ).

Тиристор можно выключить, если внешняя цепь вызывает отрицательное смещение анода (метод, известный как естественная или линейная коммутация).В некоторых приложениях это делается путем переключения второго тиристора для разряда конденсатора на катоде первого тиристора. Этот метод называется принудительной коммутацией.

После того, как ток в тиристоре погаснет, должна пройти конечная временная задержка, прежде чем анод снова сможет получить положительное смещение. и удерживают тиристор в выключенном состоянии. Эта минимальная задержка называется временем коммутируемого выключения цепи ( t Q ). Попытка смещения анода в течение этого времени вызывает самозапуск тиристора оставшимися носителями заряда (дырками и электронами), которые еще не рекомбинировали.

Для приложений с частотами выше, чем у бытовой сети переменного тока (например, 50 Гц или 60 Гц), требуются тиристоры с более низкими значениями t Q . Такие быстрые тиристоры могут быть изготовлены путем диффузии ионов тяжелых металлов, таких как золото или платина, которые действуют как центры комбинации зарядов, в кремний. Сегодня быстрые тиристоры чаще всего изготавливают путем облучения кремния электронами или протонами или путем ионной имплантации. Облучение более универсально, чем легирование тяжелыми металлами, поскольку оно позволяет тонко регулировать дозировку даже на довольно поздней стадии обработки кремния.

История

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) или тиристор, предложенный Уильямом Шокли в 1950 году и отстаиваемый Моллом и другими в Bell Labs, был разработан в 1956 году инженерами-энергетиками General Electric (GE) под руководством Гордона Холла и реализован в GE Франк. В. «Билл» Гуцвиллер.

Блок из шести тиристоров на 2000 А (белые диски, расположенные в ряд вверху, если смотреть с ребра)

Этимология

Более раннее устройство с газонаполненной трубкой, называемое тиратроном, обладало аналогичной способностью электронного переключения, когда небольшое управляющее напряжение могло переключать большой ток.Термин «тиристор» происходит от сочетания слов «тиратрон» и «транзистор». [2]

Приложения

Тиристоры

в основном используются там, где используются высокие токи и напряжения, и часто используются для управления переменными токами, когда изменение полярности тока приводит к автоматическому отключению устройства, что называется операцией нулевого перехода. Можно сказать, что устройство работает синхронно ; состоит в том, что после запуска устройства оно проводит ток синфазно с напряжением, приложенным к его катоду к анодному переходу, без дополнительной модуляции затвора, т.е.Т. е. устройство смещено полностью на . Это не следует путать с асимметричным режимом работы, поскольку выходной сигнал является однонаправленным, протекает только от катода к аноду, и поэтому имеет асимметричный характер.

Тиристоры могут использоваться в качестве элементов управления для контроллеров с фазовым запуском, также известных как контроллеры с фазовым возбуждением.

Их также можно найти в источниках питания для цифровых схем, где они используются как своего рода «улучшенный автоматический выключатель», чтобы предотвратить повреждение компонентов, находящихся ниже по цепи, из-за отказа источника питания.Тиристор используется вместе со стабилитроном, прикрепленным к его затвору, и если выходное напряжение источника питания поднимается выше напряжения стабилитрона, тиристор будет проводить и закоротить выход источника питания на землю (в общем, также отключая входной сигнал прерыватель или предохранитель). Этот вид схемы защиты известен как лом, и имеет преимущество перед стандартным автоматическим выключателем или предохранителем в том, что он создает путь с высокой проводимостью к земле для повреждающего напряжения питания и, возможно, для накопленной энергии в системе, на которую подается питание.

Первое крупномасштабное применение тиристоров с соответствующим запускающим диаком в потребительских товарах, связанных со стабилизированными источниками питания в цветных телевизионных приемниках, в начале 1970-х годов. [требуется уточнение ] или Стабилизированный источник постоянного высокого напряжения для приемника был получен путем перемещения точки переключения тиристорного устройства вверх и вниз по спадающей кривой положительной половины входа источника переменного тока (если наклон (при срабатывании устройства выходное напряжение всегда возрастало до пикового входного напряжения, что нарушало цель регулирования).Точная точка переключения определялась нагрузкой на выходной источник постоянного тока, а также колебаниями входного переменного тока.

Тиристоры десятилетиями использовались в качестве регуляторов освещения на телевидении, в кино и в театрах, где они заменили низшие технологии, такие как автотрансформаторы и реостаты. Они также использовались в фотографии в качестве важной части вспышек (стробоскопов).

Демпферные цепи

Тиристоры могут срабатывать при высокой скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии.Этого можно избежать, подключив демпфирующую цепь резистор-конденсатор (RC) между выводами анода и катода, чтобы ограничить dV / dt (то есть скорость изменения напряжения во времени).

Передача электроэнергии HVDC

Поскольку современные тиристоры могут переключать мощность в мегаваттах, тиристорные вентили стали сердцем преобразования постоянного высокого напряжения (HVDC) в переменный ток или из него. В области этого и других приложений с очень высокой мощностью, как электрически управляемые (ETT), так и управляемые светом (LTT) тиристоры [3] [4] по-прежнему являются основным выбором.Клапаны расположены в штабелях, обычно подвешенных к потолку здания передачи, называемого залом клапанов. Тиристоры объединены в схему диодного моста и для уменьшения гармоник включены последовательно в 12-пульсный преобразователь. Каждый тиристор охлаждается деионизированной водой, и вся конструкция становится одним из нескольких идентичных модулей, образующих слой в многослойном клапанном блоке, который называется четырехклапанным клапаном . Три таких дымовых трубы обычно устанавливаются на полу или подвешиваются к потолку вентильного зала объекта передачи на большие расстояния. [5] [6]

Сравнение с другими устройствами

Функциональный недостаток тиристора заключается в том, что он, как и диод, проводит только в одном направлении. Подобное пятиуровневое устройство с автоматической фиксацией, называемое TRIAC, может работать в обоих направлениях. Однако эта дополнительная возможность также может стать недостатком. Поскольку TRIAC может проводить в обоих направлениях, реактивные нагрузки могут привести к тому, что он не отключится в моменты нулевого напряжения цикла питания переменного тока. Из-за этого использование TRIAC (например) с сильно индуктивными нагрузками двигателя обычно требует использования «демпферной» цепи вокруг TRIAC, чтобы гарантировать, что он будет отключаться с каждым полупериодом сетевого питания.Обратно-параллельные тиристоры также могут использоваться вместо симистора; Поскольку к каждому SCR в паре приложен полный полупериод обратной полярности, SCR, в отличие от TRIAC, обязательно отключатся. Однако «цена», которую придется заплатить за это устройство, - это добавленная сложность двух отдельных, но по существу идентичных схем стробирования.

Хотя тиристоры широко используются в мегаваттном выпрямлении переменного тока в постоянный, в приложениях малой и средней мощности (от нескольких десятков ватт до нескольких десятков киловатт) они были фактически заменены другими устройствами с превосходными характеристиками переключения, такими как Power МОП-транзисторы или БТИЗ.Одна из основных проблем, связанных с SCR, заключается в том, что они не являются полностью управляемыми переключателями. Тиристор GTO и IGCT - два устройства, связанных с тиристором, которые решают эту проблему. В высокочастотных приложениях тиристоры - плохие кандидаты из-за большого времени переключения из-за биполярной проводимости. С другой стороны, полевые МОП-транзисторы имеют гораздо более быструю коммутационную способность из-за их униполярной проводимости (только большинство носителей переносят ток).

Виды отказа

Производители тиристоров обычно указывают область безопасного зажигания, определяющую допустимые уровни напряжения и тока для данной рабочей температуры.Граница этой области частично определяется требованием, чтобы максимально допустимая мощность затвора (P G ), указанная для данной длительности импульса запуска, не превышалась. [7]

Помимо обычных режимов отказа из-за превышения номинальных значений напряжения, тока или мощности, тиристоры имеют свои собственные особые режимы отказа, в том числе:

  • Включите di / dt - при котором скорость нарастания тока в открытом состоянии после срабатывания триггера выше, чем может поддерживаться скоростью расширения активной области проводимости (тиристоры и симисторы).
  • Принудительная коммутация - при которой переходный пиковый ток обратного восстановления вызывает такое высокое падение напряжения в подкатодной области, что оно превышает обратное напряжение пробоя затворно-катодного диодного перехода (только для тиристоров).
  • Включить dv / dt - тиристор может ложно включиться без триггера от затвора, если скорость нарастания напряжения между анодом и катодом слишком велика.

Тиристоры из карбида кремния

В последние годы некоторые производители [8] разработали тиристоры, в которых в качестве полупроводникового материала используется карбид кремния (SiC).Они применяются в высокотемпературных средах и могут работать при температурах до 350 ° C.

Типы

  • ACS
  • ACST
  • AGT - Тиристор с анодным затвором - Тиристор с затвором на слое n-типа рядом с анодом
  • ASCR - Асимметричный SCR
  • BCT - Двунаправленный тиристор управления - двунаправленное переключающее устройство, содержащее две тиристорные структуры с отдельными контактами затвора
  • BOD - Breakover Diode - тиристор без затвора, срабатывающий от лавинного тока.
    • DIAC - Двунаправленное пусковое устройство
    • Динистор - Устройство переключения однонаправленного
    • Диод Шокли - однонаправленное устройство запуска и переключения
    • SIDAC - Устройство двунаправленной коммутации
    • Trisil, SIDACtor - устройства двунаправленной защиты
  • BRT - Тиристор с регулируемым сопротивлением
  • ETO - Тиристор выключения эмиттера [9]
  • GTO - Запорный тиристор
    • DB-GTO - Тиристор выключения распределенного буферного затвора
    • MA-GTO - Тиристор отключения анодного затвора модифицированный
  • IGCT - Интегрированный тиристор с коммутацией затвора
  • Зажигатель - Генераторы искры для зажигалки СКЦ
  • LASCR - световой тиристор, или LTT - световой тиристор
  • LASS - переключатель полупроводниковый светоактивный
  • Защелка
  • MCT - Тиристор, управляемый полевым МОП-транзистором - содержит две дополнительные структуры полевого транзистора для управления включением / выключением.
  • CSMT или MCS - комбинированный тиристор статической индукции MOS
  • PUT или PUJT - Программируемый однопереходный транзистор - тиристор с затвором на слое n-типа рядом с анодом, используемый в качестве функциональной замены однопереходного транзистора
  • RCT - Тиристор с обратной проводимостью
  • SCS - Кремниевый управляемый переключатель или тиристорный тетрод - тиристор с катодными и анодными затворами
  • SCR - выпрямитель с кремниевым управлением
  • SITh - Тиристор со статической индукцией или FCTh - Тиристор с полевым управлением - содержащий структуру затвора, которая может отключать течение анодного тока.
  • TRIAC - Триод для переменного тока - двунаправленное переключающее устройство, содержащее две тиристорные структуры с общим контактом затвора
  • Quadrac - особый тип тиристора, который объединяет в одном корпусе диаэлектрический преобразователь и тиристор.

Тиристор обратного тока

Тиристор с обратным током (RCT) имеет встроенный обратный диод, поэтому он не поддерживает обратную блокировку. Эти устройства полезны там, где необходимо использовать обратный диод или диод свободного хода.Поскольку SCR и диод никогда не проводят одновременно, они не выделяют тепло одновременно и могут быть легко объединены и охлаждаются вместе. Тиристоры с обратной проводимостью часто используются в преобразователях частоты и инверторах.

Фотиристоры

Фотиристоры активируются светом. Преимущество фототиристоров заключается в их нечувствительности к электрическим сигналам, что может вызвать сбои в работе в электрически зашумленной среде. Управляемый светом тиристор (LTT) имеет на затворе оптически чувствительную область, в которую с помощью оптического волокна вводится электромагнитное излучение (обычно инфракрасное).Поскольку не требуется наличие электронных плат на потенциале тиристора для его срабатывания, тиристоры со световым запуском могут быть преимуществом в высоковольтных приложениях, таких как HVDC. Доступны световые тиристоры со встроенной защитой от перенапряжения (VBO), которая запускает тиристор, когда прямое напряжение на нем становится слишком высоким; они также были сделаны со встроенной защитой от прямого восстановления , но не коммерчески. Несмотря на упрощение, которое они могут внести в электронику клапана HVDC, для тиристоров с управляемым светом может потребоваться простая контрольная электроника, и они доступны только у нескольких производителей.

Два распространенных фототиристора включают активируемый светом SCR (LASCR) и активируемый светом TRIAC. LASCR действует как переключатель, который включается при воздействии света. После воздействия света, когда свет отсутствует, если питание не отключено и полярности катода и анода еще не поменялись местами, LASCR все еще находится во включенном состоянии. Активируемый светом TRIAC похож на LASCR, за исключением того, что он предназначен для переменного тока.

См. Также

Список литературы

Дополнительная литература

  • Винтрих, Арендт; Николай, Ульрих; Турский, Вернер; Рейманн, Тобиас (2011). PDF-Версия (PDF) (2-е изд.). Нюрнберг: Семикрон. ISBN 978-3-938843-66-6 .
  • Теория тиристоров и особенности конструкции ; ON Semiconductor; 240 страниц; 2006; HBD855 / D. (Бесплатная загрузка PDF)
  • Д-р Ульрих Николай, д-р Тобиас Рейманн, проф. Юрген Петцольдт, Йозеф Лутц: Руководство по применению силовых модулей IGBT и MOSFET , 1. издание, ISLE Verlag, 1998, ISBN 3-932633-24-5. (бесплатная загрузка PDF) [ мертвая ссылка ]
  • SCR Manual ; 6-е издание; General Electric Corporation; Прентис-Холл; 1979.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с тиристорами .
Найдите тиристор в Wiktionary, бесплатном словаре.

Основные характеристики тиристоров - Скачать PDF бесплатно

AN2703 Примечание по применению

Список примечаний по применению для SCR, TRIAC, переключателей переменного тока и DIACS Введение Все параметры таблицы имеют минимальные или максимальные значения, соответствующие распределению параметров продукта.В каждом

Подробнее

Выпрямители с кремниевым управлением

554 20 Принципы электроники Выпрямители с кремниевым управлением 20.1 Кремниевый выпрямитель (SCR) 20.2 Работа SCR 20.3 Эквивалентная схема SCR 20.4 Важные термины 20.5 Характеристики V-I

Подробнее

КРЕМНИЕВЫЕ ТРИАКИ СЕРИИ TIC225

Copyright 200, Power Innovations Limited, Великобритания ИЮЛЬ 975 - ПЕРЕСМОТРЕННЫЙ МАРТ 200 Чувствительные затворные симисторы 8 A RMS, 70 A, пиковая стеклянная пассивированная пластина от 400 В до 800 В Напряжение в отключенном состоянии Макс.I GT 5 мА (квадрант) MT

Подробнее

ACTP250J1BJ Устройство защиты от переходных процессов переменного тока

* СООТВЕТСТВУЮЩИМ к RoHS ACTP250J1BJ ДВУНАПРАВЛЕННЫЕ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ТИРИСТОРА ACTP250J1BJ ACTP250J1BJ Защита от переходных процессов Разработана, чтобы выдерживать 2.Комбинированная волна 5 кВ (напряжение 1,2 / 50, ток 8/20) согласно IEC

Подробнее

TISP4500h4BJ Устройство защиты от перенапряжения

* RoHS COMPLINT TISP4500h4BJ ДВУНАПРАВЛЕННЫЕ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ТИРИСТОРА TISP4500h4BJ Устройство защиты от перенапряжения непроводящее во время испытания силового контакта K.20 / 21/45 - напряжение в закрытом состоянии ...> 245 В среднеквадратичное - для контролируемого

Подробнее

TISP4600F3, TISP4700F3 УСТАРЕЛ

* СООТВЕТСТВУЮЩИМ к RoHS TISP4600F3, TISP4700F3 ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ТИРИСТОРА ДВУНАПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ TISP4600F3, TISP4700F3 Область ионно-имплантированного пробоя Точное и стабильное напряжение Низкое превышение напряжения ниже

Подробнее

Как написать схему Imprim \ U00E9

Реализация схем подписана EXTRA1 1996/2002 Projet 3 - GRADATOR / Gradateur à TRIAC Проект: EXTRA1 Информация: [DATA216] Пересмотр: ноябрь 2000 г. Рисунок 3.1. Vue du circuit imprimé (images-composants \ xx.jpg).

Подробнее

Серии BTA40, BTA41 и BTB41

СТАНДАРТНЫЕ ТРИАКИ 4A серий BTA4, BTA41 и BTB41 Таблица 1: Основные характеристики Обозначение Значение Единица I T (RMS) 4 A V DRM / V RRM 6 и 8 V I T (Q1) 5 мА ОПИСАНИЕ Доступный в корпусах высокой мощности, BTA / BTB4-41

Подробнее

TISP9110LDM Устройство защиты от перенапряжения

* RoHS COMPLINT TISP9110LDM ВСТРОЕННОЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ SCRS с буферизацией GTE ДЛЯ DUL POLRITY SLIC OEROLTGE PROTECTION TISP9110LDM Защита от перенапряжения Высокоэффективная защита SLIC с + ve и -ve аккумулятором

Подробнее

Особенности.Символ JEDEC TO-220AB

Технический паспорт Июнь 1999 Номер файла 2253.2 3A, 5 В, 0,4 Ом, N-канальный силовой МОП-транзистор Это силовой полевой транзистор с кремниевым затвором с N-канальным режимом расширения, разработанный для таких приложений, как коммутация

Подробнее

Силовой транзистор CoolMOS TM

Особенности силового транзистора CoolMOS TM Новая революционная технология высокого напряжения. Внутренний диод с быстрым восстановлением. Чрезвычайно низкий заряд обратного восстановления. Сверхнизкий заряд затвора. Продукт

. Подробнее

Тиристоры и схемы управления мощностью

Учебное пособие для учащихся 91570-00, издание 4 Ê> {YèRÆ3ÇË 3091570000503 ЧЕТВЕРТОЕ ИЗДАНИЕ, второе издание, март 2005 г. Авторские права, февраль, 2003 г. Lab-Volt Systems, Inc.Все права защищены. Не является частью данной публикации

Подробнее

BTW67 и BTW69 серии

Серии BTW67 и BTW69 STNDRD 50 SCR МИН. КОМПЛЕКТАЦИЯ: Обозначение Значение Единица I T (RMS) 50 В DRM / V RRM от 600 до 1200 В G K I GT 80 м G K ОПИСАНИЕ Доступно в корпусах высокой мощности, серия BTW67 / BTW69 подходит для

Подробнее

Диоды специального назначения

7 Диоды специального назначения 7.1 Стабилитрон 7.2 Светоизлучающий диод (СИД) 7.3 Напряжение и ток светодиода 7.4 Преимущества светодиодов 7.5 Многоцветные светодиоды 7.6 Применение светодиодов 7.7 Фотодиод 7.8 Работа фотодиода

Подробнее

RFG70N06, RFP70N06, RF1S70N06, RF1S70N06SM

A M A A Декабрь 995 г. ПОЛУПРОВОДНИК RFG7N6, RFP7N6, RFS7N6, RFS7N6SM 7A, 6 В, лавинный, N-канальный силовой полевой МОП-транзистор Характеристики 7A, 6V r DS (вкл.) =.4 Ом PSPICE, модель

с температурной компенсацией Подробнее

BUZ11. 30 А, 50 В, 0,040 Ом, N-канальный силовой полевой МОП-транзистор. Особенности. [/ Заголовок (BUZ1 1) / Тема. (30 А, 50 В, 0,040 Ом, канал N. Информация для заказа

Технические данные Июнь 1999 Номер файла 2253.2 [/ Название (BUZ1 1) / Тема (3A, 5V, 0,4 Ом, N-Channel Power MOS- FET) / Автор () / Ключевые слова (Intersil Corporation, N-Channel Power MOS- FET, TO- 22AB) / Создатель

Подробнее

Рисунок 1.Модель диодной схемы

Полупроводниковые приборы. Нелинейные приборы. Диоды. Введение. Диод представляет собой двухконтактный нелинейный прибор, вольт-амперная характеристика которого, помимо нелинейного поведения, также зависит от полярности.

Подробнее

Синтетический выпрямитель с нулевым падением напряжения

Синтетический выпрямитель с нулевым падением напряжения Вратислав Михал Технологический университет Брно, кафедра теоретической и экспериментальной электротехники Kolejní 4/2904, 612 00 Брно Чешская Республика [email protected],

Подробнее

S101D01 / S101D02 S201D01 / S201D02

S1D1 / S1D / S1D1 / S1D S1D1 / S1D S1D1 / S1D 1-контактный SSR типа DIP для управления малым энергопотреблением. Характеристики 1. Компактность (1-контактный двухрядный корпус). Действующее значение тока в открытом состоянии I T: 1. Действующее значение 3. Встроенный переход через нуль (S1D, S1D).

Подробнее

САМОКОБИЛИРУЮЩИЙСЯ ПОЛУМост

Лист данных №PD60029 revj I2155 & (PbF) (ПРИМЕЧАНИЕ: для новых разработок мы рекомендуем новые продукты I2153 и I21531) САМОКОБИЛИРУЮЩИЙСЯ МАТРИЦЫ ПОЛОВИННОГО ШАГА Подробнее

PPT - Введение и характеристики тиристоров Презентация в PowerPoint

  • Тиристоры Введение и характеристики

  • Введение • Один из наиболее важных типов силовых полупроводниковых устройств.• По сравнению с транзисторами, тиристоры имеют более низкие потери проводимости в открытом состоянии и более высокую пропускную способность. • Однако они имеют худшие характеристики переключения, чем транзисторы.

  • Cntd… • Обладают максимальной допустимой мощностью. • Он рассчитан на 1200 В / 1500 А с частотой переключения от 1 кГц до 20 кГц.

  • Характеристики тиристоров • Когда анод находится под положительным потенциалом VAK по отношению к катоду без напряжения на затворе, переходы J1 и J3 смещены в прямом направлении, а переход J2 - в обратном.Поскольку J2 смещен в обратном направлении, проводимости не происходит. • Теперь, если VAK превышает напряжение пробоя VBO тиристора, происходит лавинный пробой J2 и тиристор начинает проводить. • Если на вывод затвора по отношению к катоду приложен положительный потенциал VG, пробой перехода J2 происходит при более низком значении VAK. Выбрав соответствующее значение VG, тиристор можно внезапно переключить во включенное состояние.

  • Характеристики переключения (IV) • Прямое напряжение пробоя VBO • Напряжение лавинного пробоя • Ток фиксации IL • Минимальный анодный ток, необходимый для поддержания тиристора во включенном состоянии сразу после его включения и затвора сигнал был удален • Ток удержания IH • Минимальный анодный ток для поддержания тиристора в открытом состоянии • IL> IH IT Прямое падение напряжения (проводимость) Ток фиксации Прямое напряжение пробоя Сработал затвор Обратное напряжение пробоя Ток удержания IL IH VBO VAK Прямой ток утечки Обратный ток утечки

  • Обозначение и конструкция Тиристор представляет собой четырехслойное трехполюсное полупроводниковое устройство, каждый слой которого состоит из материала попеременно N-типа или P-типа, например PNPN.Основные выводы, обозначенные как анод и катод, проходят через все четыре слоя, а контрольный вывод, называемый затвором, прикреплен к материалу p-типа рядом с катодом.

  • Различные типы тиристоров • Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR). • ТРИАК. • DIAC. • Кремниевый односторонний переключатель (SUS) - имеет встроенный лавинный диод низкого напряжения. Конструкция SUS

  • Приложение . тока вызывает автоматическое отключение устройства; называется операцией Zero Cross.• Тиристоры могут использоваться в качестве элементов управления для контроллеров, запускаемых по углу фазы, также известных как контроллеры с фазовым возбуждением.

  • Cntd… • В источниках питания для цифровых схем тиристор может использоваться как своего рода «выключатель» или «лом», чтобы предотвратить повреждение компонентов нижестоящих компонентов из-за отказа источника питания путем короткого замыкания источника питания.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *