Thyristor - apa ini? Prinsip operasi dan karakteristik thyristor

Thyristor - kekuatan saklar elektronik yang dikendalikan oleh tidak lengkap. Seringkali, buku-buku teknis, Anda dapat melihat nama lain dari perangkat ini - tujuan tunggal thyristor. Dengan kata lain, di bawah pengaruh sinyal kontrol, itu ditransfer ke salah satu negara - melakukan. Jika lebih spesifik, itu termasuk rantai. Bahwa itu dimatikan, maka perlu untuk menciptakan kondisi khusus yang menyediakan menjatuhkan arus searah di sirkuit ke nol.

fitur thyristor

Kunci Thyristor menghantarkan listrik hanya dalam arah ke depan, dan dapat menahan tidak hanya secara langsung dalam posisi tertutup, tetapi tegangan terbalik. Struktur thyristor empat lapisan, ada tiga kesimpulan:

1. Anoda (dilambangkan dengan huruf A).
2. Katoda (huruf C atau K).
3. Gerbang elektroda (U atau G).

Dalam thyristor memiliki keluarga seluruh karakteristik arus-tegangan, mereka dapat digunakan untuk menilai keadaan elemen. Thyristor - sebuah kunci elektronik yang sangat kuat, mereka mampu melaksanakan rangkaian switching, tegangan dapat mencapai 5.000 volt dan ampere - 5000 ampere (frekuensi tidak lebih besar dari 1000 Hz).

thyristor bekerja di DC

thyristor yang normal diaktifkan dengan menyediakan pulsa saat ini ke terminal kontrol. Selain itu, harus positif (terhadap katoda). Durasi sifat tergantung beban transien (induktif, aktif), amplitudo dan laju kenaikan dari pulsa saat ini dalam rangkaian kontrol, suhu kristal semikonduktor dan tegangan dan arus thyristor tersedia. Karakteristik sirkuit secara langsung tergantung pada jenis elemen semikonduktor.

Dalam rangkaian itu, dimana thyristor adalah, tidak dapat diterima tingkat terjadinya tinggi kenaikan tegangan. Yakni, nilai seperti di mana elemen switching spontan (bahkan jika tidak ada sinyal di rangkaian kontrol). Tetapi pada saat yang sama dalam sinyal kontrol harus kemiringan sangat tinggi.

cara off

Dua jenis beralih thyristor adalah:

1. Natural.
2. Paksa.

Dan sekarang lebih rinci tentang masing-masing. Natural muncul ketika thyristor beroperasi di sirkuit AC. Dan melakukan pergantian ini ketika arus jatuh ke nol. Tapi untuk melaksanakan switching dipaksa bisa menjadi banyak cara yang berbeda. Apa kontrol thyristor untuk memilih pengembang untuk memecahkan sirkuit, tetapi harus berbicara tentang setiap jenis secara terpisah.

Cara yang paling khas adalah untuk menghubungkan kapasitor pergantian paksa yang telah dibebankan terlebih dahulu dengan menggunakan tombol (key). LC-sirkuit termasuk dalam rangkaian kontrol thyristor. Rantai ini berisi sebuah kapasitor terisi penuh. fluktuasi sementara terjadi pada beban arus.

pergantian metode dipaksa

Ada beberapa jenis pergantian paksa. Sering digunakan sirkuit, yang menggunakan kapasitor beralih memiliki polaritas terbalik. Sebagai contoh, kapasitor dapat beralih ke rangkaian melalui sebuah thyristor tambahan. Hal ini akan menyebabkan debit untuk primer thyristor (bekerja). Hal ini akan mengakibatkan bahwa saat kapasitor diarahkan menuju thyristor utama arus searah, akan mengurangi arus dalam rangkaian turun ke nol. Akibatnya, akan ada off thyristor. Hal ini terjadi karena alasan bahwa perangkat thyristor memiliki karakteristik sendiri yang unik baginya.

Ada juga skema di mana LC-terhubung rantai. Mereka dibuang (dan dengan variasi). Pada awal debit arus yang mengalir ke arah pekerja, dan nilai-nilai mereka setelah penyesuaian dimatikan thyristor. Setelah rantai saat osilasi mengalir melalui thyristor dalam dioda semikonduktor. Dengan demikian, selama arus mengalir ke thyristor diterapkan tegangan. Ini modulo sama dengan jatuh tegangan dioda.

thyristor kerja di sirkuit AC

Jika thyristor termasuk dalam rangkaian AC, dapat dilakukan operasi seperti:

1. Mengaktifkan atau menonaktifkan sirkuit listrik dengan aktif-resistif atau beban resistif.
2. Perubahan rata-rata dan rms arus yang melewati beban, dengan kemampuan untuk mengontrol sinyal kontrol pasokan.

Dalam kunci thyristor, ada satu fitur - mereka melakukan arus dalam satu arah saja. Akibatnya, jika di sirkuit yang diperlukan untuk menggunakan arus bolak-balik, perlu untuk menerapkan koneksi kontra-paralel. nilai-nilai saat ini saat ini dan rata-rata dapat bervariasi karena fakta bahwa waktu dari sinyal pada thyristor yang berbeda. Dalam hal ini, kekuatan thyristor harus memenuhi persyaratan minimum.

Metode kontrol fase

Ketika fase kontrol metode tipe dengan memaksa penyesuaian beban beralih terjadi dengan mengubah sudut antara fase. beralih buatan dapat dilakukan dengan cara sirkuit khusus, atau Anda harus menggunakan sepenuhnya dikelola (dikunci) thyristor. Atas dasar mereka, biasanya dibuat charger perangkat thyristor, yang memungkinkan Anda untuk menyesuaikan kekuatan saat ini , tergantung pada tingkat daya baterai.

kontrol lebar pulsa termodulasi

Hal ini juga disebut PWM modulasi. Selama pembukaan sinyal kontrol diberikan ke thyristor. Transisi terbuka, dan memiliki tegangan beban. Selama penutupan (selama proses transisi seluruh) diberi makan sinyal kontrol, maka thyristor tidak melakukan saat ini. Dalam melaksanakan kontrol fase kurva saat ini tidak sinusoidal, perubahan dalam bentuk sinyal tegangan. Akibatnya, ada juga mengganggu konsumen yang sensitif terhadap gangguan frekuensi tinggi (ketidakcocokan muncul). desain sederhana memiliki regulator thyristor, yang memungkinkan tidak ada masalah untuk mengubah nilai yang diinginkan. Dan tidak perlu untuk menerapkan besar latro.

thyristor dikunci

Thyristor - ini adalah saklar elektronik yang sangat kuat digunakan untuk beralih tegangan tinggi dan arus. Tapi ada mereka memiliki satu cacat besar - kontrol tidak lengkap. Dan jika secara khusus, tampak bahwa untuk mematikan thyristor perlu untuk menciptakan kondisi di mana arus langsung akan dikurangi menjadi nol.

Ini adalah fitur ini menetapkan beberapa pembatasan penggunaan thyristor, dan mempersulit sirkuit berdasarkan pada mereka. Untuk menghilangkan kelemahan tersebut, desain khusus dari thyristor, yang sinyal terkunci pada satu elektroda kontrol telah dikembangkan. Mereka disebut dvuhoperatsionnymi, atau terkunci, thyristor.

Desain dari thyristor turn-off

struktur empat lapisan p-n-p-n dari thyristor memiliki karakteristik sendiri. Mereka memberi mereka berbeda dari thyristor konvensional. Sekarang pergi ke elemen penuh kontrol. Arus tegangan karakteristik (statis) untuk arah ke depan adalah sama seperti yang dari thyristor biasa. Berikut adalah thyristor arus langsung dapat mengirimkan jauh lebih dengan nilai. Tapi memblokir fungsi tegangan terbalik tinggi di thyristor terkunci tidak disediakan. Oleh karena itu, harus terhubung dalam anti-paralel dengan dioda semikonduktor.

Sebuah fitur karakteristik dari gerbang turn-off thyristor - penurunan yang signifikan dalam tegangan maju. Dalam rangka untuk memutuskan, pengajuan harus output ke kontrol pulsa saat ini kuat (negatif, dalam rasio 1: 5 untuk nilai arus searah). Tapi hanya lebar pulsa harus sekecil mungkin - 10 ... 100 ms. thyristor dikunci memiliki nilai batas bawah dari tegangan dan arus dari biasanya. Perbedaannya adalah sekitar 25-30%.

jenis thyristor

Di atas dianggap dikunci, tapi masih banyak jenis thyristor semikonduktor, yang juga layak disebut. Dalam konstruksi paling berbeda (charger, switch, regulator power) menggunakan beberapa jenis thyristor. Di suatu tempat yang dibutuhkan untuk pengendalian dilakukan dengan menyediakan fluks cahaya, maka, digunakan optotiristors. Fitur adalah bahwa kristal semikonduktor digunakan dalam rangkaian kontrol, yang sensitif terhadap cahaya. Parameter thyristor yang berbeda, semua fitur yang unik untuk mereka. Oleh karena itu perlu setidaknya dalam gambaran umum tentang apa jenis semikonduktor, ada dan di mana mereka dapat digunakan. Jadi, inilah seluruh daftar dan karakteristik utama dari setiap jenis:

1. Diode-thyristor. Setara dengan elemen ini - thyristor dihubungkan dalam anti-paralel dioda semikonduktor.
2. dioda Shockley (dioda thyristor). Dia bisa masuk ke keadaan konduksi penuh, jika mereka melebihi tingkat tegangan tertentu.
3. Triac (sym thyristor). Setara - dua thyristor termasuk dalam anti-paralel.
4. Thyristor inverter cepat kecepatan switching tinggi berbeda (5 ... 50 ms).
5. Thyristor mengontrol FET. Anda sering dapat menemukan konstruksi berdasarkan MOS transistor.
6. thyristor optik, yang mengontrol aliran cahaya.

Pelaksanaan elemen keamanan

Thyristor - adalah perangkat yang sangat penting untuk laju kenaikan tegangan arus dan maju ke depan. Bagi mereka, seperti untuk dioda semikonduktor, ditandai dengan fenomena aliran arus pemulihan terbalik, yang sangat cepat dan tajam jatuh ke nol, menambah ini kemungkinan lonjakan. overvoltage Hal ini disebabkan fakta bahwa cepat berhenti arus dalam semua elemen sirkuit, yang memiliki induktansi (bahkan yang ultra induktansi rendah karakteristik perakitan - kabel, kartu track). Untuk melaksanakan perlindungan yang diperlukan untuk menggunakan berbagai skema untuk memungkinkan mode dinamis melindungi terhadap tegangan tinggi dan arus.

Biasanya, impedansi induktif dari sumber tegangan, yang termasuk dalam operasi thyristor sirkuit, memiliki nilai sedemikian rupa sehingga lebih dari cukup untuk memastikan bahwa tidak lebih mencakup beberapa rangkaian tambahan induktansi. Untuk alasan ini, dalam prakteknya sering digunakan pembentukan rantai beralih jalur yang secara signifikan mengurangi tingkat dan tingkat lonjakan sirkuit ketika thyristor dimatikan. rantai kapasitif-resistif yang paling sering digunakan untuk tujuan ini. Mereka termasuk thyristor secara paralel. Ada beberapa jenis modifikasi sirkuit sirkuit tersebut, serta teknik perhitungan mereka, parameter untuk operasi dari thyristor dalam berbagai modus dan kondisi. Tapi jalan pembentukan rantai beralih turn-off thyristor adalah sama dengan transistor.