1.1 Definīcija, tiristoru veidi

1.2. Darbības princips

1.3 Tiristora parametri

2. nodaļa. Tiristoru pielietojums jaudas regulatoros

2.1 Vispārīga informācija par dažādiem regulatoriem

2.2 Sprieguma kontroles process, izmantojot tiristoru

2.3 Vadāms tiristoru taisngriezis

3. nodaļa. Jaudas regulatoru praktiskā izstrāde uz tiristoru bāzes

3.1 Sprieguma regulators uz tiristora KU201K

3.2 Jaudīgs vadāms taisngriezis, izmantojot tiristorus

Secinājums

Literatūra

Ievads

Šajā rakstā aplūkoti vairāki ierīču varianti, kas izmanto tiristoru elementus kā sprieguma regulatorus un kā taisngriežus. Doti tiristoru un ierīču darbības principa teorētiskie un praktiskie apraksti, kā arī šo ierīču diagrammas.

Vadāms taisngriezis, kura pamatā ir tiristori - elementi ar lielu jaudas pieaugumu - ļauj iegūt lielas strāvas slodzē ar mazu jaudu, kas tiek patērēta tiristoru vadības ķēdē.

Šajā rakstā aplūkotas divas iespējas šādiem taisngriežiem, kas nodrošina maksimālo slodzes strāvu līdz 6 A ar sprieguma regulēšanas robežu no 0 līdz 15 V un no 0,5 līdz 15 V, kā arī ierīce sprieguma regulēšanai uz aktīvajām un induktīvām slodzēm. no tīkla maiņstrāvas spriegums 127 un 220 V ar regulēšanas robežām no 0 līdz tīkla nominālajam spriegumam.

1. nodaļa. Tiristora jēdziens. Tiristoru veidi. Darbības princips

1.1 Definīcija, tiristoru veidi

Tiristors ir pusvadītāju ierīce, kuras pamatā ir četrslāņu struktūra, kas var pārslēgties no slēgta stāvokļa uz atvērtu stāvokli un otrādi. Tiristori ir paredzēti elektrisko signālu taustiņu vadībai atvērtā - slēgtā režīmā (vadāmā diode).

Vienkāršākais tiristors ir dinistors - nekontrolēta komutācijas diode, kas ir četru slāņu struktūra p-n-p-n tips(1.1.2. att.). Šeit, tāpat kā ar citiem tiristoru veidiem, ārējos n-p-n savienojumus sauc par emitētāju, bet vidējo p-n savienojumu sauc par kolektoru. Struktūras iekšējās zonas, kas atrodas starp pārejām, sauc par bāzēm. Elektrodu, kas nodrošina elektrisko savienojumu ar ārējo n-apgabalu, sauc par katodu, un ar ārējo p-apgabalu sauc par anodu.

Atšķirībā no asimetriskiem tiristoriem (dinistoriem, trinistoriem), simetriskos tiristoros strāvas-sprieguma raksturlīknes reversajai atzarai ir tiešās atzares forma. Tas tiek panākts, savienojot divas identiskas četru slāņu struktūras viena otrai vai izmantojot piecu slāņu struktūras ar četriem p-n krustojumiem (triacs).

Rīsi. 1.1.1. Apzīmējumi diagrammās: a) triac b) dinistor c) trinistor.

Rīsi. 1.1.2. Dinisora ​​uzbūve.

Rīsi. 1.1.3. SCR struktūra.

1.2. Darbības princips

Kad dinstors ir ieslēgts saskaņā ar diagrammu, kas parādīta attēlā. 1.2.1., kolektora p-n pāreja ir aizvērta, un emitera savienojumi ir atvērti. Atvērto savienojumu pretestība ir zema, tāpēc gandrīz viss barošanas spriegums tiek pievadīts kolektora savienojumam, kuram ir liela pretestība. Šajā gadījumā caur tiristoru plūst neliela strāva (1.2.3. att. 1. sadaļa).

Rīsi. 1.2.1. Shēma nekontrolēta tiristora (dinistora) pievienošanai ķēdei.

Rīsi. 1.2.2. Shēma vadāma tiristora (tiristora) pievienošanai ķēdei.

1.2.3.att. Strāvas-sprieguma raksturlielums dinistoram.

Att.1.2.4. Tiristoram raksturīgais strāvas-sprieguma raksturlielums.

Palielinot strāvas avota spriegumu, tiristora strāva nedaudz palielinās, līdz šis spriegums tuvojas noteiktai kritiskajai vērtībai, kas vienāda ar ieslēgšanas spriegumu Uon. Pie sprieguma Uon dinistorā tiek radīti apstākļi lādiņu nesēju lavīnai pavairošanai kolektora savienojuma reģionā. Notiek atgriezenisks kolektora savienojuma elektriskais pārrāvums (1.2.3. att. 2. sadaļa). Kolektora savienojuma n-apgabalā veidojas pārmērīga elektronu koncentrācija, bet p-apgabalā - pārpalikuma bedrīšu koncentrācija. Palielinoties šīm koncentrācijām, samazinās visu dinistora pāreju iespējamās barjeras. Palielinās nesēju iesmidzināšana caur emitenta savienojumiem. Process pēc būtības ir līdzīgs lavīnai, un to pavada kolektora pārejas pārslēgšana uz atvērtu stāvokli. Strāva palielinās vienlaikus ar visu ierīces zonu pretestības samazināšanos. Tāpēc strāvas palielināšanos caur ierīci pavada sprieguma samazināšanās starp anodu un katodu. Strāvas-sprieguma raksturlīknē šī sadaļa ir apzīmēta ar skaitli 3. Šeit ierīcei ir negatīva diferenciālā pretestība. Spriegums pāri rezistoram palielinās un dinstors pārslēdzas.

Pēc kolektora pārejas pārejas uz atvērtu stāvokli strāvas-sprieguma raksturlielumam ir forma, kas atbilst diodes tiešajai atzarai (4. sadaļa). Pēc pārslēgšanas dinistora spriegums samazinās līdz 1 V. Ja turpināsit palielināt barošanas avota spriegumu vai samazināt rezistora R pretestību, tiks novērots izejas strāvas pieaugums, tāpat kā parastajā ķēdē ar diode, ja tie ir pievienoti tieši.

Kad strāvas padeves spriegums samazinās, tiek atjaunota kolektora savienojuma augstā pretestība. Šī krustojuma pretestības atjaunošanas laiks var būt desmitiem mikrosekunžu.

Spriegumu U, pie kura sākas lavīnai līdzīgs strāvas pieaugums, var samazināt, ieviešot lādiņu nesējus, kas nav lielākā daļa, jebkurā no kolektora savienojumam blakus esošajiem slāņiem. Papildu lādiņu nesējus tiristoru ievada ar palīgelektrodu, kas tiek darbināts no neatkarīga vadības sprieguma avota (Ucontrol). Tiristoru ar papildu vadības elektrodu sauc par triodi vai trinistoru. Praksē, lietojot terminu “tiristors”, ir domāts tieši elements. Šāda tiristora pieslēguma shēma ir parādīta attēlā. 1.2.2. Sprieguma U samazināšanas iespēju, palielinot vadības strāvu, parāda strāvas-sprieguma raksturlielumu saime (1.2.4. att.).

Ja tiristoram tiek pielikts pretējas polaritātes barošanas spriegums (1.2.4. att.), tad emitera pārejas tiks slēgtas. Šajā gadījumā tiristora strāvas-sprieguma raksturlielums atgādina parastās diodes raksturlieluma reverso atzaru. Pie ļoti augsta apgrieztā sprieguma tiek novērots neatgriezenisks tiristora sabrukums.

Komutācijas shēmās bieži izmanto tiristoru, kura darbības princips atgādina elektronisku slēdzi. Tā ir pusvadītāju ierīce, kurai ir trīs vai vairāki mijiedarbīgi taisngrieži. Tomēr tiristors nespēj pāriet slēgtā stāvoklī, tāpēc to sauc par slēdzi, kas nav pilnībā vadāms.

Pusvadītāju ierīču dizains un veidi

Pirms apsvērt tiristoru darbības principu ķēdēs, ir jāsaprot, kā tie ir strukturēti un kādi veidi pastāv. Tie sastāv no četriem virknē savienotiem slāņiem, kuriem ir dažāda veida vadītspēja. Ārpusē ir kontakti - anods un katods. Ierīcēm var būt divi vadības elektrodi, kas piestiprināti pie iekšējiem slāņiem. Stāvokļa izmaiņas var panākt, ievadot signālu tieši vadītājam.

Ir divi galvenie tiristoru veidi:

1. Dinistori ir diožu pusvadītāju ierīces. Šajā gadījumā atvēršana tiek veikta ar barošanu augstsprieguma starp kontaktiem.
2. SCR ir triodes analogi. Tos var atvērt, pateicoties vadības strāvas ietekmei uz elektrodu.

Bloķēšanas procesu var veikt divos veidos. Pirmais no tiem ietver elektriskās strāvas samazināšanu zem turēšanas līmeņa. Šī opcija ir piemērojama visu veidu tiristoriem. Otrā metode ir bloķēšanas sprieguma pieslēgšana tieši vadības kontaktam. To izmanto tikai izslēgšanas tipa SCR.

Reversās vadīšanas iespēja

Ņemot vērā tiristora darbības principu, jāsaprot, ka elementus var klasificēt pēc apgrieztā sprieguma.

Kopumā ir četras produktu iespējas:

1. Reversās vadīšanas ierīcēm ir mazs reversais spriegums. Tas ir tikai daži volti.
2. Elementi, kas aizvērtā stāvoklī nevada spriegumu pretējā virzienā.
3. Triacs ir simetriskas ierīces, kas pārslēdz elektriskās strāvas vienā vai otrā virzienā.
4. Produkti ar nestandartizētu reverso spriegumu.

Lietojot triacus, jāatceras, ka tie simetriski darbojas tikai no pirmā acu uzmetiena. Ja tiek pielikts negatīvs (uz anoda) un pozitīvais (uz vadības elektroda) spriegums, tie nevar atvērties un dažos gadījumos var neizdoties.

Elektronikā triaki tiek klasificēti kā vadāmie tiristori, kuru darbības princips ir pārslēgt maiņstrāvas ķēdes. Projektējot šādas shēmas, ir jāizpēta konkrētā produkta dokumentācija, lai noteiktu, kuri signāli ir derīgi. Dažiem triaku veidiem var būt daži ierobežojumi.

Līdzstrāvas darbība

Ja izskaidrojam tiristora darbības principu vienkāršā valodā, tad tas sastāv no pusvadītāju ierīces ieslēgšanas, pieliekot elektriskās strāvas impulsu tieši pozitīvas polaritātes vadības ķēdei. Pārejas procesa ilgumu būtiski ietekmē saražotās slodzes raksturs, kā arī citi faktori:

• radītā impulsa ātrums un amplitūda;
• pusvadītāju struktūras temperatūra;
• pārraidītais spriegums;
• slodzes strāva.

Ķēdē ar tiristoru, kad tiešais spriegums palielinās, pagrieziena ātruma palielinātās vērtības nevajadzētu reģistrēt. Pretējā gadījumā ierīce var nejauši ieslēgties, nesūtot signālu. Tomēr ģenerētā impulsa slīpums nedrīkst būt zems.

Elementu izslēgšana var notikt dabiski vai piespiedu kārtā. Pirmajā gadījumā pārslēgšana maiņstrāvas sistēmās tiek veikta brīdī, kad elektriskā strāva nokrītas līdz minimumam. Kas attiecas uz piespiedu izslēgšanas iespējām, tās var būt diezgan dažādas:

1. Specializētas ķēdes pievienošana ar uzlādētu kondensatoru izraisa vadošā elementa izlādi. Pretplūsma samazina strāvu līdz nullei, tāpēc ierīce izslēdzas.
2. Ķēdes pievienošana, kas izraisa svārstību izlādi, ļauj elektrībai iziet cauri tiristoru, lai apmierinātu līdzstrāvu. Kad tiek sasniegts līdzsvars, tas izslēdzas.
3. Pārejošu procesu var izraisīt sarežģītas slodzes pielietošana. Noteiktu parametru klātbūtnē rodas svārstīgs raksturs, kas nozīmē polaritātes izmaiņas.

Darbība maiņstrāvas ķēdē

Tagad mums vajadzētu apsvērt tiristora darbības principu ķēdē, kas šķērso maiņstrāvu. Ieviešot, ir iespējams ieslēgt un izslēgt elektrotīklus ar aktīvām slodzēm, kā arī mainīt vidējās un pašreizējās strāvas vērtības, regulējot signāla padevi.

Tas nav jaunums pat manekeniem - tiristora darbības princips ir vadīt elektrību vienā virzienā, tāpēc ķēdēs ar maiņstrāva tiek veikts savstarpējais savienojums. Vērtības var atšķirties, mainot brīdi, kad uz ierīcēm tiek nosūtīti atvēršanas signāli. Leņķi tiek regulēti, izmantojot vadības sistēmu.

1. Fāzes regulēšanas metode ar piespiedu pārslēgšanu ietver īpašu vienību izmantošanu.
2. Impulsa platuma kontrole nozīmē signāla neesamību slēgtā stāvoklī un tā klātbūtni atvērtā stāvoklī, kad slodzei tiek pielikts noteikts spriegums.

Reversās bloķēšanas režīms

Runājot par triodes tiristora darbības principu, jāatzīmē, ka tas var darboties dažādi režīmi. Reversās bloķēšanas gadījumā negatīvs spriegums tiek pielikts tieši pusvadītāja anodam attiecībā pret katoda kontaktu. Pārejas ar šo opciju tiek pārvietotas pretējā virzienā.

Ir faktori, kas ierobežo šāda režīma izmantošanu. Pirmais ir lavīnas sabrukums, bet otrais ir noplicināšanas reģiona punkcija. Tas izskaidrojams ar to, ka vienā no pārejām tiek samazināta ievērojama sprieguma daļa. Tās aizveras vai notiek sabrukums.

Tiešās bloķēšanas režīms

Tiristora darbības princips tiešā bloķēšanas režīmā ietver vienas pārejas apgriezto novirzi. Pretējie slāņi tiek pārvietoti uz priekšu. Lielākā daļa pielietotā sprieguma tiek samazināta ar vienu pāreju. Caur atlikušajiem slāņiem kontakta zonās tiek ievadīti nesēji, kas ļauj samazināt vadošā elementa pretestību. Palielinās caurejošā strāva. Sprieguma kritums ir samazināts.

Tiešā sprieguma palielināšanās noved pie lēnas elektriskās strāvas palielināšanās. Šajā režīmā pusvadītājs tiek uzskatīts par bloķētu, kas ir saistīts ar viena krustojuma palielinātu pretestību. Noteiktā sprieguma līmenī process sāk iegūt lavīnai līdzīgu raksturu. Ierīce pārslēdzas ieslēgtā stāvoklī, tajā tiek izveidota elektriskā strāva, kas ir atkarīga no ķēdes avota un pretestības.

Divu tranzistoru modelis

Tiristora uzbūves un darbības principa skaidrošanai tiešās bloķēšanas režīmā tiek izmantots divu tranzistoru modelis. Šo pusvadītāju ierīci var uzskatīt par diviem kombinētiem tranzistoriem ar pretējiem spailēm. Savienojums centrā tiek izmantots kā caurumu un elektronu savācējs, ko ievada noteikti savienojumi.

Attiecības nemainās, kad strāvas plūst pretējā virzienā. Koeficientam palielinoties slēgtā kontūrā, notiek lavīnai līdzīgs process, kas nozīmē strāvas palielināšanos tieši caur struktūru. Elektrisko strāvu ierobežo tikai ārējās ķēdes pretestība.

Kāda ir atšķirība starp dinistoriem un trinistoriem?

Nevar atrast būtiskas atšķirības starp tiristoru raksturlielumiem un darbības principu. Tomēr dinistors atveras, kad starp diviem galvenajiem spailēm ir noteikts spriegums. Tas ir atkarīgs no izmantotās ierīces veida. Tiristora gadījumā atvēršanas spriegumu var samazināt piespiedu kārtā. To var izdarīt, pievadot vajadzīgā lieluma elektriskās strāvas impulsu tieši vadības elektrodam. SCR visplašāk izmanto starp tiristoru kategorijas ierīcēm.

Galvenās īpašības

Izvēloties tiristorus, pievērsiet uzmanību noteiktiem parametriem:

1. Ieslēgšanas spriegums ļauj ievietot pusvadītāju ierīci darba stāvoklī.
2. Laika intervāls produkta palaišanas un apturēšanas aizkavēšanai.
3. Apgrieztā strāvas līmenis pie maksimālās reversās sprieguma vērtības.
4. Kopējās izkliedējošās jaudas rādītājs.
5. Uz priekšu spriegums pie maksimālās anoda strāvas.
6. Vadības elektroda maksimālā strāva.
7. Reversais spriegums slēgtā stāvoklī.
8. Maksimālā atvērtā strāva atvērtā stāvoklī.

Izvēloties tiristoru, nevajadzētu aizmirst par ierīces mērķi. To tieši ietekmē laika intervāls pārejai uz atvērtu vai slēgtu stāvokli. Parasti ieslēgšanās periods ir īsāks nekā izslēgšanas periods.

Ķēdes, kurās izmanto tiristorus

Tiristoru ķēdes ir sadalītas četrās kategorijās:

1. Sliekšņa produkti izmanto pusvadītāju spēju pāriet no vienas pozīcijas uz otru noteikta sprieguma klātbūtnē. Tajos ietilpst svārstību ģeneratori un fāzes slodzes regulatori.
2. Strāvas slēdžus raksturo zema jauda. Strāvu izkliedē elementi komutācijas ķēdēs atvērtā stāvoklī. Slēgtā stāvoklī elektrība nedrīkst iziet cauri.
3. Pārslēgšanās Līdzstrāvas spriegums pilnīgi iespējams, izmantojot ierīces ar lielu jaudu. Ir vairāki veidi, kā aizvērt neslēdzamos elementus.
4. Dažas eksperimentālās ierīces darbojas, izmantojot pusvadītāju ierīces pārejas režīmos, kur ir zonas ar negatīvu pretestības līmeni.

Kā secinājums

Visbiežāk par tiristoru darbības principiem tiek mācīti specializēto skolu audzēkņi, kas sagatavo speciālistus elektrotehnikas jomā. Tomēr nenāktu par ļaunu izpētīt informāciju par universālo pusvadītāju ierīču uzbūvi un darbību parastajiem cilvēkiem, kuri interesējas par dažādu elektrisko ķēžu projektēšanu.

Tiristors ir elektronisks jaudas daļēji kontrolēts slēdzis. Šī ierīce ar vadības signāla palīdzību var būt tikai vadošā stāvoklī, tas ir, ieslēgta. Lai to izslēgtu, ir jāveic īpaši pasākumi, kas nodrošina tiešās strāvas pazemināšanos līdz nullei. Tiristora darbības princips ir vienvirziena vadītspēja, kad tas ir aizvērts, tas var izturēt ne tikai priekšējo, bet arī pretējo spriegumu.

Tiristoru īpašības

Saskaņā ar to īpašībām tiristori pieder pie pusvadītāju ierīcēm. Viņu pusvadītāju plāksnē ir blakus esošie slāņi, kuriem ir dažādi veidi vadītspēja. Tādējādi katrs tiristors ir ierīce ar četru slāņu p-p-p-p struktūru.

Sprieguma avota pozitīvais pols ir savienots ar p-struktūras galējo reģionu. Tāpēc šo apgabalu sauc par anodu. Pretējo n tipa reģionu, kurā ir savienots negatīvais pols, sauc par katodu. Izvade no iekšējā reģiona tiek veikta, izmantojot p-kontroles elektrodu.

Klasiskais tiristoru modelis sastāv no diviem ar dažādu vadītspējas pakāpi. Saskaņā ar šo shēmu ir savienota abu tranzistoru bāze un kolektors. Šī savienojuma rezultātā katra tranzistora bāze tiek darbināta, izmantojot otra tranzistora kolektora strāvu. Tādējādi tiek iegūta ķēde ar pozitīvu atgriezenisko saiti.

Ja vadības elektrodā nav strāvas, tad tranzistori atrodas slēgtā stāvoklī. Caur slodzi neplūst strāva, un tiristors paliek aizvērts. Ja strāva tiek piegādāta virs noteikta līmeņa, pozitīvs Atsauksmes. Process kļūst par lavīnu, pēc kuras atveras abi tranzistori. Galu galā pēc tiristora atvēršanas notiek tā stabilais stāvoklis, pat ja strāvas padeve tiek pārtraukta.

Tiristora darbība ar pastāvīgu strāvu

Ņemot vērā elektronisko tiristoru, kura darbības princips ir balstīts uz vienvirziena strāvas plūsmu, jāatzīmē, ka tas darbojas ar pastāvīgu strāvu.

Parastais tiristoru ieslēdz, pieliekot vadības ķēdei strāvas impulsu. Šo padevi veic no pozitīvas polaritātes puses, kas ir pretēja katodam.

Ieslēgšanas laikā pārejas procesa ilgumu nosaka slodzes raksturs, amplitūda un ātrums, ar kādu palielinās vadības strāvas impulss. Turklāt šis process ir atkarīgs no tiristora iekšējās struktūras temperatūras, slodzes strāvas un pielietotā sprieguma. Ķēdē, kurā ir uzstādīts tiristors, nedrīkst būt nepieņemama sprieguma pieauguma pakāpe, kas var izraisīt tā spontānu aktivizēšanos.

Tiristors ir pusvadītāju slēdzis, kura konstrukcija sastāv no četriem slāņiem. Viņiem ir iespēja pāriet no viena stāvokļa uz otru - no slēgta uz atvērtu un otrādi.

Šajā rakstā sniegtā informācija palīdzēs sniegt izsmeļošu atbildi uz jautājumu par šo ierīci.

Tiristora darbības princips

Speciālajā literatūrā šo ierīci sauc arī par vienas darbības tiristoru. Šis nosaukums ir saistīts ar to, ka ierīce nav pilnībā pārvaldāms. Citiem vārdiem sakot, saņemot signālu no vadības objekta, tas var pāriet tikai ieslēgtā stāvoklī. Lai izslēgtu ierīci, cilvēkam būs jāveic papildu darbības, kas novedīs pie sprieguma līmeņa pazemināšanās līdz nullei.

Šīs ierīces darbības pamatā ir spēka elektriskā lauka izmantošana. Lai to pārslēgtu no viena stāvokļa uz otru, tiek izmantota vadības tehnoloģija, kas pārraida noteiktus signālus. Šajā gadījumā strāva caur tiristoru var pārvietoties tikai vienā virzienā. Kad šī ierīce ir izslēgta, tā spēj izturēt gan priekšējo, gan atpakaļgaitas spriegumu.

Tiristora ieslēgšanas un izslēgšanas metodes

Šāda veida standarta ierīces pāreja uz darbības stāvokli tiek veikta, saņemot strāvas sprieguma impulsu noteiktā polaritātē. Par ieslēgšanas ātrumu un to, kā tas turpmāk darbosies, ietekmē šādi faktori:

Tiristoru izslēgšana var izdarīt vairākos veidos:

1. Dabiska izslēgšana. Tehniskajā literatūrā ir arī tāda lieta kā dabiskā pārslēgšana - tā ir līdzīga dabiskajai izslēgšanai.
2. Piespiedu izslēgšana (piespiedu pārslēgšana).

Šīs ierīces dabiskā izslēgšana notiek tās darbības laikā ķēdēs ar maiņstrāvu, kad strāvas līmenis nokrītas līdz nullei.

Piespiedu izslēgšana ietver lielu skaitu dažādu metožu. Visizplatītākā no tām ir šāda metode.

Kondensators, kas apzīmēts ar latīņu burtu C, ir savienots ar atslēgu. Tam jābūt marķējumam S. Šajā gadījumā pirms aizvēršanas kondensators jāuzlādē.

Galvenie tiristoru veidi

Pašlaik ir ievērojams skaits tiristoru, kas savā starpā atšķiras tehniskajiem parametriem– darbības ātrums, vadības metodes un procesi, strāvas virzieni vadošā stāvoklī utt.

Visizplatītākie veidi

1. Tiristora diode. Šāda ierīce ir līdzīga ierīcei, kurai ieslēgtā režīmā ir pretparalēlā diode.
2. Diodes tiristori. Vēl viens vārds ir dinistors. Šīs ierīces īpatnība ir tāda, ka pāreja uz vadošu režīmu notiek brīdī, kad tiek pārsniegts strāvas līmenis.
3. Slēdzams tiristors.
4. Simetrisks. To sauc arī par triaku. Šīs ierīces dizains ir līdzīgs divām ierīcēm ar savstarpēji savienotām diodēm darbības režīmā.
5. Ātrgaitas vai invertors. Šāda veida ierīcēm ir iespēja nonākt nedarbojošā stāvoklī rekordīsā laikā – no 5 līdz 50 mikrosekundēm.
6. Optotiristors. Tās darbs tiek veikts, izmantojot gaismas plūsmu.
7. Tiristoru lauka kontrolē caur vadošo elektrodu.

Aizsardzības nodrošināšana

Tiristori ir iekļauti kritisko ierīču sarakstā ietekmēt ātruma izmaiņas palielinot priekšējo strāvu. Gan diodēm, gan tiristoriem ir raksturīga reversās atkopšanas strāvas plūsma. Straujas tā ātruma izmaiņas un samazināšanās līdz nullei palielina pārsprieguma risku.

Turklāt pārspriegums šīs ierīces konstrukcijā var rasties sakarā ar pilnīgu sprieguma izzušanu dažādos sistēmas komponentos, piemēram, mazās instalācijas induktivitātēs.

Iepriekš minēto iemeslu dēļ vairumā gadījumu tiek izmantotas dažādas CFTP shēmas, lai nodrošinātu šo ierīču drošu aizsardzību. Šīs shēmas, atrodoties dinamiskā režīmā, palīdz aizsargāt ierīci no nepieņemamu sprieguma vērtību rašanās.

Ir arī uzticams aizsardzības līdzeklis varistora izmantošana. Šī ierīce ir savienota ar induktīvās slodzes izejas punktiem.

Vispārīgākajā veidā var izmantot tādas ierīces kā tiristoru sadalīts šādās grupās:

Tiristoru ierobežojumi

Strādājot ar jebkura veida šo ierīci, jums jāievēro noteikti drošības pasākumi un jāapzinās daži nepieciešamie ierobežojumi.

Piemēram, induktīvās slodzes gadījumā, kad tiek darbināta tāda veida ierīce kā triac. Šajā situācijā ierobežojumi attiecas uz sprieguma līmeņa izmaiņu ātrumu starp diviem galvenajiem elementiem - tā anodiem un darba strāvu. Lai ierobežotu strāvas un pārslodzes ietekmi Tiek izmantota RC ķēde.

Tiristori

I. Mērķis

Tiristori ir pusvadītāju ierīces ar trim (vai vairāk) r-p-pārejas, kas paredzētas izmantošanai kā elektroniskie slēdži elektriskās strāvas pārslēgšanas ķēdēs. Tie pārslēdz elektriskās ķēdes, regulē spriegumu un pārvērš līdzstrāvu maiņstrāvā. Pēc konstrukcijas un darbības principa tas ir ļoti līdzīgs pusvadītāju diodei, taču atšķirībā no tā tiristors tiek kontrolēts.

Trinistora darbības “atslēgas” raksturs ļauj to izmantot elektrisko ķēžu pārslēgšanai, kur iepriekš šim nolūkam kalpoja tikai elektromagnētiskie releji. Pusvadītāju slēdži ir vieglāki, kompaktāki un daudzkārt uzticamāki darbībā nekā elektromagnētiskie releji ar mehāniski slēgtiem kontaktiem. Atšķirībā no šādiem relejiem tie pārslēdzas ar ļoti lielu ātrumu – simtiem un tūkstošiem reižu sekundē, un nepieciešamības gadījumā – vēl ātrāk. SCR izmanto modernās elektrokomunikāciju iekārtās, ātrgaitas tālvadības sistēmās, datoros un energoierīcēs.

II. Klasifikācija

Atkarībā no to konstrukcijas iezīmēm un īpašībām tiristori tiek sadalīti diodēs un triodēs. IN diode Tiristori izšķir:

tiristori, bloķējami pretējā virzienā;

vadošs pretējā virzienā;

simetrisks.

Triode tiristori ir sadalīti:

bloķējams pretējā virzienā ar anoda vai katoda vadību;

vadīšana pretējā virzienā ar vadību pie anoda vai katoda;

simetrisks (divvirzienu).

Visizplatītākie dinistori ir tiristori ar diviem spailēm un tiristori - ierīces ar trim spailēm. Turklāt tiek izdalīta komutēto tiristoru grupa.

Vienkāršākie apgrieztās diodes tiristori parasti ir izgatavoti no silīcija un satur četrus mainīgus R- Un P- platība (2.2. att.). Novads R Tiek izsaukts 1, kurā strāva plūst no ārējās ķēdes anods , novads P 2 – katods ; novads P 1 , R 2 – bāzes .

2.2.att. Tiristora struktūra.

III. Darbības princips

Ja uz anodu R 1 pievienojiet sprieguma avota plusu un katodu P 2 – mīnuss, tad pārejas P 1 Un P 3 būs atvērts, un pāreja P 2 - slēgts. To sauc par kolektora savienojumu.

Kopš kolekcionāra r-p- krustojums ir nobīdīts pretējā virzienā, tad līdz noteiktai sprieguma vērtībai pāri nokrīt gandrīz viss pielietotais. Šādu struktūru var viegli attēlot divu dažādu elektrovadītspējas tranzistoru veidā, kas savienoti viens ar otru, kā parādīts attēlā. 2.3., a, b.

a) b)

Rīsi. 2.3. Tiristora divu tranzistoru ekvivalenta uzbūve (a) un shēma (b).

Ķēdes strāvu nosaka kolektora pārejas strāva P 2 . Tas noteikti ir atkarīgs no caurumu plūsmas
no tranzistora emitētāja r-p-R- elektronu veids un plūsma
no tranzistora emitētāja P-R-P- veids, kā arī no reversās strāvas r-p- pāreja.

Kopš pārejām P 1 Un P 3 tiek novirzīti uz priekšu, no kura bāzes reģionā tiek ievadīti lādiņu nesēji: caurumi no reģiona R 1 , elektroni – no reģiona P 2 . Šie lādiņnesēji, kas izkliedējas bāzu reģionos P 1 , R 2 , tuvojas kolektora krustojumam un tiek izmesti cauri tā laukam r-p- pāreja. Caurumi injicēti no R 1 -reģioni un elektroni no P 2 pārvietojas pa eju P 2 pretējos virzienos, radot kopēju strāvu es.

Pie zemām ārējā sprieguma vērtībām tas viss praktiski nokrīt kolektora krustojumā P 2 . Tāpēc uz pārejām P 1 ,P 3 kam ir zema pretestība, tiek pielietota neliela potenciālu starpība un lādiņnesēju injekcija ir maza. Šajā gadījumā strāva es mazs un vienāds ar pretējo strāvu caur krustojumu P 2. Palielinoties ārējam spriegumam, strāvas stiprums ķēdē sākumā nedaudz mainās. Ar turpmāku sprieguma pieaugumu, palielinoties pārejas platumam P 2 , arvien lielāku lomu sāk ieņemt triecienjonizācijas rezultātā izveidotie lādiņnesēji. Pie noteikta sprieguma lādiņa nesēji tik ļoti paātrina, ka, saduroties ar reģiona atomiem r-p-pārejas tos jonizē, izraisot lādiņnesēju lavīnu savairošanos.

Šajā gadījumā izveidotie caurumi elektriskā lauka ietekmē pārvietojas reģionā R 2 , un elektroni nonāk reģionā P 1 . Strāva caur krustojumu P 2 palielinās, un tā pretestība un sprieguma kritums tajā samazinās. Tas noved pie krustojumiem pievienotā sprieguma palielināšanās P 1 , P 3 , un injekcijas palielināšanās caur tām, kas izraisa turpmāku kolektora strāvas palielināšanos un injekcijas strāvu palielināšanos. Process norit kā lavīna un pārejas pretestība P 2 kļūst mazs.

Uzlādes nesēji, kas parādās zonās injekcijas un lavīnu pavairošanas dēļ, noved pie visu tiristora zonu pretestības samazināšanās, un sprieguma kritums visā ierīcē kļūst nenozīmīgs. Strāvas-sprieguma raksturlīknē šis process atbilst 2. sadaļai ar negatīvu diferenciālo pretestību (2.4. att.). Pēc pārslēgšanas strāvas-sprieguma raksturlielums ir līdzīgs uz priekšu virzītas diodes raksturlieluma atzaram (3. sadaļa). 1. sadaļa atbilst tiristora slēgtajam stāvoklim.

Tiristors tiek izslēgts, samazinot ārējā avota spriegumu līdz vērtībai, kurā strāva
mazāk (3. sadaļa).

Rīsi. 2.4. Strāvas-sprieguma raksturlielums dinistoram

Ja paralēli pievienojat diodi ar tiristoru, kas atveras, kad spriegums ir apgriezts, jūs iegūstat tiristoru, kas vada pretējā virzienā.

Triodes tiristori (2.5. att., A) atšķiras no diodēm ar to, ka vienai no bāzēm ir ārējais terminālis, ko sauc vadības elektrods .

Rīsi. 2.5. Triode tiristori:

Mainot strāvu, jūs varat mainīt spriegumu, pie kura tiristors pārslēdzas, un tādējādi kontrolēt tā ieslēgšanas brīdi.

Lai bloķētu tiristoru, jums vai nu jāsamazina darba strāva līdz vērtībai
samazinot barošanas spriegumu līdz vērtībai , vai iestatiet pretējas polaritātes strāvas impulsu vadības elektrodu ķēdē.

Tiristora ieslēgšanas un izslēgšanas process ir izskaidrots 2.5. attēlā. V. Ja ir savienots ar to caur rezistoru R pieliktais spriegums U 1 un strāva vadības elektrodu ķēdē ir nulle, tad tiristors ir bloķēts. Darbības punkts atrodas pozīcijā A. Palielinoties vadības elektroda strāvai, darbības punkts pārvietojas pa slodzes līniju 1. Kad vadības elektroda strāva sasniedz vērtību es y 1 , tiristors ieslēgsies un tā darbības punkts pārvietosies uz punktu b. Izslēgt ( es y= 0) ir nepieciešams samazināt barošanas spriegumu līdz vērtībai
. Šajā gadījumā darbības punkts no b 1 dosies uz A 2 un kad tiek atjaunots spriegums - līdz punktam A.

Varat arī izslēgt tiristoru, pieliekot vadības elektrodam pretējas polaritātes spriegumu un izveidojot tā ķēdē pretēji virzītu strāvu.

Šī savienojuma trūkums ir lielā vadības elektroda reversās strāvas vērtība, kas tuvojas tiristora pārslēgšanas strāvas vērtībai. Tiristora strāvas amplitūdas attiecību pret vadības elektrodu pārslēgšanas strāvas impulsa amplitūdu sauc bloķēšanas koeficients :
. Tas raksturo tiristora ieslēgšanas efektivitāti, izmantojot vadības elektrodu. Vairākās norisēs

Bieži tiek saukti tiristori ar palielinātu izslēgšanas koeficientu pārslēdzams vai slēdzams.

IV. Tiristoru pamatparametri

Tiristoru apzīmējumi saskaņā ar GOST 10862 - 72 sastāv no sešiem elementiem. Pirmais elements ir burts K, kas norāda pusvadītāja izejmateriālu; otrais ir burts N diodes tiristoriem un U burts triodes tiristoriem; trešais ir skaitlis, kas nosaka ierīces mērķi; ceturtais un piektais – izstrādes kārtas numurs; sestais – burts, kas nosaka ražošanas tehnoloģiju, piemēram, KU201A, KN102I u.c.