Što su tiristori? Načelo rada i svojstva tiristora

Tiristori su električni elektronički ključevi koji nisu potpuno kontrolirani. Često u tehničkim knjigama možete vidjeti još jedan naziv ovog uređaja - tiristor s jednim operacijama. Drugim riječima, pod utjecajem kontrolnog signala prevodi se u jednu državu - vodljivu državu. Ako je navedeno, uključuje lanac. Da biste ga isključili, potrebno je stvoriti posebne uvjete koji osiguravaju pad napona napajanja u krugu na nulu.

Sadrži tiristore

Tiristorski prekidači provode električnu struju samo u smjeru naprijed, au zatvorenom stanju mogu izdržati ne samo izravni napon nego i obrnuti napon. Struktura tiristora je četveroslojna, postoje tri zaključka:

1. Anoda (označena slovom A).
2. Katoda (slovo C ili K).
3. Kontrolna elektroda (Y ili G).

Tiristori imaju čitavu obitelj volt-ampere karakteristike, od kojih se može suditi o stanju elementa. Tiristori - vrlo moćan elektronički ključevi, oni su u mogućnosti provesti sklopovima, napon može doći do 5.000 volti i jakosti - 5000 ampera (učestalost nije veća od 1000 Hz).

Operacija tiristora u DC krugovima

Tipični tiristorski modul uključen je primjenom trenutnog impulsa na upravljački terminal. Štoviše, mora biti pozitivan (s obzirom na katodu). Trajanje zavisne prirode prolazni opterećenja (induktivni, aktivan), amplituda i brzina rasta tekuće impulsa na upravljački krug, temperatura poluvodiča kristala i dovedeni napon i struja krugova dostupne tiristori. Karakteristike kruga izravno ovise o vrsti upotrijebljenog poluvodičkog elementa.

U krugu u kojem se nalazi tiristor, pojava visoke brzine povećanja napona je neprihvatljiva. Naime, vrijednost pri kojoj se element spontano uključuje (čak i ako nema signala u upravljačkom krugu). No, istodobno, kontrolni signal treba imati vrlo visok nagib karakteristika.

Načine za isključivanje

Postoje dvije vrste komutacije tiristora:

1. Prirodno.
2. Prisilno.

I sada više o svakoj vrsti. Prirodni se događa kada tiristor radi u AC sklopu. A ovo prebacivanje se događa kada struja padne na nulu. No, možete izvršiti prisilno prebacivanje na mnogo različitih načina. Kakva vrsta kontrole tiristora izabrati, za rješavanje dizajna sheme, ali vrijedi razgovarati o svakom tipu zasebno.

Najkarakterističniji način prisilnog prebacivanja je povezivanje kondenzatora koji je prethodno napunjen gumbom (ključem). LC krug je uključen u upravljački krug tiristora. Ovaj lanac također sadrži potpuno napunjeni kondenzator. Tijekom prijelaznog procesa, strujne fluktuacije se javljaju u krugu opterećenja.

Metode prisilne prebacivanja

Postoji još nekoliko vrsta prisilnog prebacivanja. Često se koristi sklop u kojem se koristi prekidni kondenzator koji ima obrnuti polaritet. Na primjer, ovaj kondenzator može biti spojen na krug pomoću nekog pomoćnog tiristora. To će isprazniti glavnom (radnom) tiristoru. To će uzrokovati trenutni usmjereni na izravnu struju glavnog tiristora na kondenzatoru pomoći će smanjiti struju u krugu do nula. Posljedično, tiristorski će se isključiti. To se događa zbog toga što tiristorski uređaj ima svoje osobine, karakteristične samo za nju.

Postoje također sklopovi u kojima su spojeni LC lanci. One se ispuštaju (i kod fluktuacija). Na samom početku struja pražnjenja teče prema radniku, a nakon izjednačavanja njihovih vrijednosti tiristor se isključuje. Nakon toga, struja teče od oscilirajućeg kruga kroz tiristor do poluvodičke diode. Istodobno, sve dok struja teče, napon se primjenjuje na tiristor. To je modul jednak padu napona preko diode.

Tiristorski rad u AC krugovima

Ako je tiristor uključen u krug izmjenične struje, mogu se izvršiti sljedeće operacije:

1. Omogućite ili onemogućite električni krug s aktivnim otporom ili aktivnim opterećenjem.
2. Promijenite prosječnu i stvarnu vrijednost struje koja prolazi kroz opterećenje, zahvaljujući mogućnosti prilagodbe vremena kontrolnog signala.

Tiristorski ključevi imaju jednu značajku - one vode u samo jednom smjeru. Stoga, ako je potrebno koristiti ih u sklopovima izmjenična struja, potrebno je primijeniti kontra-paralelno uključivanje. Stvarne i prosječne vrijednosti struje mogu varirati zbog činjenice da je vrijeme signala na tiristore različito. Istodobno, snaga tiristora mora zadovoljavati minimalne zahtjeve.

Metoda kontrole faze

Pomoću postupka faznog upravljanja s prisilnim komutacijama, opterećenje se podešava promjenom kutova između faza. Umjetna komutacija može se obaviti uz pomoć posebnih krugova, ili je potrebno koristiti potpuno kontrolirane (zaključane) tiristore. Na temelju njih, u pravilu, čine punjač na tiristoru, što vam omogućuje prilagodbu napon ovisno o razini punjenja baterije.

Upravljanje širinom pulsa

Također se naziva i njegova PWM modulacija. Tijekom otvaranja tiristora primjenjuje se upravljački signal. Prijelazi su otvoreni, a na teretu postoji neki napon. Tijekom zatvaranja (tijekom cijelog prolaznog procesa) ne primjenjuje se upravljački signal, stoga tiristori ne vode struju. Kad se provodi fazna kontrola, trenutna krivulja nije sinusoidna, oblik signala napajnog napona mijenja se. Posljedično, postoji i poremećaj u radu potrošača, koji su osjetljivi na visoke frekvencije (dolazi do nespojivosti). Jednostavni dizajn ima regulator na tiristoru, koji će bez problema omogućiti promjenu nužne vrijednosti. A ne morate koristiti masivne LATR-ove.

Tiristori, zaključani

Tiristori su vrlo snažni elektronski prekidači koji se koriste za prebacivanje visokih napona i struja. Ali oni imaju jedan ogroman nedostatak - upravljanje je nepotpuno. Točnije, to se očituje činjenicom da za isključivanje tiristora potrebno je stvoriti uvjete pod kojima će struja naprijed smanjiti na nulu.

To je ta značajka koja nameće neka ograničenja na uporabu tiristora, a također komplicira krugove koji se temelje na njima. Kako bi se riješili te nedostatke, razvijeni su posebni tiristorski dizajn koji su zaključani signalima jedne kontrolne elektrode. Nazvane su dvosmjernim ili zaključanim tiristorima.

Zaključani dizajn tiristora

Četveroslojna struktura p-p-p-p y tiristora ima svoje osobitosti. Daju im razlike od konvencionalnih tiristora. Sada se radi o potpunoj kontroli elementa. Volt-ampero-karakteristična (statička) u smjeru naprijed je ista kao i za jednostavne tiristore. To je tekući strujni tiristor koji može proći mnogo više u vrijednosti. Ali nema funkcija za blokiranje velikih reverznih napona za zaključane tiristore. Stoga je nužno spojiti paralelno s njom poluvodičku diodu.

Karakteristična značajka zaključavanja tiristora je značajan pad izravnih napona. Da biste napravili put, potrebno je primijeniti snažan strujni impuls (negativan, u omjeru 1: 5 do istosmjerne struje) na upravljački terminal. Ali samo trajanje impulsa treba biti što je moguće niže - 10 ... 100 μs. Zaključani tiristori imaju nižu vrijednost ograničavajućeg napona i struje od onih konvencionalnih. Razlika je oko 25-30%.

Vrste tiristora

Iznad smo smatrali zaključanim, ali još uvijek postoje mnoge vrste poluvodičkih tiristora, koje su također vrijedne spomena. U različitim izvedbama (punjači, sklopke, regulatori snage) koriste se određeni tipovi tiristora. Negdje se traži da se kontrola izvodi pomoću strujanja svjetlosti, pa se koristi optiotistirist. Njegova je posebnost u činjenici da se u upravljačkom krugu koristi kristalni kristal poluvodiča osjetljiv na svjetlost. Parametri tiristora su različiti, svi imaju svoje osobine, karakteristični samo za njih. Stoga je potrebno barem općenito zamisliti koje vrste tih poluvodiča postoje i gdje ih se može primijeniti. Dakle, ovdje je čitav popis i glavne značajke svake vrste:

1. Diode-tiristora. Ekvivalent ovog elementa je tiristorski, na koji je povezana kontraverzalna poluvodička dioda.
2. Dinistor (diodni tiristor). Može ući u stanje ukupne vodljivosti ako se prekorači određena naponska razina.
3. Triac (simetrični tiristor). Njegov ekvivalent su dva tiristora povezana u suprotnom smjeru.
4. Velika brzina tiristorskih pretvarača razlikuje veliku brzinu komutacije (5 ... 50 μs).
5. Tiristori s kontrolom tranzistor s efektom polja. Često je moguće pronaći dizajne na temelju MOSFET-a.
6. Optički tiristori, koji se kontroliraju svjetlosnim tokovima.

Provedba elementa sigurnosti

Tiristori su uređaji koji su ključni za brzine izravnog strujanja i porasta napona. Za njih, kao i za poluvodičke diode, karakterizira fenomen protok obrnutom oporavka struje, koja je vrlo brzo i naglo padne na nulu, dodajući da ova vjerojatnost udara. To prenapona je zbog činjenice da brzo zaustavlja struja u svim elementima kruga, koji imaju induktivitet (čak i ultra niske induktivitet karakteristika sklopa - žice, pjesma kartica). Da bi se zaštitila zaštita, potrebno je koristiti različite krugove, koji u dinamičnim načinima rada mogu biti zaštićeni od visokih napona i struja.

U pravilu, induktivna otpornost izvor napona koji ulazi u krug pogonskog tiristora ima takvu vrijednost da je više nego dovoljno da dalje ne uključuje dodatnu induktivnost u krugu. Iz tog razloga, u praksi se često koristi stvaranje lanca prebacivanje put koji značajno smanjuje stopu i razinu val u krug, kada je isključen tiristorski. Najčešće se upotrebljavaju kapacitivni otporni lanci za te svrhe. Spojeni su paralelno s tiristrom. Postoji dosta vrsta modifikacija kruga takvih krugova, kao i metode za njihov izračun, parametre za rad tiristora u različitim oblicima i uvjetima. No, lanac oblikovanja preklopnog puta zaključanog tiristora bit će isti kao i kod tranzistora.