Thyristors adalah apa? Prinsip pengoperasian dan ciri-ciri thyristors

Thyristors adalah kekunci elektronik kuasa yang tidak dikawal sepenuhnya. Selalunya dalam buku teknikal anda boleh melihat satu lagi nama peranti ini - thyristor satu operasi. Dalam erti kata lain, di bawah pengaruh isyarat kawalan ia diterjemahkan ke dalam satu keadaan - sebuah negara yang menjalankan. Jika untuk menentukan, ia termasuk rantaian. Untuk mematikannya, adalah perlu untuk mewujudkan keadaan khas yang memastikan penurunan dalam arus ke hadapan dalam litar ke sifar.

Ciri-ciri thyristors

Thyristor menukar menjalankan elektrik hanya ke arah hadapan, dan dalam keadaan tertutup ia dapat menahan bukan sahaja voltan terus, tetapi juga voltan terbalik. Struktur thyristor adalah empat lapisan, terdapat tiga kesimpulan:

1. Anod (ditunjukkan oleh huruf A).
2. Katod (huruf C atau K).
3. Kawalan elektrod (Y atau G).

Thyristors mempunyai seluruh keluarga ciri-ciri volt-ampere, mereka boleh digunakan untuk menilai keadaan elemen. Thyristors adalah suis elektronik yang sangat berkuasa, mereka mampu menukar litar di mana voltan boleh mencapai 5000 volt, dan kekuatan semasa adalah 5000 ampere (kekerapan tidak melebihi 1000 Hz).

Operasi thyristor dalam litar DC

Sebuah thyristor konvensional dihidupkan dengan menggunakan nadi semasa ke terminal kawalan. Selain itu, ia mestilah positif (berkenaan dengan katod). Tempoh proses sementara bergantung pada sifat beban (induktif, aktif), amplitud dan kadar peningkatan dalam litar kawalan denyut semasa, suhu kristal semikonduktor, dan juga semasa dan voltan yang digunakan pada thyristors yang terdapat dalam litar. Ciri litar bergantung kepada jenis elemen semikonduktor yang digunakan.

Dalam litar di mana thyristor terletak, kejadian kadar peningkatan voltan yang tinggi tidak dapat diterima. Iaitu, nilai di mana elemen beralih secara spontan (walaupun tidak ada isyarat dalam litar kawalan). Tetapi pada masa yang sama, isyarat kawalan harus mempunyai ciri-ciri cerun yang sangat tinggi.

Cara untuk mematikan

Terdapat dua jenis penggantian thyristors:

1. Semulajadi.
2. Dipaksa.

Dan kini lebih lanjut mengenai setiap jenis. Semulajadi berlaku apabila thyristor beroperasi dalam litar arus bergantian. Dan penukaran ini berlaku semasa arus jatuh ke sifar. Tetapi anda boleh melaksanakan pensuisan paksa dalam pelbagai cara. Apa jenis kawalan thyristor untuk memilih, untuk menyelesaikan pereka skim, tetapi patut dibicarakan setiap jenis secara berasingan.

Cara yang paling khas untuk memaksa terpaksa adalah untuk menyambung kapasitor yang telah dicas dengan butang (utama). Litar LC dimasukkan dalam litar kawalan thyristor. Rantaian ini juga mengandungi kapasitor yang terisi penuh. Semasa proses sementara, turun naik semasa berlaku dalam litar beban.

Kaedah pemancaran terpaksa

Terdapat beberapa jenis pemindahan terpaksa. Selalunya litar digunakan di mana sebuah kapasitor beralih yang mempunyai kekutuban terbalik digunakan. Sebagai contoh, kapasitor ini boleh disambungkan ke litar dengan menggunakan beberapa thyristor tambahan. Dalam kes ini, pelepasan ke thyristor utama (bekerja) berlaku. Ini akan membawa kepada hakikat bahawa arus kapasitor, yang diarahkan terhadap arus langsung daripada thyristor utama, akan membantu mengurangkan arus dalam litar ke sifar. Akibatnya, thyristor akan ditutup. Ini berlaku kerana alasan bahawa peranti thyristor mempunyai ciri-ciri sendiri, hanya ciri untuknya.

Terdapat juga litar di mana rangkaian LC dihubungkan. Mereka dilepaskan (dan dengan turun naik). Pada mulanya, aliran semasa mengalir ke arah pekerja, dan selepas penyamaan nilai-nilai mereka, thyristor dimatikan. Selepas itu, aliran semasa dari litar berayun melalui thyristor ke diod semikonduktor. Pada masa yang sama, selagi aliran semasa, voltan dikenakan kepada thyristor. Ia adalah modulus yang sama dengan penurunan voltan merentasi diod.

Operasi thyristor dalam litar AC

Jika thyristor dimasukkan ke dalam litar AC, operasi berikut boleh dilakukan:

1. Dayakan atau matikan litar elektrik dengan beban rintangan aktif atau aktif.
2. Tukar purata dan nilai sebenarnya semasa yang melepasi beban, terima kasih kepada keupayaan untuk menyesuaikan masa isyarat kawalan.

Kekunci kekristian mempunyai satu ciri - mereka menjalankan semasa dalam satu arah sahaja. Oleh itu, jika perlu untuk menggunakannya dalam litar berselang-arus, adalah perlu untuk menggunakan kemasukan selari selari. Nilai sebenar semasa dan purata boleh berbeza-beza kerana fakta bahawa masa isyarat kepada thyristors adalah berbeza. Pada masa yang sama, kuasa thyristor mesti memenuhi keperluan minimum.

Kaedah Kawalan Fasa

Dengan kaedah kawalan fasa dengan commutation jenis paksa, beban diselaraskan dengan mengubah sudut antara fasa. Penggantian buatan boleh dilakukan dengan bantuan litar khas, atau perlu menggunakan thyristors yang terkawal (terkunci). Pada dasarnya, sebagai peraturan, pengecas dibina di atas thyristor, yang membolehkan anda menyesuaikan arus bergantung pada tahap pengisian bateri.

Kawalan lebar denyutan

Ia juga dipanggil modulasi PWM. Semasa pembukaan thyristors, isyarat kawalan digunakan. Peralihan terbuka, dan terdapat beberapa voltan pada beban. Semasa menutup (semasa keseluruhan proses sementara), tiada isyarat kawalan diberikan, oleh itu, thyristors tidak menjalankan arus. Apabila kawalan fasa dilakukan, lengkung semasa tidak sinusoidal, perubahan bentuk voltan. Akibatnya, terdapat juga kegagalan fungsi pengguna, yang sensitif terhadap gangguan frekuensi tinggi (ketakserasian berlaku). Reka bentuk ringkas mempunyai pengawal selia pada thyristor, yang tanpa masalah akan membolehkan untuk menukar nilai yang diperlukan. Dan anda tidak perlu menggunakan LATR besar-besaran.

Thyristors, dikunci

Thyristors adalah suis elektronik yang sangat kuat digunakan untuk menukar voltan tinggi dan arus. Tetapi mereka mempunyai satu kelemahan besar - pengurusan tidak lengkap. Dan lebih khusus, ini ditunjukkan oleh fakta bahawa untuk mematikan thyristor, adalah perlu untuk mewujudkan keadaan di mana arus ke hadapan akan berkurangan menjadi sifar.

Ia adalah ciri ini yang mengenakan beberapa larangan ke atas penggunaan thyristors, dan juga merumitkan litar berdasarkan kepada mereka. Untuk menghilangkan kelemahan ini, reka bentuk thyristor khas telah dibangunkan, yang dikunci oleh isyarat dari satu elektrod kawalan. Mereka dipanggil thyristors dua-operasi, atau dikunci.

Reka bentuk Thyristor yang dikunci

Struktur empat lapisan p-p-p-p y thyristors mempunyai keunikannya sendiri. Mereka menjadikannya berbeza daripada thyristors konvensional. Ia kini mengenai kawalan penuh unsur ini. Ciri-ciri voltan-ampere (statik) di arah hadapan adalah sama dengan thyristors mudah. Itu hanya thyristor semasa yang langsung boleh lulus lebih banyak nilai. Tetapi tidak ada fungsi untuk menyekat voltan terbalik yang besar untuk thyristors terkunci. Oleh itu, perlu menyambungkannya selari dengan diod semikonduktor.

Ciri ciri dari thyristor terkunci adalah penurunan ketara dalam tegasan langsung. Untuk melakukan perjalanan, perlu menggunakan denyut arus yang kuat (negatif, dalam nisbah 1: 5 ke nilai semasa langsung) ke terminal kawalan. Tetapi hanya tempoh denyut sepatutnya sekecil mungkin - 10 ... 100 μs. Thyristors yang dikunci mempunyai nilai yang lebih rendah daripada voltan dan arus yang mengehadkan daripada yang konvensional. Perbezaannya adalah kira-kira 25-30%.

Jenis thyristors

Di atas kita dianggap terkunci, tetapi masih terdapat banyak jenis thyristors semikonduktor, yang juga layak disebutkan. Dalam pelbagai reka bentuk (pengecas, suis, pengawal kuasa), jenis thyristors tertentu digunakan. Di suatu tempat ia dikehendaki bahawa kawalan itu dilakukan dengan membekalkan aliran cahaya, oleh itu, sebuah optiostyristor digunakan. Keanehannya terletak pada kenyataan bahawa kristal semikonduktor sensitif terhadap cahaya digunakan dalam litar kawalan. Parameter thyristor adalah berbeza, semuanya mempunyai ciri-ciri mereka sendiri, hanya ciri untuk mereka. Oleh itu, sekurang-kurangnya istilah umum diperlukan untuk membayangkan jenis-jenis semikonduktor ini dan di mana ia boleh digunakan. Oleh itu, inilah senarai keseluruhan dan ciri-ciri utama setiap jenis:

1. Diod-thyristor. Bersamaan dengan unsur ini adalah thyristor, yang mana dihubungkan diod semikonduktor balas sejajar.
2. Dinistor (thyristor diod). Ia boleh masuk ke keadaan kekonduksian total jika tahap voltan tertentu melebihi.
3. Triac (thyristor simetri). Setarafnya ialah dua thyristors yang berkaitan dengan arah yang bertentangan.
4. Kelajuan inverter thyristor berkelajuan tinggi berbeza dengan kelajuan penggantian (5 ... 50 μs).
5. Thyristors dengan kawalan FET. Selalunya mungkin untuk memenuhi reka bentuk berdasarkan MOSFET.
6. Thyristors optik, yang dikawal oleh aliran cahaya.

Melaksanakan perlindungan unsur

Thyristors adalah peranti yang sangat penting untuk kadar kenaikan voltan semasa dan terus langsung. Bagi mereka, dan juga untuk diod semikonduktor, fenomena seperti aliran arus pemulihan terbalik adalah ciri, yang sangat cepat dan tajam jatuh ke nilai sifar, memburukkan kebarangkalian overvoltage. Kelebihan ini adalah akibat daripada fakta bahawa arus dalam semua elemen litar yang mempunyai induktansi (walaupun ciri induktor yang sangat kecil untuk pemasangan - wayar, jalur papan) tiba-tiba tidak lagi wujud. Untuk melaksanakan perlindungan, perlu menggunakan pelbagai litar, yang, dalam mod operasi yang dinamik, dapat dilindungi dari tegangan dan arus yang tinggi.

Biasanya, rintangan induktif sumber voltan yang memasuki litar thyristor beroperasi mempunyai nilai sedemikian sehingga ia lebih daripada mencukupi untuk tidak memasukkan lebih banyak induktans tambahan dalam litar. Atas sebab ini, dalam amalan, rantaian membentuk laluan pensuisan sering digunakan, yang dengan ketara mengurangkan kelajuan dan tahap overvoltage dalam litar apabila thyristor diputuskan. Rantai resistif kapasitif paling sering digunakan untuk tujuan ini. Mereka disambung secara selari dengan thyristor. Terdapat beberapa jenis pengubahsuaian litar seperti litar, serta kaedah pengiraan mereka, parameter untuk operasi thyristors dalam mod dan syarat yang berbeza. Tetapi rantaian membentuk jalur pensuisan thyristor terkunci akan sama seperti transistor.