Mikä on tyristori ja miten se toimii?

Yleensä tyristorit ovat myös kytkinlaitteita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin transistorit. Kuten olemme jo keskustelleet, transistorit ovat pieni elektroninen komponentti, joka muutti maailmaa, tänään voimme löytää ne kaikista elektronisista laitteista, kuten televisioista, matkapuhelimista, kannettavista tietokoneista, laskimista, kuulokkeista jne. Ne ovat mukautuvia ja monipuolisia, mutta se ei tarkoita sitä niitä voidaan käyttää kaikissa sovelluksissa, voimme käyttää niitä vahvistus- ja kytkentälaitteina, mutta ne eivät pysty käsittelemään suurempaa virtaa, myös transistori vaati jatkuvaa kytkentävirtaa. Joten kaikissa näissä asioissa ja näiden ongelmien ratkaisemiseksi käytämme tyristoreita.

Yleensä SCR: ää ja tyristoria käytetään vaihdettavasti, mutta SCR on eräänlainen tyristori. Tyristori sisältää monenlaisia ​​kytkimiä, joista osa on SCR (piiohjattu tasasuuntaaja), GTO (portin sammutus pois päältä) ja IGBT (eristetty porttiohjattu kaksisuuntainen transistori) jne. Mutta SCR on yleisimmin käytetty laite, joten sana tyristori tulee synonyymi SCR: lle. Yksinkertaisesti, SCR on eräänlainen tyristori .

SCR tai tyristori on nelikerroksinen, kolmiliitäntäinen puolijohdekytkinlaite. Siinä on kolme liittimen anodia, katodia ja porttia. Tyristori on myös yksisuuntainen laite kuin diodi, mikä tarkoittaa, että se virtaa virtaa vain yhteen suuntaan. Se koostuu kolmesta PN-risteyksestä sarjassa, koska se on neljä kerrosta. Gate-terminaali, jota käytetään SCR: n laukaisemiseen tarjoamalla pieni jännite tälle liittimelle, jota kutsumme myös gate triggering -menetelmäksi SCR: n kytkemiseksi päälle.

Kuinka tyristori eroaa MOSFETista?

Tyristori ja MOSFET ovat molemmat sähkökytkimiä ja niitä käytetään yleisimmin. Perusero molempien välillä on se, että MOSFET-kytkimet ovat jänniteohjattu laite ja voivat vaihtaa tasavirtaa, kun taas tyristorikytkimet ovat virtaohjattu laite ja voivat vaihtaa sekä tasa- että vaihtovirtaa.

On joitakin eroja Thyristor ja MOSFET on annettu alla olevassa taulukossa:

Omaisuus	Tyristori	MOSFET
Lämpö pakene	Joo	Ei
Lämpötilaherkkyys	Vähemmän	korkea
Tyyppi	Suurjännitevirtalähde	Suurjännitteinen keskivirta
Sammutetaan	Tarvitaan erillinen kytkentäpiiri	Ei vaadittu
Käynnistetään	Tarvitaan yksi pulssi	Jatkuvaa syöttöä ei tarvita paitsi virran kytkemisen ja sammuttamisen aikana
Vaihtonopeus	matala	korkea
Resistiivinen tuloimpedanssi	matala	korkea
Ohjaus	Nykyinen ohjattu laite	Jänniteohjattu laite

Kuinka tyristori eroaa transistorista?

Tyristori ja transistori ovat molemmat sähkökytkimiä, mutta tyristorien tehonkäsittelykapasiteetti on paljon parempi kuin transistori. Koska tiristorin luokitus on korkea kilowatteina, kun taas transistorin teho vaihtelee watteina. Tyristori otetaan suljetuksi pariksi transistoreita analyysissä. Tärkein ero transistorin ja tyristorin välillä on, että transistori tarvitsee jatkuvaa kytkentäjännitettä pysyäkseen PÄÄLLÄ, mutta tyristorin tapauksessa meidän on käynnistettävä se vain kerran ja se pysyy PÄÄLLÄ. Sovelluksissa, kuten hälytyspiiri, jotka täytyy laukaista kerran ja pysyä päällä ikuisesti, ei voi käyttää transistoria. Joten näiden ongelmien voittamiseksi käytämme tyristoria.

Tyristorin ja transistorin välillä on vielä joitain eroja, jotka on esitetty alla olevassa taulukossa:

Omaisuus	Tyristori	Transistori
Kerros	Neljä kerrosta	Kolme kerrosta
Päätteet	Anodi, katodi ja portti	Lähetin, kerääjä ja tukikohta
Käyttö jännitteen ja virran yli	Korkeampi	Tyristoria pienempi
Käynnistetään	Tarvitsi vain portin pulssin virran kytkemiseksi	Vaadittu säätövirran jatkuva syöttö
Sisäinen tehohäviö	Alempi kuin transistori	korkeampi

VI Tyristorin tai SCR: n ominaisuudet

Peruspiiri tyristori VI -ominaisuuksien saamiseksi on annettu alla, tyristorin anodi ja katodi on kytketty päävirtalähteeseen kuorman kautta. Tyristorin portti ja katodi syötetään lähteestä Es, jota käytetään tuottamaan porttivirta portista katodiin.

Ominaiskaavion mukaan SCR: llä on kolme perustilaa: taaksepäin estävä tila, eteenpäin estävä tila ja eteenpäin johtava tila.

Käänteinen estotila:

Tässä tilassa katodista tehdään positiivinen suhteessa anodiin kytkimen S ollessa auki. Risteyskohdat J1 ja J3 ovat päinvastaiset ja J2 eteenpäin suuntautuneet. Kun tyristorin yli kohdistettu käänteinen jännite (pitäisi olla pienempi kuin V _BR), laite tarjoaa suuren impedanssin päinvastaisessa suunnassa. Siksi tyristoria käsitellään avoimena kytkimenä päinvastaisessa estotilassa. V _BR on käänteinen hajoamisjännite, missä lumivyöry esiintyy, jos jännite ylittää V _BR, voi aiheuttaa tyristorivaurioita.

Eteenpäin estotila:

Kun anodista tehdään positiivinen katodin suhteen, porttikytkin auki. Tyristorin sanotaan olevan eteenpäin esijännitetty, risteyskohdat J1 ja J3 ovat eteenpäin suuntautuneet ja J2 ovat päinvastaiset, kuten kuvassa näkyy. Tässä tilassa pieni virta virtaa, jota kutsutaan eteenpäin vuotavaksi virraksi, koska eteenpäin vuotava virta on pieni eikä riitä käynnistämään SCR: ää. Siksi SCR käsitellään avoimena kytkimenä myös eteenpäin estotilassa.

Eteenpäin johtamisen tila:

Kun eteenpäin suuntautuvaa jännitettä kasvatetaan hilapiirin ollessa auki, risteyksessä J2 tapahtuu lumivyöry ja SCR siirtyy johtotilaan. Voimme kytkeä SCR: n päälle milloin tahansa antamalla positiivisen porttipulssin portin ja katodin väliin tai eteenpäin tulevalla katkaisujännitteellä tyristorin anodin ja katodin yli.

SCR: n tai tyristorin käynnistysmenetelmät

SCR: n käynnistämiseen on monia menetelmiä, kuten:

• Eteenpäin olevan jännitteen laukaisu
• Portin laukaisu
• dv / dt-liipaisu
• Lämpötilan laukaisu
• Valo laukaisee

Eteenpäin olevan jännitteen laukaisu:

Soveltamalla eteenpäin jännitettä anodin ja katodin välillä pitämällä hilapiiri auki, liitos J2 on käänteinen. Tämän seurauksena ehtymiskerroksen muodostuminen tapahtuu J2: n poikki. Kun eteenpäin suuntautuva jännite kasvaa, vaihe tapahtuu, kun tyhjennyskerros häviää, ja J2: n sanotaan aiheuttavan lumivyöryjen hajoamisen. Tyristori tulee siten johtotilaan. Jännitettä, jolla lumivyöry esiintyy, kutsutaan eteenpäin murtumisjännitteeksi V _BO.

Portin laukaisu:

Se on yksi yleisimmistä, luotettavimmista ja tehokkaimmista tavoista kytkeä tyristori tai SCR päälle. Portin liipaisussa, SCR: n kytkemiseksi päälle, positiivinen jännite syötetään portin ja katodin välille, mikä aiheuttaa portin virran ja varaus injektoidaan sisempään P-kerrokseen ja tapahtuu eteenpäin tapahtuva murtuminen. Kun korkeampi porttivirta laskee eteenpäin suuntautuvan katkaisujännitteen.

Kuten kuvassa on esitetty, SCR: ssä on kolme risteystä,. Käyttämällä portin liipaisumenetelmää, kun portin pulssi soveltaa risteystä J2, katkeaa risteys J1 ja J2 eteenpäin esijännitettynä tai SCR tulee johtotilaan. Siksi se antaa virran kulkea anodin läpi katodiin.

Kahden anturimallin mukaan, kun anodi on positiivinen katodin suhteen. Virta ei virtaa anodin läpi katodiin ennen kuin porttitappi laukeaa. Kun virta virtaa porttitappiin, se kytkeytyy alempaan transistoriin. Alempana transistorin johtimena se kytkee päälle ylemmän transistorin. Tämä on eräänlainen sisäinen positiivinen palaute, joten antamalla pulssin portilla yhden kerran, Tyristori pysyi ON-tilassa. Kun molemmat transistorit kytkeytyvät PÄÄLLE, virta alkaa johtaa anodin läpi katodiin. Tätä tilaa kutsutaan eteenpäin johtavaksi, ja näin transistori "lukittuu" tai pysyy pysyvästi PÄÄLLÄ. SCR: n sammuttamiseksi et voi sammuttaa sitä vain poistamalla portin virta, tässä tilassa tyristori vapautuu portin virrasta. Joten, sammuttamiseksi sinun on tehtävä kytkentä pois päältä.

dv / dt-liipaisu:

Käänteisessä esijännitetyssä liitoksessa J2 saa ominaisuuden, kuten kondensaattorin, koska varauksen läsnäolo risteyksessä tarkoittaa, että liitos J2 käyttäytyy kuin kapasitanssi. Jos myötäsuuntaista jännitettä käytetään yhtäkkiä, kytkentäkapasitanssin Cj kautta kulkeva latausvirta johtaa SCR: n PÄÄLLE.

Latausvirran i _C antaa:

i _C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (missä Va on eteenpäin suuntautuva jännite näkyy liitoksen J2 poikki) i _C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt) kun liitoksen kapasitanssi on melkein vakio, dCj / dt on nolla, sitten i _C = Cj dVa / dt

Siksi, jos eteenpäin tulevan jännitteen dVa / dt nousunopeus on suuri, latausvirta i _C olisi suurempi. Tässä latausvirralla on porttivirran rooli kytkeäksesi SCR päälle, jopa porttisignaali on nolla.

Lämpötilan laukaisu:

Kun tyristori on eteenpäin estotilassa, suurin osa käytetystä jännitteestä kerääntyy liitoksen J2 yli, tämä jännite liittyy vuotovirtaan. Mikä nostaa risteyksen J2 lämpötilaa. Joten lämpötilan nousun myötä tyhjennyskerros laskee ja jossain korkeissa lämpötiloissa (turvallisen rajan sisällä) tyhjennyskerros rikkoutuu ja SCR muuttuu ON-tilaan.

Valon laukaisu:

SCR: n laukaisemiseksi valolla tehdään syvennys (tai ontto) sisempi p-kerros alla olevan kuvan mukaisesti. Erityisen aallonpituisen valonsäteen suuntaavat optiset kuidut säteilytystä varten. Kun valon voimakkuus ylittää tietyn arvon, SCR kytkeytyy päälle. Tämän tyyppistä SCR: ää kutsutaan nimellä Light Activated SCR (LASCR). Joskus nämä SCR laukaisivat käyttämällä sekä valonlähdettä että porttisignaalia yhdessä. SCR: n kytkemiseksi päälle tarvitaan suuri porttivirta ja pienempi valovoima.

LASCR- tai Light triggered SCR -järjestelmää käytetään HVDC (High Voltage Direct Current) -siirtojärjestelmässä.