Чем диод от тиристора отличается: Чем отличается диод от тиристора

Содержание

Что такое диод, стабилитрон, варикап, тиристор, светодиод

Полупроводниковые приборы применялись в радиотехнике еще до изобретения электронных ламп. Изобретатель радио А. С. Попов использовал для обнаружения электромагнитных волн вначале когерер (стеклянную трубку с металличеокими опилками), а затем контакт стальной иглы с угольным электродом.

Это был первый полупроводниковый диод — детектор. Позже были созданы детекторы с использованием естественных и искусственных кристаллических полупроводников (галена, цинкита, халькопирита и т. д.).

Такой детектор состоял из кристалла полупроводника, впаянного в чашечку-держатель, и стальной или вольфрамовой пружинки с заостренным концом (рис. 1). Положение острия на кристалле находили опытным путем, добиваясь наибольшей громкости передачи-радиостанции.

Рис. 1. Полупроводниковый диод — детектор.

В 1922 г. сотрудник Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосев обнаружил замечательное явление: кристаллический детектор, оказывается, может генерировать и усиливать электрические колебания.

Это было настоящей сенсацией, но недостаточность научных познаний, отсутствие нужного экспериментального оборудования не позволили в то время глубоко исследовать суть процессов, происходящих в полупроводнике, и создать полупроводниковые приборы, способные конкурировать с электронной лампой.

Полупроводниковый диод

Полупроводниковые диоды обозначают символом, сохранившимся в общих чертах со времен первых радиоприемников (рис. 2,6).

Рис. 2. Обозначение и структура полупроводникового диода.

Вершина треугольника в этом символе указывает направление наибольшей проводимости (треугольник символизирует анод диода, а короткая черточка, перпендикулярная линиям-выводам,— его катод).

Этим же символом обозначают полупроводниковые выпрямители, состоящие, например, из нескольких последовательно, параллельно или смешанно соединенных диодов (выпрямительные столбы и т. п.).

Диодные мосты

Для питания радиоаппаратуры часто используют мостовые выпрямители. Начертание тажой схемы соединения диодов (квадрат, стороны которого образованы символами диодов) давно уже стало общепринятым, поэтому для обозначения таких выпрямителей стали иополикшать упрощенный символ — квадрат с символом одного диода внутри (рис. 3).

Рис. 3. Обозначение диодного моста.

В зависимости от значения выпрямленного напряжения каждое плеч

4 Принцип действия тиристоров,диодов и обл.их применения

4.
Принцип действия тиристоров, диодов и
область их применения

Тиристор
— полупроводниковый прибор с двумя
устойчивыми состояниями, имеющий три
или более p-n переходов, который может
переключаться из закрытого состояния
в открытое и наоборот. В зависимости от
количества электродов и формы ВАХ
тиристоры называются: динисторы;
тринисторы; симмисторы.

Рис.
1. Схематическое обозначение тиристоров:
а — динистор; б — динистор, изображенный
в виде сочетания 2-х транзисторов; в —
тринистор.

Крайние
p-n переходы j1 и j3 называют эмиттерными,
а средний j2 — коллекторным (соответственно
области р1 и n2 называют эмиттерными, а
области n1 и р2 — базами). Выводы от крайних
областей называют эмиттерными, а от
одной из средних базовым или управляющим.
Вывод, от которого прямой ток течет во
внешнюю цепь, называют катодным, а к
которому ток течет из цепи — анодным.
Анализ процессов, происходящих в
тиристоре, упрощается, если представить
его в виде сочетания двух транзисторов
типа p-n-р и n-p-n (рис. 1, б).

Существует
несколько вариантов объяснения работы
тиристоров. Рассмотрим один из них. Если
к тиристору приложить напряжение, как
показано на рисунке, то переход j1 и j3
окажутся смещенными в прямом направлении,
а переход j2 — в обратном. Следовательно,
эмиттеры обоих транзисторов будут
инжектировать неосновные носители в
области базы. В результате диффузии
(дрейфа) неосновные носители достигают
коллекторного перехода и полем перехода
затягиваются в область коллектора.
Некоторая часть носителей инжектированных
эмиттерами рекомбинирует в базовых
областях с основными носителями заряда.
Обычно в транзисторах рекомбинационный
ток основных носителей поступает от
внешнего источника через базовый
электрод. В рассматриваемом приборе
базовый электрод отсутствует. В этом
случае рекомбинационный ток каждой из
баз образуется из обратного тока
коллекторного перехода и тока
противоположного эмиттера. Тогда ток
коллекторного перехода
где
a = a1 + a2 — суммарный коэффициент передачи
тока. Таким образом, переключение
тиристора в открытое состояние с резким
увеличением тока будет происходить при
условии a = 1. Напомним, что коэффициент
передачи тока эмиттера транзистора
возрастает с увеличением тока эмиттера
в результате уменьшения рекомбинационной
составляющей тока эмиттера и появления
электрического поля в базе транзистора.
Коэффициент передачи тока эмиттера так
же растет при увеличении напряжения на
коллекторе из-за уменьшения толщины
базы и увеличения коэффициента умножения
в коллекторном переходе. Все эти процессы
происходят и в тиристорной структуре
при увеличении прямого напряжения.

Вольт-амперная
характеристика динистора. На рис. 2
изображена ВАХ динистора. Для тиристора,
находящегося в состоянии, соответствующем
переходному участку характеристики
(точка А на рис. 2), суммарный коэффициент
передачи тока стремится возрасти из-за
увеличения проходящего тока. Но суммарный
коэффициент передачи тока для переходного
участка характеристики равен единице.
Дальнейшее возрастание суммарного
коэффициента передачи тока предотвращается
уменьшением напряжения на коллекторном
переходе и, следовательно, на всем
тиристоре.

Тиристоры
изготавливаются только из кремния, т.к.
при этом обеспечиваются меньший ток
утечки Iкбо в запертом состоянии, большее
напряжение и большая зависимость
суммарного коэффициента передачи тока
от тока и напряжения.

Рис.
2. Вольт-амперная характеристика
динистора

Для
уменьшения начальных величин коэффициента
передачи тока, и, следовательно, увеличения
напряжения переключения, одну из баз
тиристора делают довольно толстой по
сравнению с диффузионной длиной
соответствующих носителей. Если к
p-n-p-n структуре приложить обратное
напряжение, т.е. минус на р1 и плюс на n2
(рис. 1), то центральный переход j2 будет
смещен в прямом направлении, а крайние
переходы j1 и j3 — в обратном направлении.
ВАХ тиристора при обратном напряжении
аналогична обратной характеристике
полупроводникового диода. Ввиду того,
что напряжения пробоя переходов j1 и j3
различны, обратная ветвь характеристики
будет определятся обратной характеристикой
одного из переходов j1 и j3 (более
высоковольтного).

Вольт-амперные
характеристики тринистора и симмистора.
Значительно расширяется область
использования тиристоров, снабженных
управляющим базовым электродом —
тринисторов (рис. 1, в).

Рис.
3. Вольт-амперная характеристика
тринистора

При
подаче на управляющий электрод напряжения
такой полярности, чтобы прилегающий к
этой базе эмиттерный переход был включен
в прямом направлении, через него потечет
ток управления IУ. При этом увеличится
инжекция из n-эмиттера, что приведет к
накоплению избыточных зарядов в базовых
областях тиристора и к переключению
его в открытое состояние при общем
напряжении на тиристоре менее напряжения
переключения. Следовательно, с помощью
тока управления можно изменить напряжение
переключения тиристора (рис. 3).

Применение
тиристоров: Тиристоры
широко применяются в устройствах
автоматики и электроники в качестве
мощных электронных ключей. Они могут
выполнять функции: высоковольтных
электронных ключей; управляемых
выпрямителей; усилителей импульсов;
регуляторов мощности в цепях переменного
тока; регуляторов скорости вращения
электродвигателей; инверторов
(преобразователей постоянного тока в
переменный) и др.

Важным
достоинством тиристорных устройств
является очень высокий КПД (более 90%),
т.к. тиристор обладает малыми потерями.
Падение напряжения на нем не превышает
1,5 В при любом прямом токе. Мощные силовые
тиристоры выпускаются на токи до 2000 А
и напряжение до 3000 В.

Диод
— двухэлектродный электронный прибор,
обладает различной проводимостью в
зависимости от направления электрического
тока. Электрод диода, подключённый к
положительному полюсу источника тока,
когда диод открыт (то есть имеет маленькое
сопротивление), называют анодом,
подключённый к отрицательному полюсу
— катодом.

Диоды
бывают электровакуумными (кенотроны),
газонаполненными (газотроны, игнитроны,
стабилитроны), полупроводниковыми и
др.. В настоящее время в подавляющем
большинстве случаев применяются
полупроводниковые диоды.

Полупроводниковый
диод,
двухэлектродный электронный прибор на
основе полупроводникового (ПП) кристалла.
Понятие «П. д.» объединяет различные
приборы с разными принципами действия,
имеющие разнообразное назначение.
Система классификации П. д. соответствует
общей системе классификации
полупроводниковых приборов. В наиболее
распространённом классе
электропреобразовательных П. д. различают:
выпрямительные диоды, импульсные диоды,
стабилитроны, диоды СВЧ (в т. ч.
видеодетекторы, смесительные,
параметрические, усилительные и
генераторные, умножительные,
переключательные). Среди оптоэлектронных
П. д. выделяют фотодиоды, светоизлучающие
диоды и ПП квантовые генераторы.

Наиболее
многочисленны П. д., действие которых
основано на использовании свойств
электронно-дырочного перехода
(р—n-перехода). Если к р—n-переходу диода
(рис. 1) приложить напряжение в прямом
направлении (т. н. прямое смещение), т.
е. подать на его р-область положительный
потенциал, то потенциальный барьер,
соответствующий переходу, понижается
и начинается интенсивная инжекция дырок
из р-области в n-область и электронов из
n-области в р-область — течёт большой
прямой ток (рис. 2). Если приложить
напряжение в обратном направлении
(обратное смещение), то потенциальный
барьер повышается и через р—n-переход
протекает лишь очень малый ток неосновных
носителей заряда (обратный ток). На рис.
3 приведена эквивалентная схема такого
П. д.

Применение
диодов:

1)Диодные
выпрямители:

2
)Диодные
детекторы:

Диоды
в сочетании с конденсаторами применяются
для выделения низкочастотной модуляции
из амплитудно-модулированного радиосигнала
или других модулированных сигналов.
Диодные детекторы применяются почти
во всех[источник не указан 20 дней]
радиоприёмных устройствах: радиоприёмниках,
телевизорах и т. п.. Используется
квадратичный участок вольт-амперной
характеристики диода.

3)
Диодная
защита

Диоды
применяются также для защиты разных
устройств от неправильной полярности
включения и т. п.

Известна
схема диодной защиты схем постоянного
тока с индуктивностями от скачков при
выключении питания. Диод включается
параллельно катушке так, что в «рабочем»
состоянии диод закрыт. В таком случае,
если резко выключить сборку, возникнет
ток через диод и сила тока будет
уменьшаться медленно (ЭДС индукции
будет равна падению напряжения на
диоде), и не возникнет мощного скачка
напряжения, приводящего к искрящим
контактам и выгорающим полупроводникам.

4)
Диодные переключатели:

Применяются
для коммутации высокочастотных сигналов.
Управление осуществляется постоянным
током, разделение ВЧ и управляющего
сигнала с помощью конденсаторов и
индуктивностей.

5)
Диодная искрозащита

Основная
статья: Барьер искрозащиты

что это такое, принцип работы, ВАХ, разновидности и маркировка

Тиристор – это отдельный тип переключающих полупроводниковых радиодеталей. Ток в этом случае пропускается только в одну сторону. Они нашли свое широкое использование в различных устройствах, основанных на полупроводниковом эффекте, а также в самых разнообразных токовых преобразователях. Тиристоры используются в регуляторах, частотных преобразователях тока, управляющих схемах синхронных двигателях и других приборах.

Главная задача тиристора – подача силовой при соответствующем сигнале управления. В данной статье будет подробно рассмотрены все особенности строения, какие материалы используются, а также из чего состоят тиристоры. Дополнением служат два видеоролика, а также одна научная статья.

Устройство и назначение.

Тиристором называется управляемый трехэлектродный полупроводниковый прибор с тремя p–n -переходами, обладающий двумя устойчивыми состояниями электрического равновесия: закрытым и открытым.

Тиристор совмещает в себе функции выпрямителя, выключателя и усилителя. Часто он используется как регулятор, главным образом, когда схема питается переменным напряжением. Нижеследующие пункты раскрывают три основных свойства тиристора:

Тиристор, как и диод, проводит ток в одном направлении, проявляя себя как выпрямитель;
Тиристор переводится из выключенного состояния во включенное при подаче сигнала на управляющий электрод и, следовательно, как выключатель имеет два устойчивых состояния.
Управляющий ток, необходимый для перевода тиристора из «закрытого» состояния в «открытое», значительно меньше (несколько миллиампер) при рабочем токе в несколько ампер и даже в несколько десятков ампер. Следовательно, тиристор обладает свойствами усилителя тока.

Тиристор – это переключающий полупроводниковый прибор, пропускающий ток в одном направлении.

Принцип работы тиристора и его устройство.

Устройство и основные виды

Основная схема тиристорной структуры показана на рис. 1. Она представляет собой четырёхслойный полупроводник структуры p-n-p-n , содержащий три последовательно соединённых p-n -перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p -слою называется анодом, к внешнему n -слою – катодом.

В общем случае p-n-p-n -прибор может иметь до двух управляющих электродов (баз), присоединённых к внутренним слоям. Подачей сигнала на управляющий электрод производится управление тиристором (изменение его состояния). Прибор без управляющих электродов называется диодным иристором или динистором.

Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором (иногда просто тиристором, хотя это не совсем правильно).

В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду. Наиболее распространены последние.

Описанные выше приборы бывают двух разновидностей: пропускающие ток в одном направлении (от анода к катоду) и пропускающие ток в обоих направлениях. В последнем случае соответствующие приборы называются симметричными (так как ихВАХ симметрична) и обычно имеют пятислойную структуру полупроводника. Симметричный тринистор называется также симистором или триаком (от англ. triac). Следует заметить, что вместо симметричных динисторов , часто применяются их интегральные аналоги, обладающие лучшими параметрами.

Таблица основных характеристик тиристоров.

Тиристоры, имеющие управляющий электрод, делятся на запираемые и незапираемые. Незапираемые тиристоры, как следует из названия, не могут быть переведены в закрытое состояние с помощью сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Такие тиристоры закрываются, когда протекающий через них ток становится меньше тока удержания. На практике это обычно происходит в конце полуволны сетевого напряжения.

Условное обозначение тиристора на схеме

Вольтамперная характеристика

Типичная ВАХ тиристора, проводящего в одном направлении (с управляющими электродами или без них), приведена на рис 2. Она имеет несколько участков:

Между точками 0 и (Vвo,IL) находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора – прямое запирание (нижняя ветвь).
В точке Vво происходит включение тиристора (точка переключения динистора во включённое состояние).
Между точками (Vво, IL) и (Vн,Iн) находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением-неустойчивая область переключения во включённое состояние. При подаче разности потенциалов между анодом и катодом тиристора прямой полярности больше Vно происходит отпирание тиристора (динисторный эффект).
Участок от точки с координатами (Vн,Iн) и выше соответствует открытому состоянию (прямой проводимости)

Вольтамперная характеристика симметричных тиристоров отличается от приведённой на рис. 2 тем, что кривая в третьей четверти графика повторяет участки 0-3 симметрично относительно начала координат. По типу нелинейности ВАХ тиристор относят к S-приборам.

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).
Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).
Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).
Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.
Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.
Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.
Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).
Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).
Ток управления (IGT).
Максимальный ток управления электрода IGM.
Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

Назначение устройства

Тиристорами называются полупроводниковые приборы с тремя (и более) р-п -переходами, предназначенными для использования в качестве электронных ключей в схемах переключения электрических токов. Они переключают электрические цепи, регулируют напряжение, преобразуют постоянный ток в переменный.

По устройству и принципу работы он очень похож на полупроводниковый диод, но в отличие от него тиристор управляемый. “Ключевой” характер действия тринистора позволяет использовать его для переключения электрических цепей там, где для этой цели до этого служили только электромагнитные реле.

Полупроводниковые переключатели легче, компактнее и во много раз надежнее в работе, чем электромагнитные реле с механически замыкаемыми контактами. В отличие от таких реле они производят переключение с очень большой скоростью – сотни и тысячи раз в секунду, а если нужно – еще быстрее. Тринисторы используют в современной аппаратуре электрической связи, в быстродействующих системах дистанционного управления, в вычислительных машинах и в энергетических устройствах.

Как проверить тиристор тестером

Классификация

В зависимости от конструктивных особенностей и свойств тиристоры делят на диодные и триодные.

В диодных тиристорах различают:

тиристоры, запираемые в обратном направлении;
проводящие в обратном направлении;
симметричные.

Триодные тиристоры подразделяют:

на запираемые в обратном направлении с управлением по аноду или катоду;
проводящие в обратном направлении с управлением по аноду или катоду;
симметричные (двунаправленные).

Наиболее распространены динисторы – тиристоры с двумя выводами и тринисторы – приборы с тремя выводами. Кроме того, различают группу включаемых тиристоров.

Тиристорный модуль.

Принцип действия

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора. Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод.

Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания – это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии. После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение.

То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора – он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше. Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения – на каждую полуволну синусоиды соответственно. После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор.

После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах. Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Свойства и характеристики

По сути это аналог самоблокирующегося реле с одним нормально разомкнутым контактом, роль которого выполняет полупроводниковая структура, расположенная между анодом и катодом. Отличие от реле состоит в том, что для этого полупроводникового прибора может быть применено несколько способов включения и выключения. Все эти способы объясняются транзисторным эквивалентом тринистора.

Два эквивалентных транзистора охвачены положительной обратной связью. Она многократно усиливает любые изменения тока в их полупроводниковых переходах. Поэтому существует несколько видов воздействия на электроды тринистора для его включения и выключения. Первые два способа позволяют выполнить включение по аноду.

Если напряжение на аноде увеличивать, при его определённом значении начнут сказываться эффекты начинающегося пробоя полупроводниковых структур транзисторов. Появившийся начальный ток лавинообразно усилится положительной обратной связью и оба транзистора включатся.
При достаточно быстром увеличении напряжения на аноде происходит заряд межэлектродных ёмкостей, которые присутствуют в любых электронных компонентах. При этом в электродах появляются зарядные токи этих ёмкостей, которые подхватывает положительная обратная связь и всё заканчивается включением тринистора.

Если перечисленные выше изменения напряжения отсутствуют, включение обычно происходит током базы эквивалентного n-p-n транзистора. Выключить тринистор можно одним из двух способов, которые также становятся понятны из-за взаимодействия эквивалентных транзисторов. Положительная обратная связь в них действует, начиная с некоторых величин токов, протекающих в структуре p-n-p-n. Если величину тока сделать меньше этих величин, положительная обратная связь сработает на быстрое исчезновение токов.

Другой способ выключения использует прерывание положительной обратной связи импульсом напряжения, который меняет полярность на аноде и катоде. При таком воздействии направления токов между электродами изменяется на противоположные и тринистор выключается.

Поскольку для полупроводниковых материалов характерно явление фотоэффекта, существуют фото- и оптотиристоры, у которых включение может быть обусловлено освещением либо приёмного окошка, либо светодиодом в корпусе этого полупроводникового прибора. Существуют ещё и так называемые динисторы (неуправляемые тиристоры). В этих полупроводниковых приборах нет управляющего электрода конструктивно.

По своей сути это тринистор с одним отсутствующим выводом. Поэтому их состояние зависит только от напряжения анода и катода и они не могут включиться управляющим сигналом. В остальном процессы в них аналогичны обычным тринисторам. То же относится и к симисторам, которые по сути являются двумя тринисторами соединёнными параллельно. Поэтому они применяются для управления переменным током без дополнительных диодов.

Интересно почитать: инструкция как прозвонить транзистор.

Запираемые тиристоры

Если определённым образом изготовить области структуры p-n-p-n вблизи баз эквивалентных транзисторов можно достичь полной управляемости тиристором со стороны управляющего электрода. Такая конструкция структуры p-n-p-n показана на изображении слева. Включать и выключать такой тиристор можно соответствующими сигналами в любой момент времени подавая их на управляющий электрод. Остальные способы включения, применяемые к тринисторам, для запираемых тиристоров так же годятся.

Однако эти способы не применяются к таким полупроводниковым приборам. Они наоборот исключаются теми или иными схемотехническими решениями. Целью является получение надёжного включения и выключения только по управляющему электроду. Это необходимо для использования таких тиристоров в мощных инверторах повышенной частоты. GTO работают на частотах до 300 Герц, а IGCT способны на существенно более высокие частоты, достигающие 2 кГц. Номинальные значения токов могут быть несколько тысяч ампер, а напряжение – несколько киловольт.

Тиристоры изготавливаются для широкого диапазона токов и напряжений. Конструкция их определяется размерами структуры p-n-p-n и необходимостью получения надёжного отвода тепла от неё. Современные тиристоры, а также их обозначения на электрических схемах показаны на изображениях ниже. Как мы уже выяснили – тиристор, это полупроводниковый прибор, обладающий свойствами электрического вентиля. Тиристор с двумя выводами (А — анод, К — катод) , это динистор. Тиристор с тремя выводами (А – анод, К – катод, Уэ – управляющий электрод) , это тринистор, или в обиходе его называют просто тиристор.

Запираемый тиристор.

С помощью управляющего электрода (при определенных условиях) можно изменять электрическое состояние тиристора, то есть переводить его из состояния «выключено» в состояние «включено». Тиристор открывается в случае, если приложенное напряжение между анодом и катодом превысит величину U = Uпр , то есть величину напряжения пробоя тиристора.

Тиристор можно открыть и при напряжении меньше, чем Uпр между анодом и катодом (U < Uпр) , если подать импульс напряжения положительной полярности между управляющим электродом и катодом. В открытом состоянии тиристор может находиться сколько угодно долго, пока на него подано питающее напряжение.
Тиристор можно закрыть:

если уменьшить напряжение между анодом и катодом до U = 0 ;
если снизить анодный ток тиристора до величины, меньше тока удержания Iуд .
подачей запирающего напряжения на управляющий электрод, (только для запираемых тиристоров).

Тиристор может также находиться в закрытом состоянии сколько угодно долго, до прихода запускающего импульса.
Тиристоры и динисторы работают как в цепях постоянного, так и в цепях переменного тока.

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

Более подробно о тиристорах рассказано в статье Все о тиристорах. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки статьи:

www.elenergi.ru

www.elektrovesti.net

www.my-multi.ru

www.geekmatic.in.ua

www.radioprog.ru

ПолупроводникиЧто такое симистор (триак)

ПолупроводникиВиды и устройство оптронов (оптопар)

В чем отличие работы тиристора и транзистора? — Радиомастер инфо

Транзисторы – распространенные полупроводниковые радиоэлементы. На их основе делают большинство электронных схем, а также микросхем. Главное их свойство – способность усиливать электрические сигналы. Изменяя слабый сигнал на управляющем электроде транзистора, можно управлять усиленным выходным сигналом. Есть еще довольно распространенный вид полупроводниковых радиоэлементов — тиристоры. Они тоже имеют управляющий электрод, но управление выходным сигналом в принципе отличается от транзисторов. В этой небольшой статье путем сравнения рассмотрены эти различия.

За основу возьмем простую схему с лампочкой. Коммутируя малый ток в цепи управляющего электрода будем управлять в разы большим током лампочки.

Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:

Рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме на транзисторе. При наличии питания и замыкании выключателя S1 на управляющий электрод транзистора (базу) будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в базе) транзистор откроется, лампочка загорится.

Изменяя величину тока в базе с помощью переменного сопротивления, мы можем открывать транзистор больше или меньше, меняя таким образом яркость свечения лампочки. Последовательно с переменным сопротивлением стоит постоянное для того, чтобы при нулевом сопротивлении переменного сопротивления ток базы не превысил допустимое значение и транзистор не вышел из строя. Выключить лампочку мы можем, разомкнув выключатель S1.

Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.

При наличии питания и замыкании выключателя S2 на управляющий электрод тиристора будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в цепи управляющего электрода) тиристор откроется, лампочка загорится. А вот теперь главное отличие. Мы не можем изменять яркость лампочки изменяя сопротивление в цепи управляющего электрода. Более того, мы можем вообще разомкнуть выключатель S2 и лампочка будет светиться, но только в том случае, если ток лампочки протекающий через открытый тиристор будет больше определенного значения, называемого током удержания. Он у каждого типа тиристора свой. Чем мощнее тиристор, тем большее значение тока удержания. Погасить лампочку мы можем, только уменьшив ток через анод-катод тиристора до значения меньше тока удержания или разомкнув выключатель S3 (что равносильно току удержания равном 0).

Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.

Другими словами, тиристор может быть или полностью открыт, или полностью закрыт. Это и достоинство, и недостаток. Достоинство в том, что падение напряжения небольшое и потери ниже, чем, например, у наполовину открытого транзистора. Недостаток в том, что схема управления усложняется.

Тиристоры проще использовать в цепях переменного тока. Мы должны открывать тиристор каждую полуволну при ее нарастании. Когда полуволна спадает, тиристор сам закроется. Задерживая время открывания при приходе полуволны, мы меняем время открытого состояния тиристора и, следовательно, значение тока в нагрузке.

Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.

Теперь, при замыкании выключателя лампочка будет гореть, а при размыкании, гаснуть. Как видно из осциллограммы, каждую полуволну, в ее конце ток приближается к 0. Если выключатель S2 разомкнут, то с приходом новой полуволны тиристор не откроется.

Отсюда вывод.

Тиристоры целесообразно использовать в цепях переменного или импульсного напряжения (тока). При этом на управляющий электрод достаточно подать короткий отпирающий импульс. Закроется тиристор сам, после окончания импульса в нагрузке. При приходе следующего импульса в нагрузке на управляющий электрод снова нужно подавать отпирающий импульс и так далее.

Материал статьи продублирован на видео:

5.2. Диодные тиристоры (динисторы)

Диодный тиристор (рис. 5.1) – это тиристор, который имеет два вывода, через которые проходит как основной ток, так и ток управления. Основой наиболее простого из семейств тиристоров является четырехслойная полупроводниковая структура р-n-р-n-типа (рис. 5.2). Крайние области структуры называются эмиттерами, а центральные – базами. Электрод, присоединенный к р-эмиттеру, называют анодом (А), а электрод, присоединенный к n-эмиттеру – катодом (К). Базы тиристора отличаются толщиной и концентрацией примесных атомов.

При подаче на тиристор прямого напряжения т.е. положительного потенциала на анод, крайние р-n-переходы смещены в прямом направлении, средний переход смещен в обратном направлении. Большая часть прямого внешнего напряжения падает на коллекторном переходе, так как он смещён в обратном направлении, поэтому первый участок ВАХ тиристора (рис. 5.3) похож на обратную ветвь ВАХ выпрямительного диода. С увеличением анодного напряжения, увеличивается прямое напряжение, и на эмиттерных переходах электроны, инжектированные из n-эмиттера в р-базу диффундируют к коллекторному переходу, втягиваются его полем и попадают в n-базу.

Дальнейшему продвижению электронов препятствует небольшой потенциальный барьер правого эмиттерного перехода, поэтому часть электронов, оказавшись в потенциальной n-яме, образуют избыточный отрицательный заряд, который, понижая высоту потенциального барьера правого эмиттерного перехода, вызывает увеличение инжекции дырок из р-эмиттера в n-базу.

Инжектированные из р-эмиттера дырки подхватываются полем коллекторного перехода и переходят в р-базу. Дальнейшему их продвижению препятствует потенциальный барьер левого эмиттерного перехода, т.е. в р-базе происходит накопление избыточного положительного заряда, что обусловливает увеличение инжекции электронов из n-эмиттера. Таким образом, в структуре тиристора существует положительная обратная связь по току, т.е. увеличение тока через один эмиттерный переход приводит к увеличению тока через другой эмиттерный переход.

Накопление зарядов в базовых областях равносильно дополнительной разности потенциалов на коллекторном переходе, которая стремится сместить этот переход в прямом направлении, т.е. суммарное напряжение на коллекторном переходе будет

уменьшаться. При U_a_{= U_вкл внутренняя положительная обратная связь вызывает лавинообразный процесс инжекции носителей заряда из эмиттеров, и коллекторный переход (КП) оказывается смещенным в прямом направлении. Сопротивление динистора уменьшается, а ток скачком увеличивается. При этом падение напряжения на динисторе резко уменьшается.}

Таким образом, при подаче прямого напряжения на тиристор он может находится в двух состояниях: открытом и закрытом.

Под точкой переключения понимают точку на ВАХ, в которой дифференциальное сопротивление равно нулю, а напряжение на тиристоре достигает максимального значения. Участок 1 (см. рис. 5.3) от значения U = 0 до напряжения включения U = U_вклсоответствует малым токам, т.е. закрытому состоянию тиристора. В пределах этого участка дифференциальное сопротивление тиристора r_диф = dU / dI положительно. В пределах участка 2 – 3 значение дифференциального сопротивления r_диф отрицательно. Увеличение тока вызывает уменьшение напряжения, что приводит к дальнейшему увеличению тока и т.д. Режим, соответствующий этому участку вольт-амперной характеристики, неустойчив.

Тиристор спонтанно переходит на участок 3 – 4 вольт-амперной характеристики, соответствующий открытому состоянию, при котором дифференциальное сопротивление вновь становится положительным. Этот участок имеет вид, аналогичный прямой ветви характеристики обычного диода.

Открытое состояние соответствует участку 3 – 4 (см. рис. 5.3). В открытом состоянии тиристор будет находиться до тех пор, пока за счёт проходящего тока будет поддерживаться избыточный заряд в базах. Если ток уменьшить до некоторого значения, меньше удерживающего тока (I_уд), то в результате рекомбинации и рассасывания уменьшится количество носителей в базах, коллекторный переход сместиться в обратном направлении, т
иристор закроется. Таким образом, I_уд – это минимальный ток, который необходим для поддержания тиристора в открытом состоянии.

Структуру тиристора можно представить в виде двух транзисторов (рис. 5.4). Постоянный ток коллектора этих транзисторов можно выразить через эмиттерные токи:

где α_1,α₂ – статические коэффициенты передачи тока транзисторов; – это токи через 1-й, 2-й, 3-й р-n-переходы соответственно; – обратный ток коллекторного перехода, общий для обоих транзисторов.

Для двухэлектродной структуры (динистора) из-за необходимости выполнения баланса токов токи через все переходы должны быть равны между собой:

где I_а – ток через тиристор (анодный ток).

Тогда анодный ток через тиристор можно будет найти по выражению:

где α_∑= α₁+ α₂.

Последнее выражение представляет собой уравнение ВАХ динистора в закрытом состоянии. Статические коэффициенты передачи тока транзисторов увеличиваются с увеличением эмиттерного тока (рис. 5.5).

При достижении суммарным статическим коэффициентом значения, равного единице ( α_∑ = 1), анодный ток через тиристор устремляется в бесконечность, т.е. происходит включение динистора. Поэтому в процессе переключения ток через динистор должен быть ограничен сопротивлением нагрузки. При обратном напряжении на тиристоре, т.е. при отрицательном потенциале на аноде, эмиттерные переходы смещены в обратном направлении, коллекторные в прямом, в этом случая условий для переключения тиристора нет.

Тиристоры и Триаки (симисторы) — Десять Золотых Правил

В этой статье мы рассмотрим 10 основных правил применения тиристоров и триаков (симисторов) при проектировании устройств управления мощностью.

Тиристор
Тиристор — управляемый диод, в котором управление током от анода к катоду происходит за счет малого тока управляющего электрода (затвора).

Вольтамперная характеристика тиристора показана на Рис. 2.

Открытое состояние тиристора.
Тиристор переходит в открытое состояние при подаче положительного смещения на затвор относительно катода. При достижении порогового значения напряжения затвора V_GT (ток через затвор имеет значение I_GT), тиристор переходит в открытое состояние. Для стабильного перехода в открытое состояние при коротком управляющем импульсе (менее 1 мкс), пиковое значение порогового напряжения необходимо увеличить.
После достижения тока нагрузки значения I_L, тиристор будет оставаться в открытом состоянии, при отсутствии тока затвора.
Необходимо отметить, что значения параметров V_GT, I_GT и I_L указаны в спецификации для температуры перехода 25°C. Эти значения возрастают при понижении температуры. Поэтому внешние цепи тиристора должны рассчитываться для поддержания необходимых амплитуд V_GT, I_GT и I_L при минимальной ожидаемой рабочей температуре.

Правило 1. Для того чтобы тиристор (триак) перевести в открытое состояние: ток затвора Е I_GT необходимо подавать до достижения тока нагрузки Е I_L. Эти условия должны выполняться при минимальной ожидаемой рабочей температуре перехода.

Чувствительный затвор тиристоров, таких как BT150, при увеличении температуры перехода выше T_jmax может вызывать ложное срабатывание за счёт тока утечки от анода к катоду.
Во избежание ложных срабатываний можно посоветовать следующие рекомендации:

Рабочая температура перехода должна быть меньше значения T_jmax.

Использовать тиристоры с меньшей чувствительностью, такие как BT151, или уменьшить чувствительность имеющегося тиристора включением резистора номиналом 1КОм или менее между затвором и катодом.

При невозможности использования менее чувствительного тиристора, необходимо приложить небольшое обратное смещение к затвору в фазе закрытого состояния тиристора для увеличения I_L. В фазе отрицательного тока затвора необходимо уделить внимание уменьшению мощности рассеивания затвора.

Коммутация тиристора.
Для перехода тиристора в закрытое состояние ток нагрузки должен снизится ниже значения тока удержания I_Hна время, позволяющее всем свободным носителям заряда освободить переход. В цепях постоянного тока это достигается тем, что цепь нагрузки уменьшает ток до нуля, чтобы дать возможность тиристору выключиться. В цепях переменного тока цепь нагрузки уменьшает ток в конце каждой полуволны. В этой точке тиристор переходит в закрытое состояние.
Тиристор может перейти в состояние проводимости, если ток нагрузки не будет удерживаться ниже I_Hдостаточное время.
Обратите внимание, что значение I_H указывается для температуры перехода 25°C и, подобно I_L, оно уменьшается при повышении температуры. Поэтому, для успешной коммутации, цепь должна позволять уменьшаться току нагрузки ниже I_H достаточное время при максимальной ожидаемой рабочей температуре перехода.

Правило 2. Для переключения тиристора (или триака), ток нагрузки должен быть < I_H в течение достаточного времени позволяющего вернуться к состоянию отсутствия проводимости. Это условие должно быть выполнено при самой высокой ожидаемой рабочей температуре перехода.

Триак (симистор)
Триак представляет собой «двунаправленный тиристор». Особенностью триака является способностью проводить ток как от анода к катоду, так и в обратном направлении.

Состояние проводимости.
В отличие от тиристоров, триак может управляться как положительным, так и отрицательным током между затвором и T1. (Правила для V_GT, I_GT и I_L те же, что для тиристоров См. Правило 1.) Это свойство позволяет триаку работать во всех четырёх секторах, как показано в рис. 4.

Когда затвор управляется постоянным током или однополярными импульсами с нулевым значением тока нагрузки, в квадрантах (3+,3-) предпочтителен отрицательный ток затвора по нижеследующим причинам.
(Внутреннему строению переходов триака характерно то, что затвор наиболее отдален от области основной проводимости в квадранте 3+ )

При более высоком значении I_GT требуется более высокий пиковый I_G.

При более длинной задержке между I_G и током нагрузки требуется большая продолжительность I_G.

Низкое значение dI_T/dt может вызывать перегорание затвора при управлении нагрузками, создающими высокий dI/dt (включение холодной лампы накаливания, ёмкостные нагрузки),

Чем выше I_L (это относится и к квадранту 1-), тем большая продолжительность I_G будет необходима для малых нагрузок, что позволит току нагрузки с начала полупериода достичь значения выше I_L.

В стандартных цепях управления фазой переменного тока, таких как регуляторы яркости и регуляторы скорости вращения, полярность затвора и T2 всегда одинаковы. Это означает, что управление производится всегда в 1+ и 3- квадрантах, в которых коммутирующие параметры триака одинаковы, а затвор наиболее чувствителен.
Примечание: 1+, 1-, 3- и 3+ это система обозначений четырех квадрантов, использующаяся для краткости: вместо того, чтобы записать «MT2+, G+» пишется 1+, и т.д. Эти данные получены из графика вольтамперной характеристики триака. Положительному напряжению T2 соответствует положительное значение тока через T2, и наоборот (см. Рис. 5).

Следовательно, управление осуществляется только в квадрантах 1 и 3. А указатели (+) и (-) относятся к направлению тока затвора.

Правило 3. При проектировании необходимо избегать включения триака в 3+ квадранте (MT2-, G +).

Ложные срабатывания триака.
В ряде случаев возможны нежелательные случаи включения триаков. Некоторые из них не приведут к серьёзным последствиям, в то время как другие потенциально разрушительны.

(а) Уменьшение шумовых сигналов затвора.
В электрически шумных окружающих средах ложное срабатывание может происходить, если шумовое напряжение на затворе превышает V_GT ,поэтому тока затвора достаточно для включения триака. Первый способ защиты — минимизировать возникающий шум. Лучше всего это может быть достигнуто уменьшением длины проводников ведущих к затвору и соединением цепи управления затвором непосредственно с выводом T1 (или катодом для тиристора). В случае если это невозможно следует использовать витую пару или экранированный кабель.
Дополнительную шумовую устойчивость можно обеспечить, уменьшив чувствительность затвора с помощью включения резистора до 1Ком между затвором и T1. Если в качестве высокочастотного шунта используется конденсатор, желательно включить последовательно резистор между ним и затвором, чтобы уменьшить пик тока конденсатора через затвор и минимизировать возможность повреждения затвора от перегрузки.
В качестве решения этих проблем можно использовать триаки ряда «H» (например BT139-600H). Этот нечувствительный ряд (I_GT min =10mA) специально разработан для обеспечения высокой шумовой устойчивости.

Правило 4. Для минимизации шумового срабатывания следует свести к минимуму длину проводников к затвору. Подключить общий провод непосредственно к T1 (или катоду). Желательно использовать витую пару или экранированный кабель. Можно поставить резистор до 1Ком между затвором и T1, или шунтировать затвор конденсатором и соединённым с ним последовательно резистором.
Один из вариантов — использование нечувствительных триаков ряда «H».

(b) Превышение максимального значения скорости нарастания напряжения коммутации dV_COM/dt.
Этот эффект может возникнуть при питании реактивных нагрузок, где есть существенный сдвиг фазы между напряжением и током нагрузки. При выключении триака в то время, когда фаза тока нагрузки проходит через ноль, напряжение не будет нулевым из-за сдвига по фазе (см. рис.6).

Если при этом скорость изменения напряжения превысит допустимое значение dV_COM/dt, триак может остаться в состоянии проводимости. Это происходит из-за того, что носителям заряда не хватает времени, чтобы освободить переход.
На параметр dV_COM/dt влияют два условия:

Скорость спадания тока нагрузки при переключении, dI_COM/dt. Высокое значение dI_COM/dt снижает значение dV_COM/dt.

Температура перехода T_j. Чем выше T_j, тем ниже значение dV_COM/dt.

Если возможно превышение значения dV_COM/dt триака, то ложного срабатывания можно избежать использованием RC демпфера между T1-T2. Это ограничит скорость изменения напряжения. Обычно выбирается углеродный резистор 100 Ом, и конденсатор 100nF.
В качестве альтернативы можно предложить использование Hi-Com триаков (более подробно об этих триаках можно прочесть в номере 7 журнала «Компоненты и Технологии» за 2002 год).
Обратите внимание, что резистор не может быть удалён из демпфера, так как он используется в качестве ограничителя тока, во избежание возникновения высокого значения dI_T/dt в моменты коммутации.

(c) Превышение максимального значения скорости нарастания тока коммутации dI_COM/dt.
Высокое значение dI_COM/dt может быть вызвано повышенным током нагрузки, повышенной рабочей частотой (синусоидального тока) или несинусоидальным током нагрузки.
Известный пример такого — выпрямитель питания для индуктивных нагрузок, где применение стандартных триаков невозможно из-за того, что напряжение питания оказывается ниже напряжения обратной электромагнитной индукции нагрузки и ток триака резко стремиться к нулю. Этот эффект проиллюстрирован на (рис. 7).

При нулевом токе триака, ток нагрузки будет спадать через мостовой выпрямитель. При индуктивных нагрузках возможно такое высокое значение dI_COM/dt, при котором триак не может поддерживать даже небольшого значения dV/dt 50Hz синусоиды при прохождении нуля. В этом случае не будет эффекта от добавления демпфера. Решение проблемы в том, что значение dI_COM/dt может быть ограничено добавлением дросселя, последовательно с нагрузкой.

Альтернативное решение — использование Hi-Com триаков.

(d) Превышение максимального значения скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии dV_D/dt
Высокая скорость изменения напряжения на силовых электродах непроводящего триака (или тиристора с чувствительным затвором) без превышения его V_DRM (см. рис. 8), вызывает внутренние ёмкостные токи. При этом внутреннего тока затвора может быть достаточно, чтобы перевести триак (тиристор) в состояние проводимости. Чувствительность к этому параметру увеличивается с ростом температуры.

Там где возникает эта проблема, значение dV_D/dt должно быть ограничено RC демпфером между T1 и T2 для триака (или Анодом и Катодом для тиристора).
Использование Hi-Com триаков в таких случаях может снять эти проблемы.

Правило 5. Если есть вероятность превышения значения dV_D/dt или dV_COM/dt, необходимо включить RC демпфер между T1 и T2. Если есть вероятность превышения значения dI_COM/dt, необходимо включить последовательно с нагрузкой катушку индуктивности в несколько mH.
Альтернатива — использование HI-Com триаков

(e) Превышение повторяющегося пикового напряжения в закрытом состоянии V_DRM
Если напряжение на T2 превышает V_DRM (это может происходить во время переходных процессов), то ток утечки T2-T1 достигнет значения, при котором триак может спонтанно перейти в состояние проводимости (см. рис. 9)
При нагрузке, допускающей выбросы тока, ток чрезвычайно высокой плотности может проходить через узкую открытую область перехода. Это может привести к выгоранию перехода и разрушению кристалла. Это может происходить в схемах управления лампами накаливания, емкостных нагрузках и схемах защиты мощных электронных ключей.

Превышение V_DRM или dV_D/dt не всегда приводит к потере работоспособности триака, а вот создаваемая dI_T/dt скорость нарастания тока It может привести к выходу из строя прибора. Из-за того, что требуется некоторое время для распространения проводимости по всему переходу, допустимое значение dI_T/dt ниже чем, если бы триак был включен сигналом затвора. Если значение dI_T/dt не будет превышать минимального значения, которое даётся в его характеристиках, то, скорее всего, триак не выйдет из строя. Эта проблема может быть решена, подключением не насыщающейся индуктивности (без сердечника), последовательно с нагрузкой. Если это решение неприемлемо, то альтернативное решение может быть в том, чтобы обеспечить дополнительную фильтрацию и ограничение выбросов. Это повлечёт использование, параллельно питанию, Метал-Оксидного Варистора (МОВ) для ограничения напряжения и последовательное подключение LС цепочки перед варистором.
Некоторые изготовители выражают сомнения в надежности схем с использованием MOB, так как они при высоких температурах окружающей среды входят в тепловой пробой и выходят из строя. Это является следствием того, что рабочее напряжение МОВ обладает обратным температурным коэффициентом. Однако, при применении МОВ на 275В (среднеквадратичное значение) для 230В цепей, риск перегорания МОВ минимален. Такие проблемы вероятны, если варистор на 250В используется при высокой температуре окружающей среды в цепях со среднеквадратичным значением 230В.

Правило 6. Если есть вероятность превышения V_DRM триака во время переходных процессов, необходимо принять следующие меры:
Ограничить высокое значение dI_T/dt ненасыщаемой катушкой индуктивности на единицы mH последовательно с нагрузкой; Использовать MOB параллельно питанию в комбинации с фильтром к источнику питания.

Состояние проводимости, dI_T/dt
Когда триак(тиристор) находятся в состоянии проводимости под действием сигнала затвора, проводимость начинается в участке кристалла смежным к затвору, и затем быстро распространяясь на активную область. Эта задержка накладывает ограничение на значение допустимой скорости нарастания тока нагрузки. Высокое значение dI_T/dt может быть причиной выгорания прибора, в результате чего произойдёт короткое замыкание между T1 и T2.
При работе в 3+ квадранте, ещё больше снижается разрешенное значение dI_T/dt из-за структуры перехода. Это может привести к мгновенному лавинному процессу в затворе и перегоранию во время быстрого нарастания тока. Разрушение триака может произойти не сразу, а при постепенном выгорании перехода Затвор-T1, что приведёт к короткому замыканию после нескольких включений. Чувствительные триаки наиболее подвержены этому. Эти проблемы не относятся к Hi-Com триакам, так как они не работают в 3+ квадранте.
Значение dI_T/dt связано со скоростью нарастания тока затвора(dI_G/dt) и максимальным значением I_G. Высокие значения dI_G/dt и пикового I_G (без превышения номинальные мощности затвора) дают более высокое значение dI_T/dt.

Правило 7. Продуманная схема управления затвором и отказ от работы в квадранте 3+ увеличивает значение dI_T/dt.

Самый простой пример нагрузки создающей высокий начальный бросок тока — лампа накаливания, которая имеет низкое сопротивление в холодном состоянии. Для резистивных нагрузок этого типа значение dI_T/dt достигнет максимального значение при начале перехода в состояние проводимости в пике напряжения сети. Если есть вероятность превышения номинального значение dI_T/dt триака, необходимо ограничить это включением катушки индуктивности mH или терморезистором с обратным температурным коэффициентом последовательно с нагрузкой.
Дроссель не должен насыщаться в течение максимума пика тока. Для ограничения значения dI_T/dt необходимо использовать катушку индуктивности без сердечника.
Есть более правильное решение, с помощью которого можно избежать необходимости включения последовательно с нагрузкой токоограничивающих приборов. Оно состоит в том, чтобы использовать режим включения при нулевой разности потенциалов. Это дало бы плавный рост тока с начала полуволны.
Примечание: Важно помнить, что режим включения при нулевой разности потенциалов применим только к резистивным нагрузкам. Использование того же метода для реактивных нагрузок, где есть сдвиг фазы между напряжением и током, может вызвать однополярную проводимость, ведущую к возможному режиму насыщения индуктивных нагрузок, разрушительно высокому току и перегреву. В этом случае требуется более совершенный способ переключения при нулевом токе и/или схема управления фазой включения.

Правило 8. Если есть вероятность превышения значения dI_T/dt необходимо установить последовательно с нагрузкой индуктивность в несколько mH или терморезистор с обратным температурным коэффициентом.
Для резистивных нагрузок можно использовать режим включения при нулевой разности потенциалов.

Отключение Триаки использующиеся в цепях переменного тока коммутируются в конце каждого полупериода тока нагрузки, если не приложен сигнал затвора, чтобы поддержать проводимость с начала следующего полупериода. Правила для I_H те же что для тиристора. См. Правило 2.

Некоторые особенности Hi-Com триаков
Hi-Com триаки имеют отличную от обычных триаков внутреннюю. Одно из отличий состоит в том, что две половины тиристора лучше изолированы друг от друга, что уменьшает их взаимное влияние. Это дает следующие преимущества:

Увеличение допустимого значения dV_COM/dt. Это позволяет управлять реактивными нагрузками (в большинстве случаев) без необходимости в демпфирующем устройстве, без сбоев в коммутации. Это сокращает количество элементов, размер печатной платы, стоимость, и устраняет потери на рассеивание энергии демпфирующим устройством.

Увеличение допустимого значения dI_COM/dt. Это значительно улучшает работу на более высоких частотах и для несинусоидальных напряжений без необходимости в ограничении dI_COM/dt при помощи индуктивности последовательно с нагрузкой.

Увеличение допустимого значения dV_D/dt. Триаки очень чувствительны при высоких рабочих температурах. Высокое значение dV_D/dt уменьшает тенденцию к самопроизвольному включению из состояния отсутствия проводимости за счёт dV/dt при высоких температурах. Это позволяет применять их при высоких температурах для управления резистивными нагрузками в кухонных или нагревательных приборах, где обычные триаки не могут использоваться.

Из-за различной внутренней структуры работа Hi-Com триаков в квадранте 3+ невозможна. В большинстве случаев это не является проблемой, так как это наименее желательный и наименее используемый квадрант. Поэтому замена обычного триака на Hi-Com почти всегда возможна.
Более подробную информацию по Hi-Com триакам можно найти в специальной литературе:
Factsheet 013 — Understanding Hi-Com Triacs, and
Factsheet 014 — Using Hi-Com Triacs.

Способы монтажа триаков.
При малых нагрузках или коротких импульсных токах нагрузки (меньше чем 1 секунда), можно использовать триак без теплоотводящего радиатора. Во всех остальных случаях его применение необходимо.
Существует три основных метода фиксации триака к теплоотводу — крепление зажимом, крепление винтом и клёпка. Наиболее распространены первые два способа. Клёпка — в большинстве случаев не рекомендуется, так как может вызвать повреждение или деформацию кристалла , что приведёт к выходу прибора из строя.

Фиксация к теплоотводу зажимом.
Это — предпочтительный метод с минимальным тепловым сопротивлением, так как зажим достаточно плотно прижимает корпус прибора к радиатору. Это одинаково подходит как для неизолированных (SOT82 и SOT78), так и для изолированных корпусов (SOT186 F-корпус и более ранних SOT186A X-корпус).
Примечание: SOT78 известен как TO220AB.

Фиксация к теплоотводу при помощи винта

Набор для монтажа корпуса SOT78 включает прямоугольную шайбу, которая должна быть установлена между головкой винта и контактом, без усилий на пластиковый корпус прибора.

Во время установки наконечник отвертки не должен воздействовать на пластиковый корпус триака (тиристора).

Поверхность теплоотвода в месте контакта с электродом должна быть обработана с чистотой до 0.02mm.

Крутящий момент (с установкой шайбы) должен быть между 0.55Nm- 0.8Nm.

По возможности следует избегать использования винтов-саморезов, так как это снижает термоконтакт между теплоотводом и прибором.

Прибор должен быть механически зафиксирован перед пайкой выводов. Это минимизирует чрезмерную нагрузку на выводы.

Правило 9. При монтаже триака (тиристора) необходимо избегать приложения чрезмерных механических усилий. Перед пайкой необходимо закрепить прибор одним из трёх выше перечисленных способов. Особое внимание необходимо уделить плотности прилегания корпуса прибора к радиатору.

Тепловое сопротивление
Тепловое сопротивление R_th — это сопротивление между корпусом прибора и радиатором. Этот параметр аналогичен электрическому сопротивлению R = V/I, поэтому тепловое сопротивление R_th = T(K)/P(W), где T — температура в Кельвинах, и P-рассеяние энергии в ваттах.

Для прибора, установленного вертикально без радиатора, тепловое сопротивление задаётся тепловым сопротивлением переход-окружающая среда R_th =R_{th j-a}.
-Для корпуса SOT82 значение равно 100 K/W;
-Для корпуса SOT78 значение равно 60K/W; -Для корпусов F и X значение равно 55K/W .

Для не изолированных приборов, установленных на теплоотвод, тепловое сопротивление является суммой сопротивлений переход-корпус, корпус-теплоотвод и теплоотвод-окружающая среда.

R_{th j-a} = R_{th j-mb} + R_{th mb-h} + R_{th h-a}
(не изолированный корпус).

Для изолированных корпусов нет ссылки на термосопротивление R_{th j-mb} ,так как R_{th mb-h} принят постоянным и дан с учётом использования термопасты. Поэтому, тепловое сопротивление для изолированного корпуса является суммой тепловых сопротивлений переход-теплоотвод и теплоотвод-окружающая среда.

R_{th j-a} = R_{th j-h} + R_{th h-a}
(изолированный корпус).

R_{th j-mb} или R_{th j-h} фиксированы и даны в документации к каждому прибору.
R_{th mb-h} также даются в инструкциях по установке для некоторых вариантов изолированного и неизолированного монтажа, с использованием или без использования термопасты.
R_{th h-a} регулируется размером теплоотвода и степенью воздушного потока через него.
Для улучшения теплоотдачи всегда рекомендуется использование термопасты.

Расчет теплового сопротивления
Для вычисления теплового сопротивления теплоотвода для данного триака (тиристора) и данного тока нагрузки, мы должны сначала вычислить рассеяние энергии в триаке (тиристоре), используя следующее уравнение:

P = V_o * I_{T (AV)} + R_s * I_T(RMS)²

V_o и R_s получены из «on-state» характеристики триака (тиристора). Если значения не указанны, то они могут быть получены из графика путём вычерчивания касательной к V_T max. Точка на оси V_T, где её пересекает касательная, даёт V_o, в то время как тангенс угла наклона касательной дает Rs. Используя уравнение теплового сопротивления, данное выше, получаем: R_{th j-a} = T/P. Максимально допустимая температура перехода будет, когда T_j достигает T_j max при самой высокой температуре окружающей среды. Это дает нам T.

Полное тепловое сопротивление
Все расчёты по вычислению теплового сопротивления имеет смысл проводить для уже установившегося режима продолжительностью больше чем 1 секунда. Для импульсных токов или длительных переходных процессов меньше чем 1 секунда эффект отвода тепла уменьшается. Температура просто рассеивается в объеме прибора с очень небольшим достижением теплоотвода. В таких условиях, нагрев перехода зависит от полного теплового сопротивления переход-корпус прибора Z_{th j-mb}.
Поэтому Z_{th j-mb} уменьшается при уменьшении продолжительности импульса тока благодаря меньшему нагреву кристалла. При увеличении продолжительности до 1 секунды, Z_{th j-mb} увеличивается до значения соответствующего установившемуся режиму R_{th j-mb}.
Характеристика Z_{th j-mb} приводится в документации для двунаправленного и однонаправленного электрического тока импульсами продолжительностью до 10 секунд.

Правило 10. Для надёжной работы прибора, необходимое значение R_{th j-a} должно быть достаточно низко, чтобы держать температуру перехода в пределах T_j max при самой высокой ожидаемой температуре окружающей среды.

Номенклатура и корпуса
Промышленный ряд тиристоров Philips начинается с 0.8A в SOT54 (TO92) и заканчивается 25A в SOT78 (TO220AB).
Промышленный ряд триаков (симисторов) Philips начинается с 0.8A в SOT223 и заканчивается 25A в SOT78.
Самый маленький корпус триака (тиристора) для поверхностного монтажа SOT223 (рис. 11). Мощность рассеивания зависит от степени рассеивания тепла печатной платой, на которую устанавливается прибор.
Тот же кристалл устанавливается в неизолированный корпус SOT82 (рис. 13). Улучшенная теплоотдача этого корпуса, позволяет использовать его при более высоких номинальных токах и большей мощности.
На (рис. 12) показан наименьший корпус для обычного монтажа SOT54. В этот корпус ставиться кристалл, которым оснащаются SOT223.
SOT78 самый широко распространенный неизолированный корпус, большинство устройств для бытовой техники производится с использованием этого корпуса (рис. 14).
На (рис. 15) показан SOT186 (F-корпус). Этот корпус допускает в обычных условиях разность потенциалов 1,500V между прибором и теплоотводом.
Один из последних — корпус SOT186A (X-корпус), показанный на рис. 16. Он обладает несколькими преимуществами перед предыдущими типам:

Корпус имеет те же размеры, как корпус SOT78 в зазорах выводов и монтажной поверхности, поэтому он может непосредственно заменять SOT78, без изменений в монтаже.

Корпус допускает в обычных условиях разность потенциалов 2,500V между прибором и теплоотводом.

10 ПРАВИЛ

Правило 3. При проектировании необходимо избегать включения триака в 3+ квадранте (MT2-, G +).

Правило 5. Если есть вероятность превышения значения dV_D/dt или dV_COM/dt, необходимо включить RC демпфер между T1 и T2. Если есть вероятность превышения значения dI_COM/dt, необходимо включить последовательно с нагрузкой катушку индуктивности в несколько mH.
Альтернатива — использование HI-Com триаков.

Правило 6. Если есть вероятность превышения V_DRM триака во время переходных процессов, необходимо принять следующие меры:
Ограничить высокий dI_T/dt не насыщаемой катушкой индуктивности на несколько mH последовательно с нагрузкой;
Использовать MOB параллельно питанию в комбинации с фильтром к источнику питания.

Тиристорный светодиод. Характеристики и принцип работы

Тиристорный светодиод — это отличная альтернатива деталям, существующим на сегодняшний день, которые применяются при изготовлении осветительных приборов. Преимущества LED: долговечность в процессе эксплуатации, низкое потребление электроэнергии и маленькие габаритные размеры.

Принцип работы светодиода

Причиной свечения является процесс рекомбинации положительно заряженных дырок и отрицательно заряженных частиц в зоне p-h-перехода. Эта зона является контактом двух материалов (полупроводников) с разной способностью токопроводимости. Для создания яркого свечения используется многослойная конструкция кристалла светодиода. Яркость его может быть увеличена путем подачи сильного напряжения, но при большом значении силы тока диод может выйти из строя. Яркость LED можно регулировать и в сторону уменьшения. Конструкция его очень проста, но в то же время большинство изготовителей не раскрывает секрет производства своей продукции.

На сегодняшний день современный тиристотный светодиод очень продуктивен, ведь его КПД колеблется от 60 до 70%. Если сравнить лампы накаливания (коэффициент полезного действия которых всего лишь 5–7%) с LED, то последние лучше обычных в десять раз. Срок заявленной эксплуатации осветительных приборов, которые используют тиристорный светодиод, составляет десять лет непрерывного свечения. Экономия электроэнергии при использовании LED, по сравнению с ЛДС, составляет приблизительно 50%, а по сравнению с лампами накаливания — 85%.

Светоотдача современных диодов может конкурировать с МГЛ и ДНаТ (а также ДНаЗ). Показатель этот равняется 150 лм/Вт. Срок окупаемости светодиодных ламп — 2-3 года. Впоследствии оставшиеся десять лет вы экономите 85% электроэнергии, потребляемой каждый месяц.

Светодиоды. Характеристики

LED, характеристики которых не уступают аналогам, имеют такие преимущества:

при изготовлении светодиодов не используется стекло, поэтому осветительные лампы такого типа имеют высокие показатели прочности, виброустойчивости и надежности;
LED устойчивы к перепадам напряжения и потребляют всего 0.4-0.6 А;
тиристорный светодиод эффективно работает в экстремальных условиях, даже при очень низкой температуре.

Чтобы запустить LED, необходим довольно дорогостоящий диодный мост, отчего цена на осветительные приборы ранее была довольно завышена. Производители решили эту проблему. Электрическая схема была изменена, и вместо тиристорных диммеров были применены симисторные. Получился прибор, состоящий из двух тиристоров, подключенных параллельно-встречным путем. За счет этой инновации необходимость в использовании диодного моста сегодня отсутствует. Это решение привело к удешевлению продукции и значительно повысило класс безопасности и качества товаров на основе тиристоров.

Тиристорный светодиод широко применяется в производстве осветительных приборов. Его продолжительный срок службы, надежность и практичность радуют потребителей, ведь люстры и другие приборы с LED-подсветкой не только экономны, а еще и необычайно красиво выглядят.

Разница между диодом и тиристором (со сравнительной таблицей)

Одно из важнейших различий между диодом и тиристором состоит в том, что диод представляет собой двухконтактное устройство, используемое для выпрямления и переключения. В отличие от тиристора, это трехконтактное устройство, используемое для переключения. Это создает основную разницу в их работе.

Мы знаем, что и диод, и тиристор являются полупроводниковыми устройствами, образованными комбинацией полупроводникового материала p- и n-типа.

Однако существуют различные факторы, которые различают их. Итак, давайте сначала посмотрим, какое основное содержание мы собираемся обсудить в этой статье.

Содержание: диод против тиристора

1. Таблица сравнения
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Заключение

Таблица сравнения

Основа для сравнения	Диод	Тиристор (SCR)
Символ
Тип устройства	Неуправляемое выпрямительное устройство (так как запускающий импульс не требуется).	Управляемое устройство включения (при необходимости запускающего импульса).
Количество слоев	2	4
Кол-во переходов	1	3
Количество выводов	2 (анод и катод)	3 (анод, катод и затвор)
Энергоемкость	Хорошо	Лучше
Рабочее напряжение	Низкое	Сравнительно высокое
Стоимость	Дешевле	Дороже
Вес	Легкий	Сравнительно тяжелый

Определение диода

Диод — это устройство с двумя выводами, образованное комбинацией полупроводникового материала p- и n-типа, которое допускает проводимость только в одном направлении.

На практике говорят, что диод допускает проводимость только при прямом смещении и ограничивает прохождение тока при обратном смещении.

На приведенном ниже рисунке показан диод с прямым смещением p-n-перехода:

Первоначально, когда внешний потенциал не предусмотрен, тогда также основные носители обеих областей дрейфуют через соединение, чтобы объединиться. По прошествии определенного времени неподвижные ионы осаждаются по обе стороны от перехода, тем самым создавая обедненную область.

После образования обедненного слоя дальнейшее движение носителей заряда будет происходить только тогда, когда будет обеспечено внешнее смещение.

Итак, когда предусмотрено прямое смещение, дырки и электроны со стороны p и n соответственно отталкиваются от положительного и отрицательного полюсов батареи.

Это уменьшает ширину обедненной области и уменьшает дрейф носителей через переход под действием внешнего потенциала.

Это движение носителей генерирует электрический ток через устройство, и направление потока тока будет противоположным направлению потока электронов.

На приведенном ниже рисунке показано состояние обратного смещения диода p-n-перехода:

Здесь мы можем ясно видеть, что область p подключена к отрицательной клемме, а область n подключена к положительной клемме батареи.

Итак, теперь большинство носителей заряда обоих регионов испытывают силу притяжения от клеммы аккумулятора. Это приводит к расширению обедненной области и, следовательно, потенциал барьера увеличивается.Таким образом, это не вызовет дальнейшего протекания тока через устройство.

Определение тиристора

Тиристор — это 4-х слойное устройство, состоящее из альтернативной комбинации полупроводниковых материалов p- и n-типа. Это устройство, используемое для выпрямления и переключения. SCR — наиболее часто используемый член семейства тиристоров, и это название обычно используется, когда мы говорим о тиристорах.

SCR также позволяет протекать току в одном направлении, и его действие контролируется внешним запускающим импульсом, подаваемым на его вывод затвора.

В основном SCR представляет собой 4-х слойное устройство в конфигурации P-N-P-N . Эта конфигурация создает 3 перехода в структуре тринистора. Давайте теперь вкратце разберемся, как в основном работает SCR:

Как мы уже обсуждали, работа тиристора во многом зависит от приложенного внешнего потенциала на выводе затвора.

Итак, давайте разберемся в случае, когда на выводе затвора отсутствует какой-либо внешний потенциал, но между анодом и катодом приложено прямое напряжение.

Следовательно, как мы можем видеть на рисунке, показанном выше, между анодом и катодом прикладывается прямое напряжение, которое вызывает прямое смещение перехода J ₁ и J ₃. Но при этом переход J ₂ будет обратносмещенным.

Это приведет к образованию области истощения около J ₂. Следовательно, через устройство не будет протекать прямой ток, и через него будет протекать лишь незначительно небольшой ток утечки.Это состояние называется практически отключенным тиристором (SCR).

Теперь предположим, что никакой внешний потенциал затвора не приложен, но между анодом и катодом приложен обратный потенциал. Это смещающее устройство смещает в обратном направлении переход J ₁ и J ₃, но смещает вперед переход J ₂. Тем не менее, через устройство будет протекать только ток утечки.

Следовательно, мы можем сказать, что без потенциала затвора, тиристор не будет проводить ни в прямом, ни в обратном смещенном состоянии.

Рассмотрим теперь случай, когда клемма затвора срабатывает с прямым потенциалом. Также между катодом и анодом имеется прямое напряжение.

Итак, в этом случае электроны, присутствующие в области n, испытывают отталкивание от отрицательной клеммы батареи. Это движение генерирует ток затвора через устройство.

Также отверстия в p-области отталкиваются положительным выводом батареи и смещаются через переход J ₂, тем самым вызывая анодный ток.Это регенеративное действие позволяет SCR вести активную работу.

Однако здесь следует отметить, что, как только SCR начинает проводить, потенциал затвора больше не играет роли в проводимости. И устройство продолжает находиться во включенном состоянии.

Ключевые различия между диодом и тиристором

Диод — это двухслойное -слойное устройство , имеющее p- и n-области. А тиристор — это четырехслойный полупроводниковый прибор, образованный чередованием материалов p- и n-типа.
Из-за 2 слоев в диоде существует один переход в случае диода. Тогда как за счет 4-х слоев тиристор имеет 3 перехода.
Диод — это 2 терминал устройства, а именно анод и катод. Но тиристор — это устройство с 3 контактами, из 3 контактов 2 являются анодом и катодом, а другой — затвором, который используется для внешнего запуска схемы.
Мощность тиристоров сравнительно лучше, чем диодов.

Диоды

демонстрируют низкое рабочее напряжение почти 5000 В. В то время как рабочее напряжение составляет около 7000 В в случае тиристоров, что сравнительно выше, чем у диодов.
Диод — это такое устройство, которое не требует внешнего запуска импульса для инициирования проводимости. А тиристору для работы схемы необходим внешний запускающий импульс.
Диоды на меньше дороже по сравнению с тиристорами.
Тиристоры сравнительно громоздки, чем диоды.

Заключение

Итак, из приведенного выше обсуждения мы можем сказать, что хотя и диод, и тиристор являются полупроводниковыми приборами. Но принцип их действия совершенно разный, поэтому они находят применение в разных областях.

Также диоды широко используются в выпрямительных схемах, ограничителях и фиксаторах, логических вентилях и в схемах умножителей напряжения. В то время как тиристоры широко используются в двигателях большой мощности, инверторах, в схемах управляемого выпрямления, синхронизации и схемах защиты от перенапряжения.

Методы коммутации тиристора

Для включения тиристора существуют различные методы запуска, в которых импульс запуска подается на его вывод затвора. Точно так же существуют различные методы для отключения тиристора , эти методы называются Коммутация тиристора Методы . Это можно сделать, вернув тиристор в состояние прямой блокировки из состояния прямой проводимости. Чтобы перевести тиристор в состояние прямой блокировки, прямой ток снижается ниже уровня удерживающего тока.Для регулирования мощности и управления мощностью проводящий тиристор должен быть правильно коммутирован.

В этом руководстве мы объясним различные методы коммутации тиристоров . Мы уже рассказывали о тиристоре и методах его запуска в нашей предыдущей статье.

Существует два основных метода коммутации тиристоров: естественная и принудительная. Техника принудительной коммутации далее делится на пять категорий: классы A, B, C, D и E.

Ниже приведена классификация:

Естественная коммутация
Принудительная коммутация
- Класс A: Самостоятельная коммутация или коммутация нагрузки
- Класс B: коммутация резонансных импульсов
- Класс C: дополнительная коммутация
- Класс D: Импульсная коммутация
- Класс E: Внешняя импульсная коммутация

Естественная коммутация

Естественная коммутация происходит только в цепях переменного тока и названа так, потому что не требует никаких внешних цепей.Когда положительный цикл достигает нуля и анодный ток равен нулю, сразу же на тиристор подается обратное напряжение (отрицательный цикл), что приводит к выключению тиристора.

Естественная коммутация происходит в контроллерах переменного напряжения, циклоконверторах и выпрямителях с фазовым управлением.

Принудительная коммутация

Как мы знаем, в цепях постоянного тока нет естественного нулевого тока, такого как естественная коммутация. Таким образом, принудительная коммутация используется в цепях постоянного тока и также называется коммутацией постоянного тока .Для принудительного уменьшения анодного тока тиристора ниже значения тока удержания требуются коммутирующие элементы, такие как индуктивность и емкость, поэтому он называется Forced Commutation . В основном в цепях прерывателей и инверторов используется принудительная коммутация. Принудительная коммутация делится на шесть категорий, которые описаны ниже:

1. Класс A: Самостоятельная коммутация или коммутация нагрузки

Класс A также называется «Самокоммутация» и является одним из наиболее часто используемых методов среди всех методов коммутации тиристоров.В приведенной ниже схеме катушка индуктивности, конденсатор и резистор образуют цепь второго порядка по демпфированию.

Когда мы начинаем подавать входное напряжение в схему, тиристор не включается, так как для его включения требуется стробирующий импульс. Теперь, когда тиристор включается или смещается в прямом направлении, ток будет проходить через катушку индуктивности и заряжать конденсатор до его пикового значения или равного входному напряжению. Теперь, когда конденсатор полностью заряжен, полярность индуктора меняется на обратную, и индуктор начинает противодействовать току.Благодаря этому выходной ток начинает уменьшаться и приближаться к нулю. В этот момент ток ниже тока удержания тиристора, поэтому тиристор выключается.

2. Класс B: Резонансно-импульсная коммутация

Коммутация

класса B также называется коммутацией резонансных импульсов. Между цепями класса B и класса A есть лишь небольшое различие. В классе B LC резонансный контур включен параллельно, а в классе A — последовательно.

Теперь, когда мы подаем входное напряжение, конденсатор начинает заряжаться до входного напряжения (Vs), а тиристор остается смещенным в обратном направлении до тех пор, пока не будет подан импульс затвора. Когда мы подаем импульс затвора, тиристор включается, и теперь ток начинает течь в обоих направлениях. Но тогда постоянный ток нагрузки протекает через последовательно соединенные сопротивление и индуктивность из-за их большого реактивного сопротивления.

Затем через резонансный LC-контур протекает синусоидальный ток, заряжающий конденсатор с обратной полярностью.Следовательно, на тиристоре появляется обратное напряжение, которое заставляет ток Ic (коммутирующий ток) противодействовать протеканию анодного тока I _A. Следовательно, из-за этого противоположного коммутирующего тока, когда анодный ток становится меньше, чем ток удержания, тиристор выключается.

3. Класс C: Дополнительная коммутация

Коммутация класса C также называется дополнительной коммутацией. Как вы можете видеть на схеме ниже, есть два тиристора, подключенных параллельно, один — главный, а другой — вспомогательный.

Первоначально оба тиристора находятся в выключенном состоянии, и напряжение на конденсаторе также равно нулю. Теперь, когда импульс затвора применяется к основному тиристору, ток начинает течь по двум путям: один — от R1-T1, а второй — от R2-C-T1. Следовательно, конденсатор также начинает заряжаться до пикового значения, равного входному напряжению, с полярностью пластины B положительной и пластины A отрицательной.

Теперь, когда импульс затвора подается на тиристор T2, он включается, и на тиристоре T1 появляется отрицательная полярность тока, что приводит к выключению T1.И конденсатор начинает заряжаться с обратной полярностью. Мы можем просто сказать, что когда T1 включается, он выключает T2, а когда T2 включается, он выключает T1.

4. Класс D: Импульсная коммутация

Коммутация

класса D также называется импульсной коммутацией или коммутацией напряжения. Как и класс C, коммутационная схема класса D также состоит из двух тиристоров T1 и T2, и они называются соответственно основными и вспомогательными. Здесь диод, катушка индуктивности и дополнительный тиристор образуют цепь коммутации.

Первоначально оба тиристора находятся в выключенном состоянии, и напряжение на конденсаторе C также равно нулю. Теперь, когда мы подаем входное напряжение и запускаем тиристор T1, ток нагрузки начинает течь через него. И конденсатор начинает заряжаться с полярностью пластины A отрицательной и пластины B положительной.

Теперь, когда мы запускаем вспомогательный тиристор T2, основной тиристор T1 выключается, и конденсатор начинает заряжаться с противоположной полярностью. Когда он полностью заряжен, он вызывает выключение вспомогательного тиристора T2, потому что конденсатор не пропускает ток через него, когда он полностью заряжен.

Следовательно, выходной ток также будет равен нулю, потому что на этом этапе оба тиристора находятся в выключенном состоянии.

5. Класс E: Внешняя импульсная коммутация

Коммутация

класса E также называется внешней импульсной коммутацией. Теперь, как вы можете видеть на принципиальной схеме, тиристор уже находится в прямом смещении. Итак, когда мы запускаем тиристор, в нагрузке появляется ток.

Конденсатор в цепи используется для защиты тиристора от du / dt, а импульсный трансформатор используется для выключения тиристора.

Теперь, когда мы подаем импульс через импульсный трансформатор, ток в противоположном направлении будет течь в направлении катода. Этот противоположный ток препятствует протеканию анодного тока, и если I _A — I _P H Тиристор выключится.

Где I _A — ток анода, I _P — импульсный ток, а I _H — ток удержания.

Тиристор — Simulink

Начиная с R2020b и далее, тиристор (кусочно
В блоке Linear) улучшены потери и тепловое моделирование
параметры.

В результате этих изменений:

Параметр Постоянная времени рассеяния энергии равен
больше не используется. Шаг в температуре перехода теперь отражает
коммутационные потери. Если ваша модель содержит непосредственно тепловую массу
подключенный к этому блоку теплового порта, снимите его и смоделируйте тепловую
масса внутри самого компонента.
Электрические и тепловые потери в открытом состоянии теперь всегда идентичны. В
Тепловые потери в зависимости от параметра и его
опции, Напряжение и ток и
Напряжение, ток и температура , имеют
переименован в Поведение и переключение во включенном состоянии
потери , Укажите постоянную значения и Введите в таблицу значения температуры и текущий:
- Если вы выбрали Напряжение и ток для Тепловые потери
  в зависимости от , тогда электрическое состояние включено
  потери неизменны, а их значения определяются с использованием
  сопротивление в открытом состоянии.Однако тепловое включенное состояние
  потери теперь также определяются сопротивлением в открытом состоянии.
  До R2020b тепловые потери в открытом состоянии определялись
  продукт напряжения в открытом состоянии и
  Выходной ток, Iвых
  параметры.
- Если вы выбрали Напряжение, ток и температура для Тепловые потери
  зависит от , тогда тепловое включенное состояние
  потери не изменяются и напряжение в открытом состоянии ,
  Параметр Vak (Tj, Iak) устанавливает их значения.Однако электрические потери в открытом состоянии теперь равны
  тепловые потери в открытом состоянии. До R2020b электрическая
  потери в открытом состоянии определялись значением
  сопротивление.
Напряжение включения и выключение
параметры больше не используются.

Первое в мире приложение, упрощающее проектирование с помощью тиристоров

Thyristor Finder — новейшее мобильное приложение от ST. Это упрощает поиск подходящего тиристора для вашей конструкции за счет упрощения выбора и интеграции нужного компонента, и в настоящее время он доступен для iOS и Android. Краудфандинг предлагает новые возможности и открытость небольшим командам, позволяя им нарушать работу рынков. Однако это также означает, что новички, у которых часто меньше ресурсов или опыта, должны столкнуться с проблемами проектирования, с которыми раньше приходилось сталкиваться только крупным корпорациям. Одним из примеров является понимание важности тиристоров или переключателей переменного тока и поиск нужного из множества номеров деталей и спецификаций . Это причина, по которой ST не просто производит тиристоры, но также делится своими знаниями и опытом через беспрецедентное мобильное приложение, службу поддержки и онлайн-сообщество.

В то время как электрические токи большой мощности и высокое напряжение требуют аналоговых систем, современная электроника является цифровой и питается от тока очень низкой мощности.Тиристоры действуют как посредник между этими двумя реальностями. Очень просто, они включают или выключают высоковольтную нагрузку, при этом управляются маломощной материнской платой; кроме того, тиристоры можно использовать для регулирования мощности нагрузки переменного тока, как в диммерах.

Тиристоры: SCR, симисторы, диаки и ACST

Главный экран Thyristor Finder с различными тиристорами, предлагаемыми ST (щелкните, чтобы увеличить)

Когда пользователи открывают приложение Thyristor Finder, они сначала получают список компонентов.В ST «тиристор» используется как зонтик для различных устройств, состоящих из четырех или пяти полупроводниковых слоев. В этой категории мы находим:

Выключатели переменного тока с защитой от перенапряжения (ACST) , конструкция которых позволяет повысить их надежность.
Выпрямители с кремниевым управлением (SCR) , которые имеют три вывода (анод, катод и затвор) и управляют током в одном направлении.
Симисторы , у которых одинаковые клеммы, пропускают ток в обоих направлениях или блокируют напряжение симметрично.Поэтому они подходят для приложений, использующих переменный ток (AC).
Diacs , которые представляют собой запускающие диоды, что означает, что , в отличие от двух последних компонентов, не имеют затвора и запускаются автоматически. Следовательно, они будут проводить электрический ток, пока напряжение выше определенного порога.

Использование Thyristor Finder для поиска переключателя переменного тока, тиристора или симистора требует либо изучения различных серий ST, либо запуска параметрического поиска.Для простоты мы ограничим этот обзор приложения поиском симистора, но действия по поиску других тиристоров очень похожи.

Первые шаги на правильном пути

Параметры, используемые для сужения поиска (щелкните, чтобы увеличить)

Выбор правильного тиристора может показаться сложной задачей . Следовательно, при рассмотрении различных параметров, сужающих поиск симистора, мы также определим вопросы, которые каждая команда должна задать себе при разработке своего следующего продукта.

Сколько в среднем тока проходит через симистор? Это поможет инженерам определить действующее значение тока в рабочем состоянии ( I _{T (RMS)} ), что означает максимальный ток, допустимый в устройстве при определенной температуре.
Каким будет значение тока срабатывания? Ответ установит ток срабатывания затвора ( I _GT ), то есть ток, который должен быть направлен на затвор для включения тиристора. Это значение имеет первостепенное значение, поскольку оно определяет, как тиристор встроен в устройство.Системы с низким энергопотреблением могут полагаться на очень простую конструкцию с использованием микроконтроллера и сопротивления, поскольку базовые библиотеки могут управлять тиристором. Однако ток срабатывания более 10 мА требует полной цепи управления.
Какое напряжение будет питать конечный продукт? Ответ на этот вопрос будет определять напряжение нагрузки переменного тока ( В _DRM, _{В RRM} ) тиристора. Например, при разработке продукта для стран, использующих 110 В, тиристор на 600 В является лучшим вариантом, тогда как странам, использующим 240 В, потребуется компонент на 800 В.С другой стороны, для создания трехфазного источника питания требуется тиристор на 1200 В.
Какая будет максимальная температура перехода? В большинстве случаев рабочая температура перехода ( T _j ) составляет 125 ºC. Однако в определенных сценариях, например в зарядных устройствах электромобилей, тиристоры должны быть более прочными и работать при более высоких температурах. В этом конкретном случае рекомендуется выбрать T _Jmax на 150 ºC.

ST предлагает гораздо больше, чем просто тиристоры

Нажав на синюю полосу, вы получите краткую техническую информацию об обнаруженных симисторах (щелкните, чтобы увеличить)

После того, как команды узнают базовый тип симистора, который им нужен, они могут точно настроить спецификации для лучше подходит для конкретного типа приложения .Например, если мы используем Thyristor Finder для поиска симистора со среднеквадратичным током в открытом состоянии ( I _{T (RMS)} ), равным 12 А, током срабатывания затвора ( I _GT ) равным 35. мА, напряжение нагрузки переменного тока ( В, _DRM, В _RRM ), равное 800 В, и пакет TO-220AB , мы по-прежнему получаем два продукта, и выбор правильного — это все, что нужно для установки приоритетов.

В этом конкретном примере BTB12-800CWRG и T1235T-8T соответствуют введенным параметрам.Нажатие на панель «Технические данные» для каждого продукта позволяет пользователям сразу увидеть, что BTB12 обеспечивает на более высокую устойчивость к скачкам напряжения (I _TSM) , но имеет коэффициент увеличения напряжения (dV / dt) 500 В. / мкс, тогда как высокотемпературная серия T предлагает 1000 В / мкс. Вкратце, последнее измерение определяет максимальную скорость изменения напряжения, которую симистор может выдерживать, оставаясь в выключенном состоянии. Другими словами, выбор T-серии T1235T обеспечит на большую надежность приложения и обеспечит высокую максимальную температуру перехода 150 ° C.Следовательно, T1235T-8T лучше подошел бы в небольшой конструкции.

Нажатие на симистор дает описание и быстрый доступ к его техническому описанию (щелкните, чтобы увеличить)

Если мы примем более практичный подход, при котором разработчик может сначала сосредоточиться только на определенных параметрах, ища симистор с только I _{T (RMS)} и I _GT могут привести к десятку ответов, и выбор правильного ответа потребует, чтобы инженеры спросили себя, на чем они хотят сосредоточиться: температура , надежность приложения или окружающая среда устойчивость, зная, что некоторым командам может потребоваться уделить приоритетное внимание более чем одному из этих аспектов.

Например, стиральная машина будет использовать выключатели переменного тока (ACS или ACST) с возможностью высоковольтного перенапряжения, например, для защиты от перенапряжения, вызванного молнией. В этом случае тиристор обеспечивает экологическую устойчивость. С другой стороны, если производитель проектирует электромобиль, симистор должен выдерживать широкий диапазон рабочих температур, помимо высоких скачков напряжения. В результате он должен быть сосредоточен не только на экологической устойчивости, но также на тепловом КПД и надежности приложений.

Чтобы улучшить этот процесс точной настройки, есть быстрый и легкий доступ к спецификации каждого компонента из приложения Thyristor Finder. Кроме того, сообщество ST — отличное место, где можно получить ответы от экспертов по продуктам и приложениям . Форум по управлению питанием и управлением двигателями — отличный инструмент для разработчиков, позволяющий получить нужные ответы и убедиться, что в их схеме используется самый эффективный тиристор. ST также предлагает более 25 замечаний по применению, начиная от основ тиристоров и заканчивая самыми последними тенденциями в их применении.Наконец, команды могут также связаться со своими местными представителями ST, если им все еще нужна дополнительная информация.

ST Touch

ST была первой компанией, которая массово произвела автомобильный тиристор для приложений средней мощности, TN5050H-12WY, и мы продолжаем вводить новшества, а также предлагаем самый большой портфель тиристоров на рынке. Тем не менее, делает предложение ST особенным — это желание слушать, направлять и расширять возможности создателей . Тиристоры не являются основным товаром.Это сложные компоненты, которые могут создать или сломать продукт и напрямую способствовать безопасности его пользователей. Вот почему ST выходит далеко за рамки того, что предлагает любая другая компания. В конце концов, набрав «Тиристор» в Apple App Store, можно получить только один результат: наше приложение! То, что ST делает, как никто другой, — это обеспечение правильного устройства для правильной конструкции, а инженеры с большими или маленькими проектами получают правильный совет от лидера рынка в этой отрасли.

Чтобы узнать больше о тиристорах, которые вы можете использовать в своей конструкции, посетите веб-сайт ST и щелкните по дереву продуктов в правом столбце.

Что такое диод, стабилитрон, варикап, тиристор, светодиод

Полупроводниковый диод

Диодные мосты

4 Принцип действия тиристоров,диодов и обл.их применения

что это такое, принцип работы, ВАХ, разновидности и маркировка

Устройство и назначение.

Устройство и основные виды

Вольтамперная характеристика

Назначение устройства

Классификация

Принцип действия

Свойства и характеристики

Запираемые тиристоры

Заключение

В чем отличие работы тиристора и транзистора? — Радиомастер инфо

5.2. Диодные тиристоры (динисторы)

Тиристоры и Триаки (симисторы) — Десять Золотых Правил

Тиристорный светодиод. Характеристики и принцип работы

Разница между диодом и тиристором (со сравнительной таблицей)

Содержание: диод против тиристора

Таблица сравнения

Определение диода

Определение тиристора

Ключевые различия между диодом и тиристором

Заключение

Методы коммутации тиристора

Естественная коммутация

Принудительная коммутация

1. Класс A: Самостоятельная коммутация или коммутация нагрузки

2. Класс B: Резонансно-импульсная коммутация

3. Класс C: Дополнительная коммутация

4. Класс D: Импульсная коммутация

5. Класс E: Внешняя импульсная коммутация

Тиристор — Simulink

Первое в мире приложение, упрощающее проектирование с помощью тиристоров

Тиристоры: SCR, симисторы, диаки и ACST

Первые шаги на правильном пути

ST предлагает гораздо больше, чем просто тиристоры

ST Touch

Связанные

alexxlab

Вам также может понравиться

Основы электропривода: Электропривод и его основные компоненты

Для чего нужна канифоль в пайке: что это и зачем нужна

Расшифровка твт: Что означает TWT? -определения TWT

Добавить комментарий Отменить ответ