Тиристор симистор отличия: Симисторные и тиристорные стабилизаторы напряжения: что лучше выбрать?

Динисторы тринисторы и симисторы

В электронике тиристорами называют изготовленные на основе монокристаллов полупроводниковые приборы, которые имеют четырехслойную p—n—p—n структуру. В них наличествует три последовательных p—n перехода, которые характеризуются двумя устойчивыми состояниями электрического равновесия: закрытым в обратном направлении и открытым в прямом.

Полупроводниковые тиристоры

Диодным тиристором (или динистором) называют такую разновидность этого полупроводникового прибора, который имеет выводы только от крайних слоев. Такой прибор, у которого еще есть дополнительный вывод от одного из средних слоев, называется тринистором (или триодным тиристором).

Двухэлектродные тиристоры ( динисторы )

Динистором (или диодным тиристором) в электронике принято именовать неуправляемый тиристор, у которого наличествует только два выхода. Один из них называется анодом (это крайняя p-область), а второй – катодом (это крайняя n-область).

Двухэлектродный тиристор ( динистор )

В тех случаях, когда на анод динистора от источника напряжения подается «минус», а на катод, соответственно, «плюс», то через него протекает совсем небольшой обратный ток. Это происходит потому, что при таком подключении крайние p—n-переходы оказываются включенными не в прямом, а в обратном направлении.

Если полярность подключения внешнего источника изменяется на обратную, то в прямом направлении включаются переходы 1 и 3, а переход 2, расположенный между ними – в направлении обратном. Что касается такого показателя, как сопротивление между катодом динистора и его анодом, то оно при этом также достаточно велико. Это приводит к тому, что через прибор протекает ток I зкр, имеющий небольшое значение. Его измеряют при напряжении U пр.зкр.макс, то есть максимально допустимым тогда, когда тиристор находится в закрытом положении.

В тех случаях, когда происходит дальнейшее увеличение прямого напряжения, обратное напряжение, имеющееся на среднем p—n переходе, падает. Как следствие, растет проходящий через динистор прямой ток. Когда прямое напряжение достигает некоторого значения, называющегося напряжением включения (U вкл), происходит открытие среднего перехода. Вследствие этого сопротивление между катодом и анодом падает достаточно серьезно и составляет всего несколько десятых долей Ом. В таких случаях говорят, что динистор находится в открытом состоянии, и при этом падение напряжения на нем составляет только около 1—2 В. Следует заметить, что оно очень незначительно зависит от величины того тока, который протекает через этот полупроводниковый прибор. Чаще всего в справочниках указывается только то значение напряжения открытого динистора U откр, которое возникает тогда, когда через него протекает максимально допустимый постоянный ток I откр. макс..

Для того чтобы привести динистор в открытое состояние требуется такое напряжение его включения, которое составляет несколько сотен вольт. До тех пор, пока через этот прибор протекает ток, величина которого не меньше, чем ток удержания I уд., он находится в открытом состоянии. Чтобы перевести его в состояние закрытое, надо или произвести полное отключение, или хотя бы уменьшить напряжение внешнего источника до величины 1 В.

Трехэлектродные тиристоры ( тринисторы )

От динистра тринистор с точки зрения своей конструкции отличается только тем, что у него есть еще один, третий вывод, который выведен от одной из средних областей. Он является управляющим, и именно благодаря его наличию прибор можно открывать даже тогда, когда значение напряжения меньше, чем U вкл. и даже U пр.зкр.макс.. Чтобы это сделать, нужно всего лишь пропустить открывающий ток I у.от. через управляющий электрод. Чем большее значение этого тока, тем меньше величина напряжения U вкл., при котором тринистор отпирается.

Трехэлектродный тиристор ( тринистор )

Если в качестве нагрузки в анодную цепь тринистора включено активное сопротивление (лампа накаливания, резистор, паяльник и т.п.), то следующий от анода к катоду основной ток растет очень быстро, практически мгновенно. Для того чтобы открыть тринистор, достаточно подать на управляющий электрод очень короткий импульс (несколько микросекунд). Стоит отметить, что положительный импульс подаётся если управляющий электрод присоединен к р-базе, а отрицательный импульс если соединение планируется с n-базой.

Чтобы перевести тринистор в закрытое состояние из состояния открытого, то нужно всего лишь значение основного тока сделать меньше, чем I уд. . Чаще всего в цепях, где протекает постоянный ток, это делается краткосрочным пропусканием через прибор обратного тока (его значение должно быть больше, чем значение тока основного). Чтобы это сделать, применяют специализированное коммутационное устройство.

Те тринисторы, которые функционируют в цепях переменного тока, автоматически запираются тогда, когда полуволна основного тока завершается. Именно этим объясняется то обстоятельство, что тринисторы весьма широко используются для того, чтобы управлять электродвигателями переменного тока, в импульсных схемах, инверторах, выпрямителях, различных устройствах автоматики и т.п.

Что касается значений напряжения и тока цепи управления, то они совсем невелики, а вот значение основного тока порой достигает сотен ампер, а основного напряжения – нескольких тысяч вольт. По этой причине у тринисторов такой показатель, как коэффициент усиления по мощности, может достигать 104 – 105.

Симметричные тиристоры ( симисторы )

И динисторы, и тринисторы отличаются тем, что способны пропускать основной рабочий ток только в одном направлении. Если по каким-либо причинам это естественно ограничение необходимо обойти, то применяется два тиристора, которые включаются по встречно-параллельной схеме. Есть, однако, и более простое решение, заключающееся в том, что используются полупроводниковые ключи вида p—n—p—n—p, то есть двусторонние.

Симметричный тиристор ( симистор )

Их в электронике принято именовать симисторами, симметричными тиристорами или триаками. Полупроводниковая структура этих приборов – пятислойная, на обратной и прямой ветвях вольтамперной характеристики они обладают отрицательным сопротивлением. Для того чтобы открыть симистор, надо на управляющий электрод подать соответствующий сигнал, а чтобы закрыть – изменить полярность подключения или между силовыми электродами снять разность потенциалов.

РАЗНИЦА МЕЖДУ IGBT И ТИРИСТОРОМ | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ — ТЕХНОЛОГИЯ

IGBT против тиристора Тиристор и IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) — это два типа полупроводниковых устройств с тремя выводами, и оба они используются для управления токами. Оба у

IGBT против тиристора

Тиристор и IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) — это два типа полупроводниковых устройств с тремя выводами, и оба они используются для управления токами. Оба устройства имеют управляющий терминал, называемый «шлюз», но имеют разные принципы работы.

Тиристор

Тиристор состоит из четырех чередующихся полупроводниковых слоев (в форме P-N-P-N), следовательно, состоит из трех PN-переходов. При анализе это рассматривается как пара тесно связанных транзисторов (один PNP, а другой в конфигурации NPN). Самые внешние полупроводниковые слои P- и N-типа называются анодом и катодом соответственно. Электрод, соединенный с внутренним полупроводниковым слоем P-типа, известен как «затвор».

Во время работы тиристор действует как проводящий, когда на затвор подается импульс. Он имеет три режима работы, известные как «режим обратной блокировки», «режим прямой блокировки» и «режим прямой проводимости». Как только затвор запускается импульсом, тиристор переходит в «режим прямой проводимости» и продолжает проводить до тех пор, пока прямой ток не станет меньше порогового «тока удержания».

Тиристоры — это силовые устройства, и в большинстве случаев они используются в приложениях, где задействованы высокие токи и напряжения. Чаще всего тиристоры используются для управления переменным током.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)

IGBT — это полупроводниковое устройство с тремя выводами, известными как «эмиттер», «коллектор» и «затвор». Это тип транзистора, который может обрабатывать большую мощность и имеет более высокую скорость переключения, что делает его высокоэффективным. IGBT был представлен на рынке в 1980-х годах.

IGBT объединяет в себе функции MOSFET и биполярного переходного транзистора (BJT). Он управляется затвором, как MOSFET, и имеет характеристики напряжения тока, как у BJT. Следовательно, он обладает преимуществами как способности выдерживать высокие токи, так и простоты управления. Модули IGBT (состоящие из ряда устройств) выдерживают киловатты мощности.

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Содержание статьи

• Тиристор и симистор
• Основные характеристики
• Принцип работы тиристора и симистора
• Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Определение

Тиристор (тринистор) — это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый — значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор — двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

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)

Принцип работы

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.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление — тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами — схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени — достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках «zero crossing detector circuit» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Алексей Бартош

Подписывайтесь на наш Телеграм-канал чтобы знать больше https://t.me/ieport_new

Читайте также: Носледние новости России и мира сегодня.

Симисторы

Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 12-08-2020

Вопрос стабильного электропитания будет актуален всегда, так как факторов, влияющих на сетевое напряжение, довольно много. Часть из них является виной человека, а часть — результатом стечения обстоятельств по независящим ни от кого причинам. И не важно, живете ли Вы в квартире или на даче, сеть постоянно будет подвергаться перегрузкам, неблагоприятным метеорологическим условиям и многим другим негативным воздействиям. Какой бы ни была причина сетевых колебаний, их результат неизменен: некорректная работа оборудования или его выход из строя.

Лучше всего действовать превентивно и обеспечить защиту своих электроприборов, не дожидаясь неудачного стечения обстоятельств, из-за которых оборудование сгорит. Оптимальный вариант сделать это — установить стабилизатор напряжения. В бытовой сфере фигурирует три основных типа стабилизаторов: релейные, электронные и сервоприводные. Последние (их еще называют электромеханическими) не особо популярны из-за некоторых компромиссных моментов в работе, поэтому чаще всего пользователи обращают внимание на релейные и электронные (симисторные/тиристорные).

Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный? Все зависит от того, чего конкретно Вы хотите от стабилизатора. Попробуем разобраться, как работают данные типы стабилизаторов и какой из них выбрать.

Принцип работы ступенчатого стабилизатора

Как симисторный, так и релейный стабилизатор имеют схожий принцип работы, основанный на коммутации ступеней стабилизации. Ступень стабилизации можно представить как вывод автотрансформатора. Эти выводы находятся в разных частях обмотки и, соответственно, соответствуют разным коэффициентам трансформации. Представим ситуацию: на входе напряжение поднялось до 250В. Чтобы получить искомое значение 220В, надо найти вывод, коэффициент трансформации которого будет несколько ниже единицы. Так мы понизим напряжение до значения, близкого к 220В. И чем больше у трансформатора ступеней (выводов), тем меньше шаг регулировки между двумя ступенями и, как следствие, меньше отклонение от искомого значения 220В.

Таким образом, принцип работы ступенчатого стабилизатора заключается в том, чтобы своевременно фиксировать отклонения на входе и подбирать ту ступень стабилизации, при которой выход будет ближе всего к номинальному значению. За весь этот процесс отвечает автоматика стабилизатора, которая нас не сильно интересует в данном контексте. Куда важнее, посредством чего осуществляется подключение (коммутация) ступени. Тут у стабилизаторов напряжения релейного и симисторного типа начинаются различия. И об этих отличиях говорит само название. В релейном стабилизаторе напряжения коммутация ступеней осуществляется посредством электромагнитных реле, когда как симисторный аналог выполняет эту задачу при помощи полупроводниковых ключей — симисторов.

Чем отличаются релейные и симисторные стабилизаторы

Выше мы уже упомянули основное отличие электронного стабилизатора от релейного. Пройдемся по преимуществам и недостаткам того или иного решения:

• Долговечность. Электромагнитные реле состоят из подвижных контактов и якоря, который их перемещает, притягиваясь к намагниченной катушке. Любые подвижные элементы снижают надежность конструкции. К тому же, при каждой коммутации контакта реле возникает искра, приводящая к постепенному подгоранию контакта. Нагар — это одна из самых распространенных причин выхода реле из строя. Ресурс реле при максимальной нагрузке обычно составляет около 100 тыс коммутаций. Полупроводниковые ключи подобными проблемами не страдают и имеют неограниченный срок службы.
• Шум. Нередко стабилизаторы напряжения устанавливаются в жилом помещении, в связи с чем одним из важных критериев может считаться бесшумность работы. Релейные стабилизаторы бесшумными быть просто не могут даже при наличии пассивной системы охлаждения. Каждое переключение ступени стабилизации будет сопровождаться легким щелчком, сравнимым с авторучкой, звук которой несколько приглушен корпусом прибора. Симисторы и тиристоры, ожидаемо, никакие звуковые эффекты не производят.
• Скорость. Как симисторы, так и реле срабатывают при подаче управляющего сигнала постоянного тока. Временем замыкания тиристора фактически можно пренебречь, посему скорость реакции электронных стабилизаторов обычно оценивается в пределах 20 миллисекунд. Причем, в эти 20 миллисекунд входит время на фиксацию входных колебаний и обработку информации. В случае с реле определенное время тратится на перемещение якоря. Этот процесс очень быстрый, для глаза практически мгновенный, но на деле время реакции релейных стабилизаторов может достигать 100 миллисекунд (0,1с). Однако это время все равно считается очень быстрым и безопасным, особенно на фоне электромеханических аналогов.
• Цена. Пожалуй, это единственное преимущество релейных ключей перед полупроводниковыми. Стоимость одного реле во много раз ниже стоимости одного симистора. И чем выше мощность, тем больше эта разница.

Какой стабилизатор купить

И все же, какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный? Если смотреть на характеристики, то симисторный стабилизатор по всем параметрам лучше. Но лучшим считается не тот стабилизатор, чьи характеристики превосходят, а тот, который за минимальную цену эффективно выполняет поставленную перед ним задачу.

Попробуем перефразировать сказанное выше на конкретном примере. Вы собираетесь защитить газовый котел, который установлен в отдельном помещении. Смысла переплачивать за симисторный стабилизатор не много, так как щелчки реле беспокоить не будут, а сам котел назвать очень чувствительным к колебаниям нельзя — ему хватит и базовой защиты. Другое дело, когда требуется защитить высокоточную чувствительную технику. Тогда лучше выбрать симисторный стабилизатор с большим количеством ступеней (релейные стабилизаторы обычно не отличаются большим количеством ступеней, чтобы снизить количество коммутаций при слабых сетевых колебаниях). В бытовой сфере симисторный стабилизатор может также пригодиться в случае его установки в жилом помещении.

Если Вы не знаете, какой стабилизатор подойдет именно в Вашем случае — проконсультируйтесь со специалистами.

Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный

5
из

5

на основе
1
оценок.

Тиристоры, Тринисторы, Симисторы | ElWiki

Введение

Тиристоры и симисторы — это ключевые полупроводниковые элементы, которые могут находиться в одном из двух устойчивых состояний — проводящем (открытом) и непроводящем (закрытом). Перевод из непроводящего в проводящее состояние осуществляется относительно слабым постоянным или импульсным сигналом.

Эти свойства обуславливают основное предназначение тиристоров и симисторов как ключевых элементов для коммутации токов в нагрузке. В отличие от контактных коммутаторов — электромеханических реле, пускателей и контакторов — тиристоры и симисторы осуществляют бесконтактную коммутацию тока в нагрузке со всеми вытекающими из этого положительными последствиями.

Тиристоры в открытом состоянии проводят ток только в одном направлении, симисторы — в двух. Таким образом, один симистор может заменить два встречно-параллельно включенных тиристора. Поэтому решения на симисторах представляются более экономичными.

Контактная и бесконтактная коммутация тока

Прежде чем переходить к рассмотрению принципов работы тиристоров и симисторов и их основных характеристик, сравним контактные (электромеханические реле, пускатели, контакторы) и бесконтактные (тиристоры и симисторы) способы коммутации тока, преимущества и недостатки каждого из них.

Ресурс, количество переключений

Количество переключений полупроводниковых коммутаторов практически неограниченно. Долговечность полупроводников определяется перепадами рабочих температур: количеством циклов и их амплитудой.

Реле, а тем более электромагнитные пускатели, имеют ограниченный ресурс переключений. Различают механический ресурс (механическую износостойкость в отсутствие тока через контакты), который у современных реле составляет 1-2 миллиона переключений, и коммутационную износостойкость при максимальной нагрузке, которая в 10-100 раз ниже. Для оценки укажем, что при непрерывной работе и периоде переключений 10 с, ресурс вырабатывается через 2 недели, при периоде переключений 5 мин — через 1 год. Отсюда сразу следует, что применение контактных коммутаторов оправдано только при редких коммутациях нагрузки (с периодов больше 10 мин).

Частота коммутации

Полупроводниковые коммутаторы допускают коммутацию нагрузки на каждом полупериоде сетевого напряжения.

Примечание: В специальных схемотехнических решениях, в которых применяется принудительное закрытие элементов, частота коммутации может быть еще выше.

У электромеханических устройств, помимо количества циклов переключений, есть и еще одно важное негативное свойство — низкая частота коммутаций цепи нагрузки. Она определяется и механическими свойствами реле и тем, что при возрастании частоты коммутаций реле начинает перегреваться. Выше отмечалось, что при необходимости осуществлять коммутацию электромеханическими устройствами с малыми периодами, срок службы этих устройств будет невелик.

Кроме того, механика — это движущиеся части. А движущиеся части всегда являются источником повышенного риска: истирание осей, увеличение люфта, общее расшатывание механизма вплоть до потери функциональности и т. д.

Искрообразование

Бесконтактные коммутаторы по определению не искрят.

Коммутация при помощи электромеханических устройств неизбежно сопровождается искрообразованием, которое, с одной стороны, приводит к обгоранию контактов и снижению ресурса, а с другой, вызывает сильные высокочастотные электромагнитные помехи, которые могут приводить к сбоям в работе измерительных и микропроцессорных приборов.

Электромагнитные помехи

Для того, чтобы не создавать электромагнитные помехи, возникающие при коммутации сильных токов (проводники с быстро меняющимся током работают как обычные антенны), желательно коммутацию производить в моменты времени, когда эти токи минимальны (в идеале равны нулю). Полупроводниковые коммутаторы, благодаря возможности управления моментом переключения, позволяют применять решения, в которых коммутация производится в моменты нулевого тока в сети.

Контактная коммутация, как правило, осуществляется в произвольные моменты времени, а значит, и в моменты максимальных значений токов. Соответственно, контактная коммутация сопровождается сильными электромагнитными помехами. В результате устойчивость работы контрольно-измерительных систем снижается.

Потери на коммутирующем элементе

Падение напряжения на открытом симисторе составляет 1-2 В и мало зависит от протекающего тока. Как следствие, на открытом симисторе выделяется относительно большая мощность. Например, при токе 40 А на симисторе выделяется 40-80 Вт тепла, которые необходимо отвести. Для этого применяются радиаторы. Это обстоятельство является самым серьёзным недостатком бесконтактных коммутаторов, так как требует дополнительное место для радиатора и удорожает решение.

На контактах реле и пускателей также выделяется определенная мощность, но она меньше, чем у симисторов. Однако, следует иметь в виду, что по мере обгорания контактов выделяемое тепло возрастает. Для борьбы с этим явлением требуется регулярная зачистка контактов или замена всего устройства. Всё это приводит к росту эксплуатационных расходов. Кроме того, необходимо учитывать выделение тепла за счёт прохождения тока через обмотку во включенном состоянии коммутатора.

Экономические соображения

Рассматривая целесообразность применения контактного или бесконтактного способа коммутации, необходимо, помимо сугубо технических преимуществ того или иного способа, учесть следующие экономические соображения.

С одной стороны, контактные коммутаторы, как правило, значительно дешевле бесконтактных устройств, особенно в совокупности с радиаторами.

С другой стороны, ресурс бесконтактных коммутаторов практически неограничен, обслуживание устройств не требуется. Контактные коммутаторы имеют ограниченный ресурс, требуют проведения регламентных работ и регулярной замены в течение срока службы. Как следствие, эксплуатационные расходы растут, а надёжность систем, в которых применяются контактные коммутаторы с малыми периодами переключения, снижается.

Принцип работы

Тиристоры и симисторы относятся к семейству полупроводниковых приборов, свойства которых определяются наличием в полупроводниковой пластине смежных слоёв с разными типами проводимости.

Как отмечалось выше, упрощенно симистор представляет собой два тиристора, подключенных параллельно навстречу друг другу. Поэтому для простоты принцип действия поясним на примере тиристора. Каждый тиристор ? это прибор с четырёхслойной структурой p-n-p-n. Схематически тиристор обозначен на рис. 1.

Рис. 1

Крайняя область p-структуры, к которой подключается положительный полюс источника напряжения, называется анодом (А), крайняя область n-типа, к которой подключается отрицательный полюс источника — катодом (К). Вывод от внутренней области — p-управляющим электродом.

На рис. 2 изображена модель тиристора в виде схемы с двумя транзисторами с различными типами проводимости. База и коллектор транзистора VT1 соединяются соответственно с коллектором и базой транзистора VT2. В результате, база каждого транзистора питается коллекторным током другого транзистора. В схеме образуется цепь положительной обратной связи.

Рис. 2

Если ток Iу через управляющий электрод отсутствует, то оба транзистора закрыты и ток через нагрузку не течёт — тиристор закрыт. Если подать ток Iу больше определенного уровня, то в схеме за счёт положительной обратной связи начинается лавинообразный процесс и оба транзистора открываются — тиристор открывается и остаётся в этом стабильном состоянии, даже если ток Iу больше не подавать.

Таким образом, тиристором можно управлять как постоянным током, так и импульсным. Для того, чтобы тиристор перевести в непроводящее состояние, необходимо снизить ток через него до такого уровня, при котором обратная связь не может больше удерживать схему в стабильном открытом состоянии. Это так называемый ток удержания.

Вольт-амперные характеристики тиристора и симистора

Сначала рассмотрим типовую вольт-амперную характеристику (ВАХ) тиристора, изображенную на рис. 3.

Рис. 3

По горизонтальной оси отложено напряжение между анодом и катодом, а по вертикальной ? протекающий через прибор ток.

Изменяемым параметром семейства характеристик является значение тока Iу в цепи управляющего электрода.

На ВАХ тиристора можно выделить четыре характерных участка, отмеченных на рис. 3 латинскими буквами ABCDE. Дополнительно на рис. 3 показаны нагрузочные прямые I, II, III для различных напряжений сети.

Участок AB соответствует обратной характеристике, когда к аноду тиристора приложено отрицательное напряжение относительно катода. При разомкнутой цепи управления или отсутствии в ней тока (Iу=0) обратная характеристика тиристора аналогична обратной ВАХ полупроводникового диода. В рабочем диапазоне напряжений UЗС от 0 до максимального рабочего, называемого обратным повторяющимся напряжением Uповт, обр max, через прибор протекает очень малый, порядка долей миллиампера, ток (рабочая точка 1).

Прямая ветвь тиристора изображена в первом квадранте системы координат. Она соответствует такой полярности напряжения, когда к аноду приложено положительное относительно катода напряжение.

На отрезке BC вплоть до напряжения переключения Uповт, Пр max тиристор с нулевым управляющим током закрыт и ток через него не превышает 5-15 мА (рабочая точка 2). Переход в открытое состояние (в рабочую точку 3 на участке DE) возможен двумя способами. Первый способ — повышение напряжения на тиристоре, так что рабочая точка доходит до точки С. В этом случае рабочая точка скачкообразно переходит на участок DE. Такой режим включения тиристора применяется редко. Традиционным способом открытия тиристора является подача управляющего тока. В результате кривая BCD на ВАХ спрямляется и рабочая точка также попадает на участок DE, соответствующий открытому состоянию тиристора.

Семейство вольт-амперных характеристик при разных управляющих токах показывает, что при различных напряжениях на тиристоре требуется подача различных токов управления для включения тиристора: малые управляющие токи при больших напряжениях и большие токи при малых напряжениях. При управляющем токе, равном IУЗ, прямая ветвь ВАХ тиристора также совпадает с ВАХ полупроводникового диода.

Отметим, что участок DC характеризует неустойчивое состояние тиристора. Эта область носит название участка с отрицательным электрическим сопротивлением. Из него тиристор всегда переходит в открытое состояние с низким электрическим сопротивлением (на участок DE).

Рабочий участок DE соответствует открытому состоянию симистора и характеризуется малым падением напряжения на приборе Uос при большом токе Ioс.

Эта область характеристики аналогична прямой ветви характеристики полупроводникового диода. Напряжение Uос в зависимости от свойств полупроводниковой структуры равно 1-2 В и слабо зависит от величины протекающего тока Ioс. На переходе тиристора выделяется мощность, которую можно оценить величиной (1…2) Ioс. После падения тока, проходящего через тиристор, ниже значения тока удержания Iуд, тиристор закрывается.

Собственно, в этом и заключается самое полезное свойство тиристора, симистора и других приборов с отрицательным обратным сопротивлением: переключенные в состояние с малым сопротивлением, они остаются в этом состоянии сколь угодно долго, даже после снятия управляющего сигнала, вплоть до падения тока нагрузки ниже тока удержания. Это позволяет управлять симисторами и тиристорами короткими импульсами управляющего напряжения.

Вольт-амперная характеристика симистора очень похожа на ВАХ тиристора, но, поскольку для симистора не существует прямого и обратного направления включения, то кривая симметрична относительно центра координат. Каждая из половин этой кривой напоминает кривую включения тиристора в прямом направлении.

Одним из факторов, делающих симистор более удачным устройством для коммутации переменного тока, чем тиристор, является то, что прибор имеет одинаковые свойства при протекании по нему тока в любом из направлений. Как и тиристор, симистор выключается при токе через него, стремящемся к 0. Это снижает индукционные и другие наведённые токи и помехи в сети, вызываемые отключением питания при высоком напряжении.

Сигналы управления

Несмотря на то, что на тиристорах и симисторах могут присутствовать напряжения различной полярности, для этих полупроводниковых приборов предпочтительным является такая полярность управляющего напряжения, которая совпадает с полярностью напряжения на аноде.

Таким образом, для обеспечения гарантированной работоспособности и наибольшей эффективности, управляющий сигнал должен менять свою полярность на каждой полуволне переменного тока нагрузки. Соответственно, система управления симистором должна «уметь» менять полярность управляющего сигнала в зависимости от направления движения коммутируемого тока.

При формировании сигнала управления надо иметь виду, что он должен иметь некоторую конечную длительность, большую, чем tимп. мин.. Если сигнал управления короче, чем tимп. мин., то симистор может не успеть перейти в стабильное открытое состояние и вернуться в исходное закрытое состояние. Обычно tимп. принимают равным 50 мкс. Этого достаточно для включения большинства симисторов.

Основные параметры симисторов

Сразу заметим, что все характеристики симисторов сильно зависят от рабочей температуры p-n-p-n-структуры. Как правило, указываются два значения — при температуре 25-30 °С и на верхнем пределе рабочего диапазона. Значения параметров в промежуточных точках вычисляют по линейному закону. Для симисторных блоков производства КонтрАвт указываются значения параметров для 30 °С и 50 °С.

Сильное тепловыделение вызвано тем, что на полностью открытом симисторе в рабочем диапазоне всегда сохраняется падение напряжения около 1-2 В, независимо от тока нагрузки. На рис. 3 оно соответствует величине Uос. Таким образом, симистор всегда должен рассеивать мощность в окружающую среду. Как уже отмечалось, при токе нагрузки 40 А симистор должен рассеивать порядка 60-80 Вт, оставаясь при этом в рабочем диапазоне температур. Поэтому симистор, в отличие от реле и других электромеханических коммутационных устройств, немыслим без радиатора, тем большего, чем большую мощность он коммутирует.

Параметры открытого состояния

Тиристоры и симисторы в открытом состоянии характеризуются напряжением Uос, равным 1-2 В и практически независящим от тока открытого состояния.

Максимально допустимый действующий ток Iос, д характеризует коммутационную способность полупроводникового элемента. Максимально допустимый действующий ток Iос, д и ударный ток Iос, уд (короткодействующий импульс большой силы тока, действующий не более 20-50 мс) также зависят от температуры корпуса симистора. Следует отметить, что ударный ток Iос, уд может превышать максимально допустимый действующий ток Iос, д в несколько раз. Это обстоятельство следует учитывать при расчете различных схем защиты полупроводниковых устройств от короткого замыкания.

Еще один важный параметр — ток удержания Iуд — минимальный ток нагрузки, до которого симистор сохраняет своё открытое состояние. После падения тока нагрузки ниже этого значения симистор закроется.

Параметры закрытого состояния

В закрытом состоянии симистор не коммутирует нагрузку, пока напряжение на силовых электродах не превысит Uповт, пр. max (рис. 3). После превышения этого напряжения симистор переключается в открытое состояние. Этот параметр чрезвычайно важен при коммутации цепей с высокими помехами или индуктивными нагрузками. Например, при выключении симистором питания индуктивной нагрузки большой мощности в ней возникает ЭДС самоиндукции с высоким напряжением. Если это напряжение превысит Uповт, пр. max, то возможно неуправляемое открытие симистора. Поэтому такие цепи обычно шунтируют RC-цепочками, фильтрующими соответствующие выбросы.

Также важен параметр UЗС — синусоидальное «безопасное» напряжение, при котором самопроизвольное (Iу=0) включение невозможно.

Существует еще один случай самопроизвольного включения симистора в закрытом состоянии. Это может произойти, когда скорость возрастания коммутационного напряжения превысит некую критическую величину (dU/dt)ком. Этот нежелательный эффект обусловлен емкостным током в центральном переходе p-n-p-n структуры. При высоких скоростях нарастания тока на паразитной ёмкости p-n-перехода управляющего электрода успевает скапливаться заряд, достаточный для включения симистора.

Это явление следует учитывать при каскадном включении нескольких симисторов, используемом для повышения нагрузочной способности схемы. Если основной коммутирующий элемент является очень быстродействующим, то его выключение в цепях с индуктивностью может вызвать настолько быстрые изменения напряжения, которые в свою очередь вызывают ложные срабатывания маломощных управляющих симисторов. В результате схема «не может» выключиться даже при отсутствии сигнала управления.

Параметры управления

Отпирающий постоянный ток управления Iу, отп (на рис. 3 обозначен как I3) характеризует минимальное значение управляющего тока, при котором симистор полностью открывается.

Отпирающее постоянное напряжение управления Uу, от ? напряжение, формирующее Iу, отп, т. е. напряжение управления, при котором симистор гарантированно переходит в открытое состояние.

Неотпирающее постоянное напряжение управления Uу, Нот — напряжение, до которого симистор гарантированно находится в закрытом состоянии. Этот параметр чрезвычайно важен при использовании симистора в цепях с высоким уровнем помех. Если помеха превысит данный параметр, то симистор может открыться. Один из вариантов таких помех обсуждался выше — индуктивность в цепи.

Один из важнейших параметров — время включения (tвкл) — определяет интервал времени, в течение которого симистор переключается из закрытого состояния в полностью открытое при наличии отпирающего импульса управления (?Uу, отп). Фактически он определяет минимальную длительность сигнала управления, необходимую для гарантированного включения.

(dIос/dt)кр — критическая скорость нарастания тока в момент открытия симистора. Если в цепи скорость нарастания тока превышает максимально допустимую, то происходит эффект разрушения структуры. Он обусловлен тем, что физически управляющий электрод занимает значительно меньшую площадь на кристалле. При включении ток управления распределяется по кристаллу неравномерно и обеспечивает открытие не всей площади p-n-переходов под силовыми электродами. На низких скоростях возрастания тока p-n-переход успевает полностью открыться, а на высоких — сказывается собственное объёмное сопротивление и емкость p-n-переходов.

Тепловые параметры

TП(МАХ) и TП(МIN) — максимальная и минимальная температура перехода особенных пояснений не требуют. У современных приборов температура перехода может достигать 125 °С. Однако при работе на переходе выделяется большое количество тепла, которое необходимо отводить. Способность приборов отводить тепло характеризуется такими параметрами как тепловое сопротивление. Различают тепловое сопротивление контакта переход-корпус и тепловое сопротивление контакта корпус-охладитель.

RТ(П-К) — тепловое сопротивление контакта переход-корпус определяет способность симистора передавать тепло от полупроводника на свой корпус. Параметр RТ(П-К) — тепловое сопротивление контакта корпус-охладитель — определяет размеры и характеристики радиатора, требуемого на отвод тепла, выделяемого при коммутации заданной мощности.

В результате прибор, установленный на радиатор, допускает нормальную эксплуатацию при температурах значительно ниже, чем допустимая температура перехода. В частности, рабочая температура симисторных блоков производства КонтрАвт ограничена 50 °С.

В заключение приведем сравнительную таблицу с указанием основных характеристик, о которых шла речь в данной статье. Данные приведены для трёх широко применяемых симисторов, которые различаются допустимыми токами коммутации. Представленные сведения позволяют получить представления о характерных значениях параметров симисторов.

Технические характеристики
Табл. 1.

		TC112-10	TC132-40	TC152-160
I ос. д. (действующее значение тока в открытом состоянии, ток синусоидальный, температура корпуса 85 °С), А		10	40	160
Uзс (постоянное напряжение в закрытом состоянии, во всём допустимом диапазоне температур, синусоидальное напряжение), В, для классов приборов:
	2	200	200	200
	6	600	600	600
	12	1200	1200	1200
Iос, уд. (ударный ток в открытом состоянии, ток синусоидальный, одиночный импульс t=20 мс, температура перехода максимально допустимая), А		70	250	1200
(dIос/dt)кр (критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии, одиночный импульс t=20 мс, температура перехода максимально допустимая), А/мкс		20	63	63
Tп(max) (температура перехода максимально допустимая), °С		+110	+125	+125
Tп(min) (температура перехода минимально допустимая), °С		-60	-60	-40
Uос, и (импульсное напряжение в открытом состоянии, ток синусоидальный, одиночный импульс t=20 мс, температура перехода 25 °С), В, не более		1,65	1,85	1,65
Uос, и (пороговое напряжение в открытом состоянии, температура перехода максимальная), В, не более		1	1	1
Uу, от (отпирающее постоянное напряжение управления, ток управления постоянный, Uзс=12 В), В, не более:
	Tп=25 °С	3,5	4,0	3,0
	Tп=Tп(min)	6,0	7,8	6,0
Uу, нот (неотпирающее постоянное напряжение управления, ток управления постоянный, Uзс=0,67 Uзс, п), В, не менее		0,2	0,25	0,25
Iу, отп (отпирающий постоянный ток управления, Uзс=12 В), мА, не более:
	Tп=25 °С	75	200	150
	Tп=Tп(min)	230	550	400
Iзс, п (повторяющийся импульсный ток в закрытом состоянии, температура перехода максимально допустимая), мА, не более		1,5	5,0	15,0
Iуд (ток удержания, цепь управления разомкнута, Tп=25 °С, Uзс=12В), мА, не более		45	60	60
tвкл (время включения, Tп=25 °С, Uзс=100 В, Iос=Iос, д , форма импульса управления прямоугольная, длительность импульса 50 мкс), мкс, не более		9,0	12	12
tзд (время задержки, условия те же, что и для tвкл), мкс, не более		3,0	4,0	4,0
(dUзс/dt)ком (критическая скорость нарастания коммутационного напряжения в закрытом состоянии, ток синусоидальный, t=10 мс, Tп=Tп(max), Uзс=0,67 Uзс, п), В/мкс, для классов:
	2	4,0	4,0	4,0
	6	—	25,0	25,0
	8	—	—	100
RT(п-к) (тепловое сопротивление переход-корпус), °С/Вт, не более		1,55	0,52	0,2

Литература.

• Зи С. «Физика полупроводниковых приборов». — М.: Мир, 1984.
• Ю. А. Евсеев, С. С. Крылов. «Симисторы и их применение в бытовой электроаппаратуре», 1990.
• Замятин В. «Тиристоры. В помощь радиолюбителю: сборник.» Вып. 110.
• «Компоненты и технологии», 3 2004.

Источник:
SciTecLibrary.ru 27 мая 2008

Автор:
Алексей Костерин, к.т.н., директор ООО НПФ «КонтрАвт»
Алексей Дементьев, начальник сектора рекламы

Что такое симистор? Подробное описание структуры, принципа работы, ВАХ полупроводника

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) – это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый – значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор – двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

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)

Принцип работы

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.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление – тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ – система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами – схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Что это за устройство, его обозначение

Симистор — это симметричный тиристор. В англоговорящих странах используется название triak, встречается и у нас транслитерация этого названия — триак. Понять принцип его работы несложно, если знаете как работает тиристор. Если коротко, тиристор пропускает ток только в одном направлении. И в этом он похож на диод, но ток проходит только при появлении сигнала на управляющем выводе. То есть, ток проходит только при определенных условиях. Прекращается его «подача» при снижении силы тока ниже определенного значения или разрывом цепи (даже кратковременным). Так как симистор, по сути, двусторонний тиристор, при появлении управляющего сигнала он пропускает ток в обоих направлениях направления.

В открытом состоянии симистор проводит ток в обоих направлениях.

На схеме он изображается как два включенных навстречу друг на другу тиристора с общим управляющим выводом.

Внешний вид симистора и его обозначение на схемах

Симистор имеет три вывода: два силовых и один управляющий. Через силовые выводы можно пропускать ток высокого напряжение, на управляющий подаются низковольтные сигналы. Пока на управляющем выводе не появится потенциал, ток не будет протекать ни в одном направлении.

Полупроводниковая структура симистора

Структура симистора состоит из пластины, состоящей из чередующихся слоев с электропроводностями p- и n- типа и из контактов электродов основного и управляющего действия.

. Всего в структуре полупроводника содержится пять слоев p- и n-типа. Область между слоями называется p-n-переходом, который обладает нелинейной ВАХ с небольшим сопротивлением в обратном направлении, где минус – это n-слой, а плюс – p-слой и высокое значение сопротивления в обратном направлении. Пробой p-n-перехода происходит при напряжении равном несколько тысяч вольт.

Во время включения симистора в прямом направлении в работу вступает правая половина структуры. Левая область структуры выключена, она считается для тока, с обладанием очень высоким сопротивлением. Характеристики симистора динамического и статического плана при его действии в прямом направлении, при поступлении положительного управляющего сигнала соответствуют аналогичным характеристикам тиристора, работающего в прямом направлении.

Рис. №4. Структура симистора, включенного в обратном направлении. По этой схеме к СЭУ прилагается напряжение со знаком плюс, относительно СЭ, а p—n-переходы j2 и j4 подключаются в прямом, а p—n-переходы j1 и j3 – в обратную сторону. Благодаря этому структура может рассматриваться, как структура тиристора, подключенная в обратном направлении, не принимающая участие в работе по пропусканию тока. В этом случае действие прибора определяется при помощи левой части структуры и представляет собой обратно ориентированную p—n—p—n структуру с добавочным пятым слоем n0 , который граничит со слоем p1.

Где используется и как выглядит

Чаще всего симистор используется для коммутации в цепях переменного тока (подачи питания на нагрузку). Это удобно, так как при помощи напряжения малого номинала можно управлять высоковольтным питанием. В некоторых схемах ставят симистор вместо обычного электромеханического реле. Плюс очевиден — нет физического контакта, что делает включение питания более надежным. Второе достоинство — относительно невысокая цена. И это при значительном времени наработки и высокой надежности схемы.

Минусы тоже есть. Приборы могут сильно нагреваться под нагрузкой, поэтому необходимо обеспечить отвод тепла. Мощные симисторы (называют обычно «силовые») монтируются на радиаторы. Еще один минус — напряжение на выходе симистора пилообразное. То есть подключаться может только нагрузка, которая не предъявляет высоких требований к качеству электропитания. Если нужна синусоида, такой способ коммутации не подходит.

Заменить симистор можно двумя тиристорами. Но надо правильно подобрать их по параметрам, да и схему управления придется переделывать — в таком варианте управляющих вывода два

По внешнему виду отличить тиристор и симистор нереально. Даже маркировка может быть похожей — с буквой «К». Но есть и серии, у которых название начинается с «ТС», что означает «тиристор симметричный». Если говорить о цоколевке, то это то, что отличает тиристор от симистора. У тиристора есть анод, катод и управляющий вывод. У симистора названия «анод» и «катод» неприменимы, так как вывод может быть и катодом, и анодом. Так что их обычно называют просто «силовой вывод» и добавляют к нему цифру. Тот который левее — это первый, который правее — второй. Управляющий электрод может называться затвором (от английского слова Gate, которым обозначается этот вывод).

Особенности

Чтобы иметь полное представление о симметричных тринисторах, необходимо рассказать про их сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие факторы:

• относительно невысокая стоимость приборов;
• длительный срок эксплуатации;
• отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

В число недостатков приборов входят следующие особенности:

• Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.

Симистор с креплением под радиатор

• Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
• Не поддерживаются высокие частоты переключения.

По последним двум пунктам необходимо дать небольшое пояснение. В случае высокой скорости коммутации велика вероятность самопроизвольной активации устройства. Помеха в виде броска напряжения также может привести к этому результату. В качестве защиты от помех рекомендуется шунтировать прибор RC цепью.

Принцип работы симистора

Давайте разберем, как работает симистор на примере простой схемы, в которой переменное напряжение подается на нагрузку через электронный ключ на базе этого элемента. В качестве нагрузки представим лампочку — так удобнее будет объяснять принцип работы.

Схема реле на симисторе (триаке)

В исходном положении прибор находится в запертом состоянии, ток не проходит, лампочка не горит. При замыкании ключа SW1 питание подается на на затвор G. Симистор переходит в открытое состояние, пропускает через себя ток, лампочка загорается. Поскольку схема работает от сети переменного напряжения, полярность на контактах симистора постоянно меняется. Вне зависимости от этого, лампочка горит, так как прибор пропускает ток в обоих направлениях.

При использовании в качестве питания источника переменного напряжения, ключ SW1 должен быть замкнуть все время, пока необходимо чтобы нагрузка была в работе. При размыкании контакта во время очередной смены полярности цепь разрывается, лампочка гаснет. Зажжется она снова только после замыкания ключа.

Если в той же схеме использовать источник постоянного тока, картина изменится. После того как ключ SW1 замкнется, симистор откроется, потечет ток, лампочка загорится. Дальше этот ключ может возвращаться в разомкнутое состояние. При этом цепь питания нагрузки (лампочки) не разрывается, так как симистор остается в открытом состоянии. Чтобы отключить питание, надо либо понизить ток ниже величины удержания (одна из технических характеристик), либо кратковременно разорвать цепь питания.

Использование симистора

Симистор представляется настолько гибким и универсальным устройством, что благодаря его свойству переключения в проводящее состояние запускаемым импульсом с положительным или отрицательным знаком, который не зависит от источника проявляющего свойства мгновенной полярности. По сути названия анод и катод для прибора не имеют большой актуальности.

1. Одно из популярных и простейших сфер использования симистора может считаться его применение в качестве твердотельного реле. Для него характерно малое значение пускового тока достаточного для нагрузки с большими токами. Функцию ключа в таком устройстве может играть геркон, или обладающее большой чувствительностью термореле и прочие контактные пары с током до 50мА, при этом величина тока нагрузки может ограничиваться исключительно показателями, на которые рассчитан симистор.

Рис.№5. Схема твердотельного реле с использованием симистора.

1. Не менее широко использование симистора в качестве регулятора интенсивности освещения и управления скоростью вращения электромотора. Схема построена на использовании запускающих элементов, которые устанавливаются RC-фазовращателем, такой элемент, как потенциометр регулирует интенсивность освещения, а резистор служит для ограничения тока нагрузки. Формирование импульсов выполняется с помощью динистора. После пробоя в динисторе, который происходит в результате разности потенциалов на конденсаторе, импульс разряда конденсатора, возникающий мгновенно включает симистор.

Рис. №6. Схема регулирования света с использованием симистора с фазовым управлением.

1. Управление мощностью в нагрузке с использованием в схеме добавочной RC-цепочки, что дает большой фазовый сдвиг, который облегчает задачу по управлению мощности.

Сигналы управления

Управляется симистор не напряжением, а током. Для открытия на затвор надо подать ток определенного уровня. В характеристиках указан минимальный ток открывания — вот это и есть нужная величина. Обычно ток открывания совсем небольшой. Например, для коммутации нагрузки на 25 А, подается управляющий сигнал порядка 2,5 мА. При этом, чем выше напряжение, подаваемое на затвор, тем быстрее открывается переход.

Схема подачи напряжения для управления симистором

Чтобы перевести симистор в открытое состояние, напряжение должно подаваться между затвором и условным катодом. Условным, потому что в разные моменты времени, катодом является то один силовой выход, то другой.

Полярность управляющего напряжения, как правило, должна быть либо отрицательной, либо должна совпадать с полярностью напряжения на условном аноде. Поэтому часто используется такой метод управления симистором, при котором сигнал на управляющий электрод подаётся с условного анода через токоограничительный резистор и выключатель. Управлять симистором часто удобно, задавая определённую силу тока управляющего электрода, достаточную для отпирания. Некоторые типы симисторов (так называемые четырёхквадрантные симисторы) могут отпираться сигналом любой полярности, хотя при этом может потребоваться больший управляющий ток (а именно, больший управляющий ток требуется в четвёртом квадранте, то есть когда напряжение на условном аноде имеет  отрицательную полярность, а на управляющем электроде —  положительную).

Как проверить симистор

Привычка проверять все элементы пред пайкой приходит с годами. Проверить симистор можно при помощи мультиметра и при помощи небольшой проверочной схемы с батарейкой и лампочкой. В любом случае надо сначала разобраться, как располагаются выводы на вашем приборе. Сделать это можно по цоколевке каждой конкретной серии. Для этого в поисковик забиваем маркировку, которая есть на корпусе. В некоторых случаях можно добавить «цоколевка». Если есть русскоязычные описания, будет несколько проще. Если на русском информации нет, придется искать в интернете. Заменяем слово «цоколевка» словом «datasheet». Иногда можно ввести русскими буквами «даташит». В переводе это «техническая спецификация». По имеющимся в описании таблицам и рисункам легко понять, где расположены силовые выходы (T1 и T2), а где затвор (G).

Пример цоколевки. Все можно понять и без знания языка

С мультиметром

Проверка мультиметром симистора основана на принципе его работы. Берем обычный мультиметр, ставим его в положение прозвонки. Силовые выходы между собой должны звониться в обоих направлениях. Прикасаемся щупами к выходам Т1 и Т2. На экране должны высвечиваться цифры. Это сопротивление перехода. Если поменять щупы местами, сопротивление может измениться, но ни обрыва, ни короткого быть не должно.

Проверяем мультиметром

Зато между затвором и силовыми выходами должен быть «обрыв» (бесконечно большое сопротивление). То есть, «звониться» они не должны при любом расположении щупов. Проверив сопротивление между разными выводами, можно сделать вод о работоспособности симистора.

С лампочкой и батарейкой

Для проверки симистора без мультиметра придется собрать простенькую проверочную схему с питанием от девятивольтовой батарейки «Крона». Нужны будут три провода длиной около 20 см. Провода желательно гибкие, многожильные. Проще, если они будут разных цветов. Лучше всего красный, синий и любой другой. Пусть будет желтый. Синий разрезаем пополам, припаиваем лампочку накаливания на 9 В (или смотрите по напряжению, которое выдает ваша батарейка). Один кусок провода на резьбу, другой — на центральный вывод с нижней части цоколя. Чтобы работать было удобнее, на каждый провод лучше припаять «крокодилы» — пружинные зажимы.

Как проверить симистор без мультиметра

Собираем схему. Подключаем провода в таком порядке:

• Красный одним концом на плюс кроны, вторым — на вывод Т1.
• Синий — на минус кроны и на Т2.
• Желтый провод одним краем цепляем к затвору G.

После того как собрали схему, лампочка не должна гореть. Если она горит, симистор пробит. Если не горит, проверяем дальше. Свободным концом желтого провода кратковременно прикасаемся к Т2. Лампочка должна загореться. Это значит, что симметричный тиристор открылся. Чтобы его закрыть, надо коснуться проводом вывода Т1. Если все работает, прибор исправен.

Как проверить работоспособность симистора?

В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:

1. Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
2. Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

1. Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
2. Устанавливаем кратность на омметре х1.
3. Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
4. Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
5. Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.

Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).

Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.

Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.

Схема простого тестера для симисторов

Обозначения:

• Резистор R1 – 51 Ом.
• Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
• Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
• Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

1. Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
2. Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
3. Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
4. Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
5. Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.

Схема для проверки тиристоров и симисторов

Обозначения:

• Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
• Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
• Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

1. Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
2. Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
3. Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
4. Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

• Выполняем пункты 1-4.
• Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).

Как избежать ложных срабатываний

Так как для срабатывания симистора достаточно небольшого потенциала, возможны ложные срабатывания. В некоторых случаях они не страшны, но могут привести и к поломке. Поэтому лучше заранее принять меры. Есть несколько способов уменьшить вероятность ложных включений:

• Уменьшить длину линии к затвору, соединять цепь управления — затвор и Т1 — напрямую. Если это невозможно, использовать экранированный кабель или витую пару.
• Снизить чувствительность затвора. Для этого параллельно ставят сопротивление (до 1 кОм).

  Практически во всех схемах с симисторами в цепи затвора есть резистор, уменьшающий чувствительность прибора

• Использовать триаки с высокой шумовой устойчивостью. В маркировке у них добавлена буква «Н», от «нечувствительный». Называют их «симисторы ряда «Н». Отличаются они тем, что минимальный ток перехода у них намного выше. Например, симистор BT139-600H имеет ток перехода IGT min =10mA.

Как уже говорили, симистор управляется током. Это дает возможность подключать его напрямую к выходам микросхем. Есть одно ограничение — ток не должен превышать максимально допустимый. Обычно это 25 мА.

Особенности монтажа

Так же как и тиристоры, симисторы при работе греются, поэтому при сборке необходимо обеспечивать отвод тепла. Если нагрузка маломощная или питание импульсное (кратковременное подключение на промежуток менее 1 сек) допускается монтаж без радиатора. В остальных случаях необходимо обеспечить качественный контакт с охлаждающим устройством.

Есть три способа фиксации симистора на радиаторе: клепка, на винте и на зажиме. Первый вариант при самостоятельном монтаже не рекомендуется, так как существует высокая вероятность повреждения корпуса. Наиболее простой способ монтажа в домашних условиях — винтовой.

Порядок монтажа симистора

Перед тем, как начинают монтаж, осматривают корпус прибора и радиатора (охладителя) на предмет царапин и сколов. Их быть не должно. Затем поверхность протирают от загрязнений чистой ветошью, обезжиривают, накладывают термопасту. После чего вставляют в отверстие с резьбой в радиаторе и зажимают шайбу. Крутящий момент должен быть 0.55Nm- 0.8Nm. То есть, необходимо обеспечить должный контакт, но перетягивать тоже нельзя, так как есть риск повредить корпус.

Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки на симисторе

Обратите внимание, что монтаж симистора производится до пайки. Это снижает механическую нагрузку на отводы прибора. И еще: при установке следите за тем, чтобы корпус плотно прижимался к охладителю.

В чем разница между DIAC и TRIAC?

Основные различия между DIAC и TRIAC

Регулирование и контроль мощности, подаваемой на нагрузку, очень важны для сокращения потерь энергии и эффективного использования энергии. Электрика и электроника играют важную роль в этом благодаря использованию полупроводниковых устройств. DIAC и TRIAC — это полупроводниковые устройства, используемые для регулирования такой мощности, подаваемой на нагрузку.

Эти полупроводниковые устройства используются для управления мощностью переменного тока, подаваемой на нагрузку, например, для управления скоростью двигателей, используемых в любых приложениях.Полупроводниковые устройства, такие как SCR, DIAC, TRIAC и другие компоненты семейства тиристоров, имеющие компактные размеры и небольшие размеры, используются благодаря точному управлению мощностью и высокой эффективности.

Чтобы лучше понять DIAC и TRIAC, мы должны изучить SCR, поскольку они являются модифицированной версией SCR.

СКР

SCR или Кремниевый управляемый выпрямитель представляет собой полупроводниковый компонент, принадлежащий к семейству тиристоров.Это четырехслойное устройство, состоящее из чередующихся P и N-слоев PNPN. Есть 3 PN соединения. Это однонаправленный управляемый переключатель, используемый для выпрямления и регулирования переменного тока.

Имеет 3 вывода: анод (A), катод (C) и затвор (G). Анод и катод являются основными клеммами, используемыми для проведения тока, в то время как клемма затвора является управляющей клеммой, используемой для запуска или запуска SCR.

Вывод анода соединяется с самым внешним P-слоем, а вывод катода соединяется с самым внешним N-слоем.В то время как вывод затвора связан со средним P-слоем.

SCR работает в трех режимах: режим прямой блокировки, режим прямой проводимости и режим обратной блокировки. В режиме прямой блокировки тиристор подключается с прямым смещением без запускающего импульса на затворе. В этом режиме SCR не проводит.

В режиме обратной блокировки тиристор подключается с обратным смещением, как показано на рис. (c). В этом режиме тринистор не проводит, даже если есть стробирующий сигнал.

В режиме прямой проводимости тиристор подключается с прямым смещением, как показано на рис. (b), и запускается подачей запускающего импульса на его клемму затвора.Прямая проводимость также возникает, если напряжение превышает напряжение пробоя.

Работа SCR очень проста. Когда анод подключен к более высокому напряжению, чем катод, два PN-перехода на концах смещаются в прямом направлении, а средний переход находится в обратном смещении. Обратный переход не пропускает ток. Импульс положительного напряжения на затворе запускает SCR в проводимость, переключая средний переход в прямое соединение.

Когда SCR находится в режиме прямой проводимости, удаление стробирующего импульса не выключит его.Но напряжение между анодом и катодом должно быть снижено, чтобы ток упал ниже предела «удерживающего тока».

Тиристор однонаправленный переключатель, пропускающий ток только в одном направлении. Он может пропустить только полуволну переменного тока. он не может проводить ток в обратном направлении. Он запускается подачей только положительного импульса затвора.

Ключевые моменты SCR

• SCR расшифровывается как Silicon Controlled Rectifier

.

• Однонаправленный управляемый переключатель
• Имеет 4 чередующихся слоя
• Имеет 3 соединения PN
• Имеет 3 контакта анод, катод и затвор
• Имеет 3 режима работы: блокировка в прямом направлении, блокировка в прямом направлении и блокировка в обратном направлении.
• В режиме прямой блокировки он не проводит ток даже при прямом смещении (анодное напряжение выше катодного)
• Подача на затвор только положительного импульса напряжения запускает SCR в режиме прямой проводимости.
• В режиме обратной блокировки напряжение на катоде выше, чем на аноде, и тиристор не проводит ток.
• Не останавливает проводимость при снятии стробирующего импульса.
• Чтобы остановить проводимость, ток должен быть меньше предельного тока удержания.
• Это фиксирующее устройство, учитывая, что протекающий ток не опускается ниже предела фиксирующего тока.

ДИАК

DIAC — это аббревиатура, расшифровывающаяся как «диод для переменного тока». Как следует из названия, это диод для проводимости переменного тока. Это двунаправленный полупроводниковый неуправляемый переключатель, способный проводить ток в обоих направлениях. Он начинает проводить, когда приложенное напряжение превышает напряжение отключения V _BO .Основная функция DIAC — помощь в активации TRIAC для выполнения симметричного переключения.

Двухвыводное устройство, состоящее из комбинации двух встречно-параллельных тиристоров без затворных выводов. Два терминала DIAC называются Основной терминал 1 (MT1) и Основной терминал 2 (MT2). DIAC сконструирован таким образом, что он симметричен с обеих сторон и имеет равные области.

DIAC подобен диоду, который включается, когда приложенное напряжение превышает определенный предел, за исключением того, что он может включаться в обоих направлениях.Он не проводит ток в любом направлении, когда напряжение ниже перенапряжения отключения V _BO , которое в большинстве случаев составляет 30 В. Как только напряжение превышает V _BO , DIAC включается, и напряжение на DIAC падает до 5 вольт.

Ключевые моменты DIAC

• DIAC означает диод для переменного тока.
• Это двунаправленный неуправляемый переключатель.
• Имеет 2 клеммы.
• Его клеммы называются основной клеммой 1 и основной клеммой 2.
• Нет управляющего входа.
• Включается для обоих направлений протекания тока.
• Включается, когда приложенное напряжение превышает напряжение отключения.
• Он не может блокировать более высокие напряжения в любом направлении.
• Он останавливает проводимость только тогда, когда напряжение становится очень низким, намного ниже напряжения отключения, или ток падает ниже предельного тока удержания.
• Имеет симметричную структуру.
• Имеет симметричное срабатывание для обеих половин волны переменного тока или тока, протекающего в обоих направлениях. таким образом, гармоники не образуются.
• Имеет очень низкую мощность.
• В основном используется для запуска TRIAC из-за его симметричного отклика.

Похожие сообщения:

Триак

TRIAC расшифровывается как «Триод для переменного тока». Это полупроводниковый переключатель, который может работать в обоих направлениях. Он выполнен из комбинации двух тринисторов в встречно-параллельной конфигурации. Симистор используется для регулирования мощности в цепях переменного тока и может регулировать обе половины цикла переменного тока.

Так как он состоит из двух встречно-параллельных SCR, он имеет 4 уровня и три контакта: главный вывод 1 (MT1), главный вывод 2 (MT2) и вентиль. Нет анода и катода, потому что он может проводить в обоих направлениях. Терминал затвора подключен к обеим областям P и N каждого SCR.

TRIAC может запускаться положительным или отрицательным импульсом затвора. Но, как правило, положительный импульс используется для работы в квадранте 1^—, а отрицательный импульс используется для работы в квадранте 3^-й . В квадранте 1   и ток, и напряжение на симисторе положительны, а в квадранте 3   оба отрицательны. Эти два квадранта подразумевают две половины волн переменного тока, положительную половину и отрицательную половину. Хотя есть небольшая разница в стрельбе из-за разных областей затвора (область P и N) в каждой половине.

Ключевые моменты TRIAC

• TRIAC означает триод для переменного тока.
• Двунаправленный управляемый переключатель.
• Имеет 3 клеммы.
• Его терминалы называются основной терминал 1, основной терминал 2 и терминал ворот.
• Изготовлен из комбинации двух тиристоров, соединенных встречно-параллельно.
• Ворота образованы P-областью одного и N-областью другого SCR.
• Шлюз используется для запуска TRAIC в обоих направлениях.
• Может запускаться как положительным, так и отрицательным импульсом затвора.
• Он работает даже при отсутствии стробирующего импульса.
• Отключается только при снижении тока ниже предельного тока удержания.
• Не работает, если нет стробирующего импульса в любом направлении.
• Имеет слегка несимметричную структуру из-за областей ворот.
• Из-за несимметричности имеет несимметричное срабатывание.
• Несимметричное срабатывание TRIAC создает гармоники в системе.
• Его стрельбу можно контролировать в диапазоне 0°-180° и 180°-360° угла стрельбы.
• Чтобы устранить эту несимметрию, DIAC используется для запуска TRIAC.
• Может блокировать очень высокое напряжение в обоих направлениях

Похожие сообщения:

Ключевые различия между DIAC и TRIAC

Триак

TRIAC

ДИАК	Триак
DIAC — это аббревиатура от «диод для переменного тока».	TRIAC — это аббревиатура от «Триод для переменного тока».
Это диод для переменного тока, который пропускает ток в обоих направлениях, когда приложенное напряжение превышает пороговое напряжение отключения.	Это двунаправленный SCR, проводящий в обоих направлениях, когда он запускается импульсом стробирования.
DIAC имеет 4 чередующихся слоя с равными областями.	изготовлен из 4 слоев чередующихся слоев.
Имеет 2 клеммы: основная клемма 1 (MT1) и основная клемма 2 (MT2).	Он имеет 3 терминала: основной терминал 1 (MT1) и основной терминал 2 (MT2) и шлюз.
Это неуправляемый двунаправленный переключатель.	Это управляемый двунаправленный переключатель.
Нет угла обстрела.	имеет угол включения от 0° до 180° для положительной половины и от 180° до 360° для отрицательной половины.
Изготавливается комбинацией двух тиристоров встречно-параллельно без затворной клеммы.	Состоит из комбинации двух тиристоров с общей клеммой затвора.
Имеет симметричную структуру, т.е. одинаковую структуру в обоих направлениях тока.	имеет слегка несимметричную структуру из-за разных областей затвора в обеих половинах.
Он не имеет управляющего входа или клеммы ворот.	Имеет отдельный управляющий вход, используемый для запуска TRAIC.
Не блокирует напряжение выше 30 вольт.	Может блокировать очень высокое напряжение в диапазоне от 600 до 1000 В.
Очень низкая мощность.	Он имеет очень высокую номинальную мощность в диапазоне 15 кВт.
Срабатывает при повышении напряжения выше напряжения отключения, обычно 30В.	Срабатывает при подаче положительного или отрицательного импульса напряжения.
DIAC обеспечивает очень симметричную реакцию при срабатывании.	TRIAC запускает несимметрично и требует DIAC, чтобы помочь ему в симметричном срабатывании.
DIAC имеет очень низкую номинальную мощность, поэтому он в основном используется для запуска TRIAC.	TRIAC используется для подачи регулируемой мощности на нагрузки переменного тока, управления скоростью вращения вентиляторов и двигателей, диммеров в лампах и светильниках и т. д.

Похожие сообщения:

Свойства и характеристики DIAC и TRIAC

Следующие различные свойства отличают DIAC и TRIAC, имеющие разные характеристики и области применения.

Структура

• DIAC представляет собой четырехслойное устройство, состоящее из чередующихся P- и N-слоев.
• Имеет симметричную структуру с равными областями.
• Изготовлен из встречно-параллельной комбинации двух тиристоров без затворной клеммы.

Симистор

• имеет 4 чередующихся полупроводниковых слоя.
• Изготовлен из встречно-параллельной комбинации двух тиристоров с общим выводом затвора.
• Терминал ворот соединен с P-областью одного SCR и N-областью другого SCR.
• Следовательно, одна половина симистора не идеально симметрична другой.

Клеммы

• DIAC имеет две клеммы: основная клемма 1 (MT1) и основная клемма 2 (MT2).
• TRIAC имеет три клеммы: основная клемма 1 (MT1), основная клемма 2 (MT2) и клемма шлюза.

Запуск

Запуск относится к включению устройства в состояние проводимости.

• DIAC переходит в состояние проводимости, когда напряжение между его выводами превышает напряжение отключения V _BO .
• TRIAC запускается в состояние проводимости путем подачи положительного или отрицательного импульса напряжения на клемму затвора.

Кривая характеристик

Симметрия характеристической кривой очень важна для устройств с двунаправленным током.Компонент с симметричной структурой имеет симметричную характеристическую кривую

• DIAC имеет симметричную кривую характеристики для обеих половин цикла переменного тока благодаря своей симметричной структуре.
• TRIAC имеет немного несимметричную структуру и из-за этого имеет несимметричное срабатывание.
• Несимметричное срабатывание создает гармоники в системе.

Управление

• DIAC является неуправляемым переключателем, так как отсутствует управляющий вход, который активировал бы его по команде.
• TRIAC представляет собой управляемый переключатель, и его переключением можно управлять с помощью клеммы затвора.

Номинальная мощность

• DIAC имеет очень низкую номинальную мощность.
• TRIAC имеет очень высокую номинальную мощность в диапазоне 15 кВт.

Приложение

• DIAC из-за его очень низкой номинальной мощности и симметричного переключения используется для запуска TRAIC в цепи.
• TRIAC используется для управления мощностью, подаваемой в любую цепь переменного тока, например, для управления скоростью вентилятора, двигателя или затемнения освещения.

Похожие сообщения:

Разница между SCR, DIAC, TRIAC | Определение, конструкция

Привет, ребята, добро пожаловать обратно в мой блог. В этой статье я расскажу о разнице между SCR, DIAC, TRIAC, конструкции, определении, применении SCR, DIAC и TRIAC и т. Д.

Если вам нужна статья на другие темы, напишите нам ниже в поле для комментариев. Вы также можете поймать меня @ Instagram — Chetan Shidling.

Также читайте:

1. Разница между микропроцессорами и микроконтроллерами
2. Разница между машинным обучением и искусственным интеллектом Глубокое обучение
3. Разница между Arduino Uno, Nano, Mega, функциями, приложениями

Разница между SCR, DIAC, TRIAC

SCR (выпрямитель с кремниевым управлением)

Это однонаправленное устройство, изготовленное из кремния.SCR можно также назвать тиристором или тиреоидным транзистором. SCR имеет три вывода и 4 слоя, полупроводниковое устройство, состоящее из чередующихся слоев материалов P и N-типа.

Строительство SCR

Как я упоминал выше,

SCR имеет три клеммы и четыре слоя. Четыре слоя состоят из слоев P и N, которые расположены поочередно, образуя 3 соединения. Внешние слои P и N будут сильно легированы, а средние слои P и N легированы слабо.Клемма затвора подключена в середине P-слоя, анод подключен к внешнему P-слою, а катод — к клемме N-слоя.

Преимущества SCR

1. Маленький размер.
2. Он не имеет движущихся частей и имеет более высокую эффективность.
3. Обеспечивает бесшумную работу.
4. Высокая скорость переключения.
5. Может работать при высоком напряжении и высоком токе.

Применение SCR

1. Может использоваться в схемах переключения мощности.
2. Используется в схемах переключения нулевого напряжения.
3. Используется в инверторах.
4. Его можно использовать в схемах синхронизации, управлении сварочным аппаратом, компьютерных логических схемах и многом другом.
5. Используется в регуляторе заряда аккумулятора.
6. Используется в управляемом выпрямителе.

DIAC (диод для переменного тока)

DIAC можно также назвать транзистором без базы. DIAC — это один из типов диода, ключ срабатывает только после того, как на нем достигнуто перенапряжение пробоя.DIAC будет иметь два электрода, и это член семейства тиристоров, который будет использоваться для запуска тиристоров. В DIAC электрод затвора отсутствует. Это двунаправленное устройство.

Строительство ДИАК

DIAC Имеет две клеммы и четыре слоя. Конструкция DIAC аналогична транзистору, но есть небольшая разница. Базовая клемма отсутствует в DIAC, и все три области имеют одинаковый уровень легирования. Это даст симметричные характеристики переключения для обеих полярностей напряжения.Он будет иметь 2 материала P-типа и 3 материала N-типа, а клемма затвора отсутствует в DIAC. DIAC может срабатывать при любой полярности напряжения. Конструкция DIAC аналогична, когда два диода соединены встречно-параллельно.

Преимущества DIAC

1. Его можно включить или выключить, просто уменьшив уровень напряжения ниже напряжения пробоя.
2. Использование DIAC в качестве схемы запуска дешево.

Применение DIAC

1. Может использоваться в схеме запуска TRIAC, подключив клемму затвора к DIAC.
2. Используется в цепи диммера лампы.
3. Может использоваться в цепи управления отопителем.
4. Используется для управления скоростью универсального двигателя.

TRIAC (триод для переменного тока)

TRIAC представляет собой 3-контактный переключатель переменного тока. В отличие от SCR, TRIAC может запускаться в обоих направлениях. Это устройство можно использовать в системах переменного тока в качестве переключателя. TRIAC — это 3-контактный, 4-слойный и двунаправленный полупроводниковый прибор, управляющий питанием переменного тока. Максимальная мощность TRIAC составляет 16 кВт.

Строительство симистора

В симисторе 2 тиристора будут соединены инверсно с параллельной комбинацией, а клемма затвора будет общей. Терминал затвора будет подключен как к области N, так и к области P, поэтому сигнал затвора будет применяться независимо от полярности сигнала. В симисторе у нас не будет анода и катода, потому что он работает в обеих полярностях, а это означает, что симистор двусторонний. Он содержит три терминала, основной терминал 1, основной терминал 2, терминал ворот G.

Преимущества TRIAC

1. Может работать с положительной и отрицательной полярностью сильных импульсов.

Для защиты TRIAC

2. требуется один предохранитель.
3. Требуется только один радиатор большего размера, а для SCR требуется два радиатора.
4. Возможна безопасная поломка в обоих направлениях.

Недостатки TRIAC

1. Они не очень надежны.
2. Имеют низкие рейтинги по сравнению с SCR.
3. Вы должны быть осторожны при срабатывании этой цепи, потому что она может работать в любом направлении.

Применение TRIAC

1. Может использоваться в цепи управления
2. Используется для управления вентиляторами.
3. Может использоваться для управления фазами переменного тока.
4. Используется для переключения мощных ламп.
5. Используется для управления мощностью переменного тока.

Разница между SCR, DIAC, TRIAC

SCR (кремниевый выпрямитель)

1. SCR расшифровывается как кремниевый управляемый выпрямитель.
2. Имеет три терминала.
3. Это однонаправленное устройство, работающее только при прямом смещении.
4. Это управляемое устройство, так как оно имеет терминал ворот.
5. У него высокая мощность.
6. Угол открытия SCR от 0 до 180°.
7. Используется в инверторах, прерывателях, выпрямителях, трехфазных системах.

DIAC (диод для переменного тока)

1. DIAC означает диод для переменного тока.
2. Имеет два терминала.
3. Это двунаправленное устройство.
4. Это неуправляемое устройство.
5. Низкая мощность DIAC.
6. Для DIAC не будет угла обстрела.
7. Используется для запуска TRIAC.

TRIAC (триод для переменного тока)

1. Стойки для триода переменного тока.
2. Имеет три клеммы
3. Это двунаправленное устройство
4. Это управляемое устройство
5. Высокая допустимая мощность симистора.
6. Угол включения симистора составляет от 0 до 180° и от 180° до 360°.
7. Используется для управления вентилятором, регулятором освещенности и многим другим.

Я надеюсь, что эта статья поможет вам всем. Спасибо за чтение. Если у вас есть какие-либо сомнения, связанные с этой статьей «разница между SCR, DIAC, TRIAC», то прокомментируйте ниже.

Также читайте:

• Более 1000 проектов в области электроники для инженеров, дипломированных специалистов и студентов MTech
• 500+ проектов встроенных систем для инженеров, дипломированных специалистов, инженеров, докторов наук
• 500+ проектов для диплома по электротехнике, студенту-электронщику, дипломному проекту
• 8051 Таймеры микроконтроллера, регистр TCON, регистр TMOD
• Наиболее часто задаваемые вопросы на собеседовании в Analog Electronics
• Приложения IoT, Интернет вещей, Что такое IoT, Новейшие технологии
• Приложения микроконтроллеров, встроенные системные приложения
• Вопросы для собеседования по автомобильной электронике для инженеров, автомобили
• Лучшая инженерная отрасль будущего
• Вопросы технического интервью Cadence для студентов EE и EC
• Различия между технологиями 2G, 3G, 4G, 5G, преимущества и недостатки
• Разница между микроконтроллерами 8051, ARM, AVR и PIC
• Разница между активными и пассивными компонентами в электронике
• Разница между аналоговым сигналом и цифровым сигналом
• Разница между аналоговыми и цифровыми интегральными схемами
• Разница между Arduino Uno, Nano, Mega, функциями, приложениями
• Разница между асинхронным счетчиком и синхронным счетчиком
• Разница между языком C и встроенным C
• Разница между каскадным H-мостом, летающими конденсаторами и многоуровневым инвертором с диодной фиксацией
• Разница между CRO и DSO, катодным излучением и цифровым хранилищем

Тиристоры, симисторы и диаки

6. Тиристоры, симисторы, диаки

Есть
несколько тиристоров выведены на 6.1. Триаки выглядят одинаково, а
диаки выглядят как маломощные выпрямительные диоды. Их символы и
распиновка представлена ​​на рис. 6.2.

Рис.
6.1: Несколько тиристоров и симисторов

Тиристор — усовершенствованный диод.
Помимо анода (А) и катода (k) у него есть еще один вывод, который обычно
описан как ворота (G), как показано на рисунке 6.2а. Так же диод
делает, тиристор проводит ток, когда анод положителен по сравнению с
катода, но только если напряжение на затворе положительное и
на затвор поступает достаточный ток для включения устройства. Когда
тиристор начинает проводить ток в затвор не имеет значения, а тиристор
можно отключить, только отключив ток между анодом и катодом. За
пример см. на рис. 6.3. Если S1 закрыт, тиристор не будет проводить ток, и
глобус не загорится.Если S2 замкнут на очень короткое время,
глобус загорится. Чтобы выключить глобус, необходимо открыть S1. Тиристоры имеют маркировку в некоторых
схемы как SCR, что является аббревиатурой от Silicon Controlled
Выпрямитель.
Симистор очень похож на тиристор, с
разница в том, что он может проводить в обоих направлениях. Она имеет
три электрода, называемые анодом 1 (A1), анодом 2 (A2) и затвором (G).
Используется для регулирования цепей переменного тока. Такие устройства, как
ручными дрелями или глобусами можно управлять с помощью симистора.

Тиристоры и симисторы имеют буквенно-цифровую маркировку КТ430, для
пример.
Тиристоры малой мощности и
симисторы упакованы в те же корпуса, что и транзисторы, но устройства большой мощности
у вас совсем другое жилье. Они показаны на рисунке 6.1. Выводы некоторых распространенных тиристоров
а симисторы показаны на 6.2 а и б.
Diacs (6.2c) или двухсторонний
диоды, как их часто называют, используются вместе с тиристорами и симисторами.
Их основное свойство заключается в том, что их сопротивление очень велико до тех пор, пока напряжение
на их концах превышает некоторое предопределенное значение.Когда напряжение ниже
это значение, диак реагирует как резистор большого значения, и когда напряжение
повышается, он действует как низкоомный резистор.

Рис.
6.2: Обозначения и расположение контактов для: а — тиристора, б — симистора, в —
диак

Рис.
6.3: Тиристорный принцип из работа

6.1 Практические примеры

Рисунок 6.5 определяет наличие света в комнате.Без света,
фототранзистор не проводит. При наличии света фототранзистор проводит
и звонок активируется. Выключение света не остановит
тревога. Тревога отключается через S1.

Рис.
6.5: Устройство сигнализации с использованием тиристора и фототранзистора

Схема мигания глобуса показана на рис. 6.6. Эта схема
мигает глобусом мощностью 40 Вт несколько раз в секунду. Напряжение сети регулируется с помощью
диод 1N4004.Зарядка конденсатора 220u и его напряжение
поднимается. Когда это напряжение достигает расчетного напряжения диака (20 В),
конденсатор разряжается через диак в симистор. Этот
включает симистор и зажигает лампочку на очень короткий промежуток времени,
через некоторое время (установленное 100 тыс.
горшок), конденсатор снова заряжается, и весь цикл повторяется.
Регулятор 1k устанавливает текущий уровень, необходимый для срабатывания симистора.

Рис.6.6: Прошивальщик

Схема для управления яркостью шара или скоростью двигателя
показан на рис. 6.7

Рис.
6.7: Интенсивность лампочки или регулятор скорости двигателя

Если основное назначение этой схемы — управление яркостью света
лампочка, RS и CS не
необходимый.

Тиристоры — обзор | ScienceDirect Topics

Характеристики переключения GTO немного отличаются от характеристик обычного тиристора, и по этой причине необходимо дать некоторые дополнительные пояснения.Характеристики включения GTO такие же, как и у обычного тиристора, но их характеристики выключения значительно отличаются. Чтобы понять динамическое поведение выключения GTO, будет использоваться схема на рис. 10.41. Силовая цепь представляет собой преобразователь постоянного тока (прерыватель), где GTO используется в качестве полупроводникового переключателя, который включается и выключается таким образом, чтобы прерывать входное напряжение V _в , подавая его на клеммы нагрузка R–L. Это означает, что при включении и выключении GTO генерируется импульсное напряжение на клеммах нагрузки.К выводам ГТО подключается схема защиты (снаббер), состоящая из элементов Д _с , Р _с и С _с . Эта схема обеспечивает защиту переключателя GTO от возможных перенапряжений на анодных и катодных клеммах.

Рисунок 10.41. Цепь питания преобразователя постоянного тока (прерывателя) ГТО.

На клеммах нагрузки имеется безынерционный диод, необходимый для протекания тока дросселя при отключении GTO. L _L и L _S — паразитные индуктивности нагрузки и цепей защиты соответственно.Эти индуктивности вызваны проводкой и соединениями силовой цепи. Снабберная схема снижает уровень напряжения dv/dt на выводах GTO (при переключении в выключенное состояние), но улучшает его характеристики переключения при выключении. Снабберная емкость C _s заряжается до входного напряжения V _в перед включением GTO. Конденсатор C _s заряжается через входной источник, V _s и цепь R–L–L _L –L _s –D _s –C _s .Когда GTO находится в состоянии проводимости, емкость C _s разряжается через снабберное сопротивление R _s и GTO, потребляя большую часть своей мощности на сопротивлении R _s . При выключении ГТО емкость снова заряжается до входного напряжения по цепи R–L–L _L –L _s –D _s –C _s резонансным током (за счет емкость цепи и собственная индуктивность), что приводит к уменьшению значения dv/dt на клеммах GTO.

На рис. 10.42 представлены динамические характеристики переключения GTO. Характеристики отключения GTO отличаются от характеристик обычного тиристора (см. рис. 3.6). Как показано на рис. 10.42, когда к GTO прикладывается отрицательный ток затвора, анодный ток i _A начинает уменьшаться после времени задержки, t _с (время хранения). После этого анодному току требуется определенный интервал времени t _f (время спада), чтобы он упал с 0,9 до 0,1I _A . Однако при выключении ГТО, когда его ток падает, а напряжение растет, анодный ток имеет тенденцию просачиваться через схему защиты и, следовательно, создавать за счет паразитной индуктивности L _s пик напряжения (V _АК(пик) ), показанные на фиг. 10.42. Высоковольтный пик слишком опасен, так как может вызвать локальный перегрев внутри полупроводникового прибора, который будет иметь катастрофические последствия (второй пробой). По этой причине необходимо всегда уделять внимание уменьшению паразитной индуктивности L _s схемы защиты. После пика напряжения V _AK(пик) анодное напряжение GTO возрастает, создавая новый пик напряжения (V _AK(max) , рис. 10.42), который является результатом резонансного контура L _s –C _s цепи защиты, заканчивающейся затем напряжением источника, В _в .В период перенапряжения анодный ток i _А , как показано на рис. 10.42, не достигает нулевого значения, а создает хвост I _хвост , который длится в течение интервала времени t _хвост . Время хвоста можно уменьшить, уменьшив емкость конденсатора цепи защиты C _s . При уменьшении времени t _tail также снижаются потери мощности переключения GTO при выключении, и, следовательно, преобразователь демонстрирует более высокую энергоэффективность. Выбор C _s должен быть сделан после достижения компромисса между хвостовым временным интервалом и потерями в цепи защиты.При увеличении скорости нарастания тока затвора время перехода GTO в закрытие уменьшается. Что касается рис. 10.42, время перехода при выключении GTO определяется следующим образом: t _off  = t _s  + t _f  + t _tail .

Рисунок 10.42. Осциллограммы динамического переключения GTO.

Симисторные цепи

• Изучив этот раздел, вы должны уметь:
• Распознавание типичных пакетов симисторов:
• Понять типичную диаграмму характеристик симистора.
• Понимание функции квадрантов при срабатывании симисторов:
• Понимание основных принципов оптотриаков.
• Понимание работы диака.
• Понимание методов и ограничений для внесхемного тестирования тиристоров.
• Меры безопасности при использовании устройств среднего и высокого напряжения.

Триак

Рис.6.3.1 Симисторные пакеты

На рис. 6.3.1 показаны некоторые типичные корпуса симистора вместе с символом схемы симистора. Симистор представляет собой двунаправленный тиристор, аналогичный по принципу действия двум тиристорам, включенным в обратную параллель, но с использованием общего затвора. Следовательно, симистор может проводить и управляться как во время положительных, так и во время отрицательных полупериодов сигнала сети. Однако вместо соединений с положительным анодом и отрицательным катодом основные токоведущие соединения симистора обычно обозначаются MT1 и MT2, обозначающими основные клеммы 1 и 2 (хотя могут использоваться другие буквы), поскольку любая клемма может быть положительной или отрицательной.Симистор можно перевести в проводимость импульсом тока, подаваемым на клемму затвора (G). После срабатывания симистор будет продолжать работать до тех пор, пока основной ток не упадет ниже порога удержания тока, близкого к нулю.

Рис. 6.3.2 Характеристики симистора

• На рис. 6.3.2 показаны основные характеристики симистора.
• В _BO — максимальное прямое или обратное напряжение, которое может выдержать симистор, прежде чем он перейдет в неконтролируемую проводимость.
• В _DRM — это максимальное повторяющееся пиковое напряжение (обычно максимальное пиковое напряжение приложенной волны переменного тока), которое можно надежно выдержать.
• В _GT — это диапазон напряжений затвора, при которых запускается проводимость.
• I _L — это минимальный ток, при котором симистор защелкивается и продолжает проводить ток после снятия напряжения срабатывания затвора.
• I _H — минимальный ток удержания, ниже которого проводящий симистор перестанет проводить ток.

Рис. 6.3.3 Симисторные квадранты

Симисторные квадранты

Поскольку управляющий ток или импульс, используемые для срабатывания симистора, могут подаваться, когда клемма MT2 является положительной или отрицательной, а управляющий ток или импульс также могут быть положительными или отрицательными, существует четыре различных способа срабатывания симистора. Обычно они описываются как «Квадранты», как показано на рис. 6.3.3

.

Большинство симисторов могут запускаться в любом из четырех квадрантов, и два из четырех возможных квадрантов необходимы для запуска проводимости в течение двух (положительных и отрицательных) полупериодов волны переменного тока.Квадранты I и III или квадранты II и III являются предпочтительными методами запуска, поскольку квадрант IV гораздо менее чувствителен к запуску из-за того, как устроен диак. Таким образом, если квадрант IV используется с любым из трех других квадрантов, для положительных и отрицательных полупериодов потребуются разные значения триггерного тока, что создает ненужные сложности. Кроме того, если симистор срабатывает в квадранте IV, его способность справляться с любыми быстрыми изменениями тока (δI/δt) снижается, что делает симистор более восприимчивым к повреждениям в результате таких событий, как случайные выбросы сильного тока и неизбежные высокие пусковые токи при работе ламп накаливания. включены.

Важной целью многих современных конструкций является борьба с потенциально опасными пиками перенапряжения и снижение склонности симистора к повторному срабатыванию во время выключенной части цикла. Это происходит во время каждого цикла переменного тока между моментом, когда ток падает ниже тока удержания тиристора, и перед следующим триггерным импульсом. Хотя обычно это не проблема, когда симистор управляет резистивной нагрузкой, такой как лампа накаливания, при использовании с индуктивными нагрузками, такими как двигатели, напряжение нагрузки и ток нагрузки, скорее всего, не будут «в фазе» друг с другом, поэтому напряжение может на самом деле быть около своего пикового значения, когда ток падает до нуля (как описано здесь), вызывая большое и быстрое изменение напряжения на симисторе, что может привести к мгновенному повторному срабатыванию симистора и, таким образом, к повторному включению, так что управление потеряно.

Стандартные симисторы

использовались для управления переменным током в течение многих лет, но за это время диапазон различных конструкций симисторов значительно расширился. Современные конструкции симисторов, такие как симисторы 3Q HIGH-COM (3 квадранта, высокая коммутация) от NXP/WeEn и симисторы Snubberless _TM от ST Microelectronics, имеют много преимуществ, таких как улучшенная производительность, меньше ложных срабатываний, удобство использования как с резистивными, так и с индуктивными нагрузками и улучшенные возможности отключения без необходимости использования дополнительных схем, таких как демпферы.Дополнительное согласование входа также является функцией некоторых конструкций, включая преобразование стробирующих импульсов, таких как детекторы пересечения нуля, входы логического уровня и т. д.

Поскольку многие функции управления в настоящее время выполняются с использованием микропроцессоров и/или логических схем, также существует множество симисторов, которые принимают логические сигналы для запуска, а не полагаются исключительно на традиционные методы управления фазой. Одним из таких симисторов является симистор 6073A Sensitive Gate от ON Semiconductor, который используется в демонстрационной схеме низкого напряжения в Тиристорном модуле 6. 4.

Рис. 6.3.4. Оптотриак

Оптотриак

Материалы, используемые при производстве симисторов и тринисторов, как и любые полупроводниковые устройства, светочувствительны. Их проводимость изменяется при наличии света; вот почему они обычно упаковываются в маленькие кусочки черного пластика. Однако, если в комплект входит светодиод, он может включить выход высоковольтного устройства в ответ на очень небольшой входной ток через светодиод. Это принцип, используемый в опто-триаках и опто-тиристорах, которые легко доступны в виде интегральных схем (ИС) и не требуют очень сложных схем, чтобы заставить их работать.Просто подайте небольшой импульс в нужное время, чтобы зажечь встроенный светодиод, и питание будет включено. Основным преимуществом этих оптически активируемых устройств является превосходная изоляция (обычно несколько тысяч вольт) между цепями малой и большой мощности. Это обеспечивает безопасную изоляцию между низковольтной цепью управления и высоковольтным сильноточным выходом. Хотя выходной ток оптронных симисторов обычно ограничен десятками миллиампер, они обеспечивают полезный интерфейс, когда выход используется для запуска симистора высокой мощности от симистора низкого напряжения.

Диак

Рис. 6.3.5 DB3 Diac & Circuit Symbol

Диак представляет собой двунаправленный триггерный диод (см. рис. 6.3.5), который в течение многих лет используется в качестве основного триггерного компонента для стандартных симисторов. Он блокирует протекание тока, когда приложенное к нему напряжение меньше его потенциала пробоя V _BO (см. рис.6.3.6), но сильно проводит, когда приложенное напряжение равно V _BO . Однако, в отличие от других диодов, проводящих только в одном направлении, диак имеет одинаковое напряжение пробоя как в положительном, так и в отрицательном направлениях.Как только переменное напряжение, подаваемое на диак, достигает либо +V _BO , либо -V _BO , генерируется положительный или отрицательный импульс тока. Разрыв по потенциалу для диаков обычно составляет от 30 до 40 вольт. Это действие делает диаки особенно полезными для запуска симисторов в цепях управления переменным током из-за его способности запускать симистор во время положительного или отрицательного полупериода формы сетевого (линейного) сигнала. Условное обозначение его схемы (показанное на рис. 6.3.5) похоже на обозначение симистора, но без клеммы затвора.

Рис. 6.3.6 Типичные характеристики диака.

Характеристики диака, показанные на рис. 6.3.6, показывают, что при напряжении ниже V _BO диак имеет высокое сопротивление (характеристическая кривая почти горизонтальна, указывая на то, что ток утечки небольшой, всего несколько мкА, но как только достигается +V _BO или -V _BO , диак показывает отрицательное сопротивление Обычно закон Ома гласит, что увеличение тока через компонент с фиксированным значением сопротивления вызывает увеличение напряжения на этом компоненте Однако здесь происходит обратный эффект, диатор оказывает отрицательное сопротивление в момент пробоя, когда ток резко возрастает, хотя напряжение фактически снижается. Режим отрицательного сопротивления длится в течение примерно 2 мкс, за это время прямое напряжение падает примерно до 5 В, а через диак проходит ток 10 мА. Это действие достаточно (хотя и не совсем) симметрично как в положительной (+V), так и в отрицательной областях характеристик.

Рис. 6.3.7. Триак с внутренним запуском (Quadrac)

Триак с внутренним запуском (Quadrac)

Типов диаков, доступных у поставщиков компонентов, гораздо меньше, чем симисторов.Кроме того, проще выбрать идеальный диод для срабатывания конкретного симистора, когда он уже встроен в корпус. Так обстоит дело с Quadrac или симистором с внутренним запуском, показанным на рис. 6.3.7. Эти устройства также уменьшают количество компонентов и место на печатной плате.

Чувствительные симисторы затвора

Триаки, запуск которых зависит от диака, имеют недостаток для многих современных приложений с низким напряжением. Напряжение, необходимое для того, чтобы диак генерировал триггерный импульс, должно быть, по крайней мере, равно или больше, чем его разрывной потенциал (V _BO ), что составляет около 30 В или более. Однако доступны симисторы — симисторы с чувствительным затвором, которые могут запускаться гораздо более низкими напряжениями в пределах диапазона устройств TTL, HTL, CMOS и OP AMP, а также выходов микропроцессора.

Демонстрационная схема управления симистором чувствительного затвора показана в Тиристорном модуле 6.4.

Тестирование тиристоров, симисторов и диаков.

В Интернете есть множество страниц, предлагающих методы проверки тиристоров и симисторов с помощью мультиметра. В основном они включают проверку сопротивления тестируемого устройства, чтобы установить, является ли оно разомкнутой цепью.Измерение сопротивления между анодом и катодом тиристора или между двумя основными выводами симистора должно показать очень высокое сопротивление при измерении в любом направлении путем перестановки щупов измерителя.

В обоих тестах измеритель должен регистрировать значения сопротивлений, выходящие за пределы допустимого диапазона (обычно отображаемые на дисплее как «1» или «OL»), также называемые бесконечными или бесконечными сопротивлениями. Аналогичные тесты сопротивления могут быть выполнены путем измерения сопротивления, опять же в обоих направлениях, между затвором SCR и его катодом или затвором и MT1 на симисторе, и оно должно показать гораздо более низкое сопротивление, но не ноль Ом.

Если какой-либо из этих четырех тестов дает нулевое значение сопротивления, можно предположить, что компонент неисправен; однако, если результаты не показывают ошибок, это только ВОЗМОЖНО означает, что компонент в порядке. Испытания на сопротивление этих высоковольтных компонентов имеют ограниченное применение, и на них можно полагаться только как на простое руководство; они не показывают, что устройство сработает при правильном напряжении или что ток удержания правильный. Тиристоры и симисторы обычно работают при сетевом (линейном) напряжении, и когда они выходят из строя, результаты могут быть драматичными.По крайней мере, бурное перегорание предохранителя будет обычным результатом короткого замыкания SCR или симистора. Однако вполне возможно, что эти устройства неисправны и не проявляют никаких признаков неисправности при проверке омметром. Они могут казаться нормальными при низком напряжении, используемом в измерительных приборах, но все равно не работают в условиях сетевого напряжения. Высоковольтные компоненты, такие как тиристоры и симисторы, также могут быть повреждены невидимыми скачками напряжения или перегрузками по току.

Обычным методом проверки оборудования, использующего тиристоры или симисторы, является проверка напряжений и форм сигналов, если цепь работает, или замена подозрительной детали в случае ее повреждения (например,г. перегорели предохранители) очевидно. Во многих случаях компоненты в источниках питания или высоковольтных схемах управления промышленного оборудования обозначаются как «критические с точки зрения безопасности компоненты» и должны заменяться только с использованием методов и компонентов, рекомендованных производителями. Обычно производители указывают полные «ремонтные комплекты» нескольких полупроводниковых устройств и, возможно, других связанных компонентов, каждый из которых должен быть заменен, поскольку отказ одного устройства управления питанием может легко повредить другие компоненты, что не всегда очевидно. на момент ремонта.

ЛЮБЫЕ РАБОТЫ С СЕТЕВЫМИ ЦЕПЯМИ ДОЛЖНЫ ВЫПОЛНЯТЬСЯ ПРИ ПОЛНОСТЬЮ ОТКЛЮЧЕННОМ СЕТИ. ТАКЖЕ ЛЮБЫЕ КОМПОНЕНТЫ, АККУМУЛИРУЮЩИЕ ЗАРЯД (например, КОНДЕНСАТОРЫ), ДОЛЖНЫ БЫТЬ РАЗРЯЖЕНЫ, ЕСЛИ ЭТО НЕ СОВЕРШЕННО НЕИЗБЕЖНО.

Если вы не обучены безопасным методам работы, необходимым для работы с этими типами цепей, НЕ ДЕЛАЙТЕ ЭТОГО! Эти цепи могут убить!

Страница не найдена | Институт науки и технологий Сатьябама (считается университетом)

Состояние

Выберите StateAndaman и NicobarAndhra PradeshArunachal PradeshAssamBiharChandigarhChhattisgarhDadra И Нагар HaveliDaman И DiuDelhiGoaGujaratHaryanaHimachal PradeshJammu и KashmirJharkhandKarnatakaKeralaLakshadweepMadhya PradeshMaharashtraManipurMeghalayaMizoramNagalandOdishaPuducherryPunjabRajasthanSikkimTamil NaduTelanganaTripuraUttar PradeshUttarakhandWest Бенгальский

Курсы

— Выберите — Курсы бакалавриата (UG) Инженерные курсы (B. E. / B.Tech / B.Arch / B.Des)BE — Информатика и инженерияB.E — Информатика и инженерия со специализацией в области искусственного интеллектаB.E — Информатика и инженерия со специализацией в Интернете вещейB.E — Компьютер Наука и инженерия со специализацией в области науки о данныхB.E — Информатика и инженерия со специализацией в области искусственного интеллекта и робототехникиB.E — Информатика и инженерия со специализацией в области искусственного интеллекта и машинного обученияB.E — Информатика и инженерия со специализацией в технологии блокчейн B.E — Информатика и инженерия со специализацией в области кибербезопасности — МехатроникаB.E — Авиационная техникаB.E — Гражданское строительствоB.Tech — Информационные технологииB.Tech — Химическая инженерияB.Tech — БиотехнологияB.Tech — Биомедицинская инженерияB.Arch — Бакалавр архитектурыB.Дес. — Бакалавр курсов DesignEngineering (BE / B.Tech) — неполный рабочий деньB.E — Информатика и инженерияB.E — Электротехника и электроникаB.E — Электроника и инженерия связиB. E — МашиностроениеB.E — Гражданское строительствоB.Tech — Химическая промышленность Курсы инженерного искусства и наукиB.BA — Бакалавр делового администрирования B.Com. — Бакалавр коммерцииB.Com. — Финансовый учетB.Sc. — Visual CommunicationB.Sc — Медицинская лаборатория технологийB.Sc — Клиника и питание и диетологияB.наук — ФизикаB.Sc. — ХимияB.Sc. — ИнформатикаB.Sc. — МатематикаB.Sc. — БиохимияB.Sc. — Дизайн одеждыB.Sc. — Бакалавр биотехнологий. — Бакалавр микробиологии. — ПсихологияБ.А. — АнглийскийB.Sc. — Биоинформатика и наука о данных, бакалавр наук — Информатика, специализация в области искусственного интеллекта, бакалавр наук. — Бакалавр наук в области сестринского дела B.Sc. — Курсы авиационного праваB.A. бакалавр права (с отличием) BBA бакалавр права (с отличием) B.Com.LL.B. (с отличием) Бакалавр фармацевтики Курсы фармацевтикиB.Pharm., Бакалавр фармацииD.Pharm., Диплом в области фармацевтикиПоследипломное образование (PG)Инженерные курсыM.E. Информатика и инженерияМ.Е. Прикладная электроникаМ. Е. Компьютерное проектированиеМ.Е. Строительная инженерияМ.Е. Силовая электроника и промышленные приводыM.Tech. БиотехнологияM.Tech. Медицинское оборудованиеM.Tech. Встроенные системы и IoTM.Arch. Устойчивая архитектураM.Arch. Управление зданиемПрограмма управленияMBA — Магистр делового администрированияНеполный рабочий день последипломного образованияM.E. Информатика и инженерияМ.Е. Прикладная электроникаМ.Е. Компьютерное проектированиеМ.Е. Строительная инженерияM.Tech.Медицинское оборудованиеM.Tech. БиотехнологияM.B.A. Master of Business AdministrationPG Arts & Science Courses AdmissionM.A — EnglishM.Sc — Visual CommunicationM.Sc — PhysicsM.Sc — MathematicsM.Sc — ChemistryM.Sc — BioInformatics & Data ScienceResearch Programs AdsPh.D in all Disciplines Engineering / Technology, Management и наукБакалавр стоматологической хирургии(BDS)BDS — Бакалавр стоматологической хирургииМагистр стоматологической хирургии(MDS)MDS — Ортодонтия и челюстно-лицевая ортопедияM.DS — Консервативная стоматология и эндодонтияM. D.S — Детская стоматология и профилактическая стоматология

Тиристор

, триак и диак.

Тиристор, TRIAC и DIAC.

Тиристор, TRIAC и DIAC.

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR), TRIAC и DIAC — это модели, основанные на диодной модели. Основное отличие моделей SCR и TRIAC из полупроводниковой библиотеки от компонентов схемы заключается в подключении схемы к затвору. Идеальные компоненты схемы имеют узел управления затвором блок-схемы, а модели из полупроводниковой библиотеки имеют узел управления схемой.
Это означает, что идеальные компоненты схемы управляются сигналом блок-схемы, то есть либо 0, либо 1. SCR и TRIAC из полупроводниковой библиотеки управляются из схемы.

Какая модель требуется
Когда вас интересует только общий анализ системы, идеальных компонентов схемы достаточно. Когда необходимо смоделировать всю схему управления, требуются модели из библиотеки полупроводников. Компонент идеальной схемы DIAC можно комбинировать с моделями SCR и TRIAC из библиотеки полупроводников.

Поскольку в справочнике описаны идеальные компоненты схемы, здесь обсуждаются только модели из библиотеки полупроводников.

Статические характеристики
Статические характеристики включают параметры включения и выключения. Здесь указываются минимальная защелка и ток удержания, а также характеристики включенного состояния.

Динамика
Тиристоры и симисторы включаются, когда напряжение на компоненте быстро возрастает.Можно указать максимальное значение du/dt.

Обзор параметров SCR
Параметры SCR приведены в следующей таблице. Приведены значения по умолчанию для параметров.

SCR Статические параметры

9094

9099

Параметр	По умолчанию	Функция
	BV	1E6	Напряжение пробоя, если напряжение Accross Устройство больше, чем BV, устройство включается.
I I HOLD	1	1	Минимальный ток во время в состоянии сохранить устройство в проводящих на-штате
I Защелке	1	Минимальный ток при изменении отключения в состоянии.
I gt	300 м	Минимальный ток затвора при переходе из выключенного состояния во включенное.
В gt	3	Минимальное напряжение затвора (относительно клеммы T1 для симистора) при переходе из выключенного состояния во включенное.
R на	10 м	Сопротивление в открытом состоянии.
R off	100k	Сопротивление в выключенном состоянии.
В на	1	Последовательное напряжение в открытом состоянии.

SCR Динамический параметр

Обзор параметров TRIAC
Параметры TRIAC приведены в следующей таблице. Приведены значения по умолчанию для параметров.

Triac Статические параметры

9094

9099

9099

Параметр
		1E6	Напряжение поломки, если напряжение Accross Устройство больше BV, устройство включается.
I I HOLD	1	1	Минимальный ток во время в состоянии сохранить устройство в проводящих на-штате
I Защелке	1	Минимальный ток при изменении отключения в состоянии.
I gt	300 м	Минимальный ток затвора при переходе из выключенного состояния во включенное.
В gt	3	Минимальное напряжение затвора (относительно клеммы T1 для симистора) при переходе из выключенного состояния во включенное.
R на	10 м	Сопротивление в открытом состоянии.
R off	100k	Сопротивление в выключенном состоянии.
В на	1	Последовательное напряжение в открытом состоянии.

Triac Dynamic Parameter

Параметр	По умолчанию	Функция
DU / DT [V / US]	1000	Максимальное повышение временного напряжения. alexxlab Посмотреть все записи автора alexxlab → Вам также может понравиться Заряд и сила тока формула: Закон Кулона, конденсатор, сила тока, закон Ома, закон Джоуля – Ленца | ЕГЭ по физике 20.02.201928.09.2020 Полевой транзистор как работает: Полевые транзисторы. For dummies / Хабр 20.01.197129.12.2021 Трансформатор тока силовой: назначение, конструкция и принцип работы 05.01.201826.09.2020 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт