Mi a tirisztor? A tirisztorok működési elve és jellemzői

A tirisztorok elektromos elektronikus kulcsok,nem teljesen kezelt. Gyakran a műszaki könyvekben láthat egy másik nevet a készüléknek - egyetlen működési tirisztor. Más szavakkal, egy vezérlőjel hatása alatt egy állapotvezetővé alakul. Pontosabban, tartalmaz egy áramkört. A kikapcsoláshoz speciális feltételeket kell létrehozni, amelyek biztosítják, hogy az áramkörben lévő előremenő áram nulla értékre csökkenjen.

A tirisztor jellemzői

A tirisztor kulcsok áramot vezetnekcsak előrefelé és zárt állapotban képes ellenállni nemcsak közvetlen, hanem fordított feszültségnek is. A tirisztor szerkezete négyrétegű, három következtetés van:

1. Anód (amit az A betű jelez).
2. Katód (C vagy K betű).
3. Vezérlőelektróda (V vagy G).

A tirisztorok teljes családja az áramfeszültségnektulajdonságok, az elem állapotának megítélése lehetséges. A tirisztorok nagyon erős elektronikus kulcsok, képesek kapcsolni olyan áramköröket, amelyekben a feszültség elérheti a 5000 voltot és az áramerősség 5000 amper (a frekvencia nem haladja meg az 1000 Hz-et).

Tirisztoros működés DC áramkörökben

Egy szokásos tirisztor be van kapcsolva egy áram alkalmazásávalimpulzus vezérelni a kimenetet. És pozitívnak kell lennie (a katódhoz képest). Az átmeneti folyamat időtartama az áramimpulzus (induktív, aktív) terhelésének jellegétől, az áramimpulzus vezérlőáramkörének emelkedésétől és sebességétől, a félvezető kristályhőmérséklettől és az áramkör tirisztorai által alkalmazott áramtól és feszültségtől függ. Az áramkör jellemzői közvetlenül függenek a felhasznált félvezető elem típusától.

Az a körben, amelyben a tirisztor található,a magas feszültségnövekedés előfordulása elfogadhatatlan. Nevezetesen olyan érték, amelynél az elem spontán bekapcsol (még akkor is, ha nincs jel a vezérlőkörben). Ugyanakkor a vezérlőjelnek nagyon magas lejtésűnek kell lennie.

A kikapcsolás módja

Kétféle tirisztor kapcsolás megkülönböztethető:

1. Természetes.
2. Erőltetett.

És most részletesebben minden formában. Természetes, amikor a tirisztor egy váltakozó áramkörben működik. Továbbá, ez a kapcsolás akkor történik meg, ha az áram nulla értékre csökken. De a kényszerű kapcsolás számos különböző módon végezhető el. Milyen irányítást kell választani a tirisztorról, eldöntheti a rendszer fejlesztőjét, de érdemes külön beszélni minden egyes típusról.

A legérzékenyebb módja a kényszerítésnekA kapcsolás egy kondenzátor csatlakoztatása, amely egy gombnyomással (kulcs) volt előfeszítve. Az LC áramkör a tirisztor vezérlő áramkörébe tartozik. Ez a lánc tartalmazza a töltött teljesen kondenzátort is. Átmeneti idő alatt a terhelési áramkörben a jelenlegi ingadozások fordulnak elő.

Kényszerített kapcsolási módszerek

Több más típusú kényszer is vanváltás. Gyakran használnak olyan áramkört, amelyben fordított polaritású kapcsolókondenzátort használnak. Például, ez a kondenzátor egy segéd tirisztor segítségével is bekerülhet az áramkörbe. Amikor ez megtörténik a fő (működő) tirisztor kiürítése. Ez azt eredményezi, hogy a kondenzátorban lévő áram, amely a fő tirisztor előremenő áramára irányul, csökkenti az áramkörben lévõ áramot nullára. Ennek következtében a tirisztor kikapcsol. Ez azért történik, mert a tirisztoreszköz saját tulajdonságai vannak, amelyek csak erre jellemzők.

Vannak olyan áramkörök is, amelyekhez csatlakozni kellLC láncok. Ezek kisülnek (és rezgésekkel). Kezdetben a kisülő áram áramlik a munkás felé, és az értékek kiegyenlítése után a tirisztor ki van kapcsolva. Miután az áram áramlik az oszcilláló áramkörről a tirisztoron keresztül a félvezető diódába. Ugyanakkor, amíg az áram folyik, a tirisztorhoz feszültség van. Ez egyenlő nagyságú a feszültségcsökkenés a diódán át.

Tirisztoros működés AC áramkörökben

Ha a tirisztor szerepel az AC áramkörben, a következő műveleteket hajthatja végre:

1. Engedélyezze vagy tiltsa le az aktív ellenállású vagy aktív terhelésű áramköröket.
2. Módosítsa a terhelésen áthaladó áram átlagos és effektív értékét, mivel szabályozza a vezérlőjel időtartamát.

A tirisztor kulcsok egy jellemzővel rendelkeznek -csak egy irányba vezetnek áramot. Ezért, ha azokat AC áramkörökben kell használni, akkor párhuzamos kapcsolatot kell alkalmazni. Az áram effektív és átlagos értékei változhatnak, mivel a tirisztorok jelének ideje eltér. A tirisztor teljesítményének meg kell felelnie a minimális követelményeknek.

Phase control módszer

Fáziskapcsoló vezérlésselkényszerített típus esetén a terhelést a fázisok közötti szögek megváltoztatásával lehet beállítani. A mesterséges kapcsolás speciális áramkörökkel történhet, vagy pedig teljesen vezérelt (zárható) tirisztorokat kell használni. Alapjában véve, a tirisztor töltője van, amely lehetővé teszi az áramerősség beállítását az akkumulátor töltési szintjétől függően.

Impulzusszélesség szabályozás

Ezt PWM modulációnak is nevezik. A tirisztorok nyitása során egy vezérlőjelet kapunk. Az átmenetek nyitva vannak, és van egy kis feszültség a terhelésen. Zárás alatt (a teljes átmeneti folyamat során) a vezérlőjelet nem adják meg, ezért a tirisztorok nem vezetnek áramot. A fázisvezérlés során az áram görbe nem szinuszos, a feszültség hullámalakja változik. Következésképpen a nagyfrekvenciás interferenciát érzékeny fogyasztók munkája is megzavarja (az összeférhetetlenség megjelenik). Az egyszerű kialakításnak van egy szabályozója a tirisztoron, amely gond nélkül megváltoztathatja a kívánt értéket. És nem kell hatalmas LATRY-t használni.

Zárható tirisztorok

A tirisztorok nagyon erős elektronikus kulcsok,nagy feszültségek és áramok váltására használják. De van egy hatalmas hátrányuk - a menedzsment hiányos. Pontosabban, ez azt mutatja, hogy a tirisztor kikapcsolásához olyan körülményeket kell létrehozni, amelyeknél az egyenáram nulla értékre csökken.

Ez a funkció kényszerít néhányatkorlátozza a tirisztorok használatát, és bonyolítja az ezeken alapuló rendszereket. Hogy megszabaduljon az ilyen hibáktól, a tirisztorok speciális terveit fejlesztették ki, amelyeket egy vezérlő elektródon keresztül egy jel zár. Kétfokozatú vagy zárható tirisztorok.

Zárható tirisztoros kialakítás

A pnp tirisztorok négyrétegű szerkezetesaját tulajdonságokkal rendelkezik. Ezek különböznek a rendes tirisztoroktól. Most az elem teljes szabályozhatóságáról beszélünk. Volt-amper jellegzetesség (statikus) az előremeneti irányban megegyezik az egyszerű tirisztorokéval. Itt csak egy egyenáramú tirisztor tud ugrani egy sokkal nagyobb értékre. De a blokkolt tirisztorok nagy fordított feszültsége blokkolásának funkciója nem biztosított. Ezért félvezető diódával párhuzamosan kell csatlakoztatni.

A zárható tirisztor jellemző tulajdonsága -Ez a közvetlen feszültség jelentős csökkenése. A bontáshoz erős áramimpulzust kell alkalmazni a vezérlő terminálra (negatív, 1: 5 arányban az egyenáramértékhez). De csak az impulzus időtartama legyen a lehető legrövidebb - 10 ... 100 μs. A zárható tirisztorok alsó határfeszültséggel és áramerősséggel rendelkeznek, mint a szokásos. A különbség körülbelül 25-30%.

A tirisztorok típusai

A fentiek zárhatók voltak, de vanMég mindig sokféle félvezető tirisztor létezik, amelyeket érdemes megemlíteni. Bizonyos típusú tirisztorokat különböző kialakításokban használnak (töltők, kapcsolók, teljesítményszabályozók). Valahol szükséges, hogy a vezérlést fényáramlással végezzük, ami azt jelenti, hogy az optothyrisztort használjuk. Jellemzője, hogy a vezérlő áramkör félvezető kristályt használ, amely érzékeny a fényre. A tirisztor paraméterei különbözőek, mindegyiknek megvan a saját jellemzője, amely csak nekik jellemző. Ezért legalábbis általánosságban meg kell jelölni, hogy ezek a félvezetők milyen típusúak és hol használhatók. Tehát itt az egész lista és az egyes típusok főbb jellemzői:

1. Diode-tirisztor. Ennek az elemnek a megfelelője egy tirisztor, amelyhez a félvezető dióda párhuzamosan kapcsolódik.
2. Dinisztor (diódás tirisztor). Teljes vezetésbe léphet, ha bizonyos feszültségszintet meghalad.
3. Triac (szimmetrikus tirisztor). Ennek megfelelő két párhuzamosan kapcsolt tirisztor.
4. A nagy sebességű inverteres tirisztor magas kapcsolási sebességgel (5 ... 50 μs) jellemezhető.
5. Térhajtású tranzisztor vezérlésű tirisztorok. Gyakran MOS-tranzisztorokon alapuló terveket találsz.
6. Optikai tirisztorok, amelyeket fényáramok szabályoznak.

Biztonsági elem

A tirisztorok olyan eszközök, amelyek kritikusakaz egyenáram és a közvetlen feszültség emelkedése. Számukra, valamint a félvezető diódák esetében, olyan jelenség, mint a fordított visszanyerő áramok áramlása, amely nagyon gyorsan és élesen nullára esik, jellemző, ami súlyosbítja a túlfeszültség valószínűségét. Ez a túlfeszültség annak a ténynek a következménye, hogy az áram minden olyan elemében, amely induktivitást mutat (akár a telepítéshez vezetett ultrakönnyű induktivitások, vezetékek, áramköri lapok) hirtelen megszűnik. A védelem megvalósításához számos olyan rendszert kell használni, amelyek lehetővé teszik dinamikus működési módok esetén a magas feszültségek és áramok elleni védelmet.

Jellemzően a forrás induktív impedanciájaamely egy működő tirisztor áramkörébe tartozik, olyan értéket tartalmaz, amely több mint elegendő ahhoz, hogy ne tartalmazzon további induktivitást a rendszerben. Emiatt a gyakorlatban gyakran alkalmaznak egy kapcsolási út kialakításának láncolatát, amely jelentősen csökkenti a túlfeszültség sebességét és szintjét az áramkörben, amikor a tirisztor leválik. Az üreges láncokat leggyakrabban erre a célra használják. A párhuzamosan a tirisztorba kerülnek. Számos áramkör-tervezési változtatás létezik ezen áramkörökben, valamint számításuk módszereit, a tirisztorok különböző üzemmódokban és körülmények között történő működésének paramétereit. De a zárt tirisztor kapcsolási pályájának kialakulásának lánca ugyanaz lesz, mint a tranzisztoroké.