Tiristor - principiu de funcționare, dispozitiv și circuit de control. Tiristoare moderne de oprire a puterii

♦ După cum am aflat deja, un tiristor este un dispozitiv semiconductor care are proprietățile unei supape electrice. Tiristor cu două terminale (A - anod, K - catod) , acesta este un dinistor. Tiristor cu trei terminale (A – anod, K – catod, Ue – electrod de control) , acesta este un tiristor, sau în viața de zi cu zi se numește pur și simplu tiristor.

♦ Folosind electrodul de control (în anumite condiții), puteți schimba starea electrică a tiristorului, adică să-l transferați din starea „oprit” în starea „pornit”.
Tiristorul se deschide dacă tensiunea aplicată între anod și catod depășește valoarea U = Upr, adică mărimea tensiunii de defalcare a tiristorului;
Tiristorul poate fi deschis la o tensiune mai mică decât Uprîntre anod și catod (U< Uпр) , dacă aplicați un impuls de tensiune cu polaritate pozitivă între electrodul de control și catod.

♦ Tiristorul poate rămâne în stare deschis atât timp cât se dorește, atâta timp cât îi este aplicată tensiunea de alimentare.
Tiristorul poate fi închis:

• - dacă reduceți tensiunea dintre anod și catod până la U = 0;
• - dacă reduceți curentul anodic al tiristorului la o valoare mai mică decât curentul de menținere Iud.
• — prin aplicarea unei tensiuni de blocare la electrodul de control (numai pentru tiristoare de oprire).

De asemenea, tiristorul poate rămâne în stare închis pentru orice perioadă de timp până la sosirea impulsului de declanșare.
Tiristoarele și dinistoarele funcționează atât în ​​circuite de curent continuu, cât și în curent alternativ.

Funcționarea dinistorului și tiristorului în circuite DC.

Să ne uităm la câteva exemple practice.
Primul exemplu de utilizare a unui dinistor este generator de sunet de relaxare .

Îl folosim ca dinistor KN102A-B.

♦ Generatorul funcționează după cum urmează.
Când butonul este apăsat Kn, prin rezistențe R1 și R2 Condensatorul se încarcă treptat CU(+ baterii – contactele închise ale butonului Kn – rezistențe – condensator C – minus baterii).
Un lanț de capsulă telefonică și un dinistor este conectat în paralel la condensator. Niciun curent nu trece prin capsula telefonului și prin dinistor, deoarece dinistorul este încă „blocat”.
♦ Când condensatorul ajunge la tensiunea la care se sparge dinistorul, un impuls de curent de descărcare a condensatorului trece prin bobina capsulei telefonice (C - bobină telefon - dinistor - C). Se aude un clic de la telefon, condensatorul este descărcat. Apoi, condensatorul C se încarcă din nou și procesul se repetă.
Frecvența de repetare a clicurilor depinde de capacitatea condensatorului și de valoarea rezistenței rezistențelor. R1 și R2.
♦ Cu valorile nominale ale tensiunii, rezistenței și condensatorului indicate pe diagramă, frecvența semnalului sonor folosind rezistorul R2 poate fi modificată în 500 – 5000 hertz. Capsula telefonului trebuie utilizată cu o bobină cu impedanță scăzută 50 – 100 ohmi, nu mai mult, de exemplu o capsulă telefonică TK-67-N.
Capsula telefonului trebuie conectată cu polaritatea corectă, altfel nu va funcționa. Pe capsulă există o denumire + (plus) și – (minus).

♦ Această schemă (Figura 1) are un dezavantaj. Datorită răspândirii mari a parametrilor dinistor KN102(tensiune de avarie diferită), în unele cazuri, va fi necesară creșterea tensiunii de alimentare la 35-45 volți, ceea ce nu este întotdeauna posibil și convenabil.

Un dispozitiv de control asamblat pe un tiristor pentru pornirea și oprirea sarcinii folosind un singur buton este prezentat în Fig. 2.

Dispozitivul funcționează după cum urmează.
♦ În starea inițială, tiristorul este închis și lumina nu se aprinde.
Apăsați butonul Kn pentru 1 – 2 secunde. Contactele butonului se deschid, circuitul catodului tiristorului este întrerupt.

În acest moment condensatorul CUîncărcat de la o sursă de energie printr-un rezistor R1. Tensiunea pe condensator atinge U alimentare electrică.
Eliberați butonul Kn.
În acest moment, condensatorul este descărcat prin circuit: rezistor R2 - electrod de control al tiristorului - catod - contactele închise ale butonului Kn - condensator.
Curentul va curge în circuitul electrodului de control, tiristor "se va deschide".
Lumina se aprinde și de-a lungul circuitului: plus baterii - încărcare sub formă de bec - tiristor - contacte închise ale butonului - minus baterii.
Circuitul va rămâne în această stare atât timp cât se dorește. .
În această stare, condensatorul este descărcat: rezistența R2, electrod de control al tranziției - catod tiristor, contactele butonului Kn.
♦ Pentru a stinge becul, apăsați scurt butonul Kn. În acest caz, circuitul principal de alimentare al becului este întrerupt. tiristor "se inchide". Când contactele butonului sunt închise, tiristorul va rămâne în stare închisă, deoarece pe electrodul de control al tiristorului Uynp = 0(condensatorul este descărcat).

Am testat și am lucrat în mod fiabil diverse tiristoare în acest circuit: KU101, T122, KU201, KU202, KU208 .

♦ După cum am menționat deja, dinistorul și tiristorul au propriile lor tranzistor analog .

Circuitul analog tiristor este format din două tranzistoare și este prezentat în Fig. 3.
tranzistor Tr 1 are p-n-p conductivitate, tranzistor Tr2 are n-p-n conductivitate. Tranzistoarele pot fi fie germaniu, fie siliciu.

Analogul tiristor are două intrări de control.
Prima intrare: A – Ue1(emițător - baza tranzistorului Tr1).
A doua intrare: K – Ue2(emițător - baza tranzistorului Tr2).

Analogul are: A - anod, K - catod, Ue1 - primul electrod de control, Ue2 - al doilea electrod de control.

Dacă nu se folosesc electrozi de control, atunci va fi un dinistor, cu electrozi A - anod și K - catod .

♦ O pereche de tranzistoare, pentru un analog al unui tiristor, trebuie selectată de aceeași putere cu un curent și o tensiune mai mari decât cele necesare pentru funcționarea dispozitivului. Parametri analogici tiristor (tensiune de avarie Unp, curent de menținere Iyд) , va depinde de proprietățile tranzistorilor utilizați.

♦ Pentru o funcționare analogică mai stabilă, se adaugă rezistențe la circuit R1 și R2. Și folosind o rezistență R3 tensiunea de avarie poate fi reglată Uprși menținerea curentului Iyd analogul unui dinistor - un tiristor. Este prezentată o diagramă a unui astfel de analog în fig. 4.

Dacă în circuitul generator de frecvență audio (Figura 1), în loc de un dinistor KN102 porniți dinistorul analog, obțineți un dispozitiv cu proprietăți diferite (Figura 5) .

Tensiunea de alimentare a unui astfel de circuit va fi de la 5 la 15 volți. Modificarea valorilor rezistenței R3 și R5 Puteți schimba tonul sunetului și tensiunea de funcționare a generatorului.

Rezistor variabil R3 Tensiunea de avarie a analogului este selectată pentru tensiunea de alimentare utilizată.

Apoi îl puteți înlocui cu un rezistor constant.

Tranzistoarele Tr1 și Tr2: KT502 și KT503; KT814 și KT815 sau oricare altele.

♦ Interesant circuit stabilizator de tensiune cu protectie la scurtcircuit la sarcina (Figura 6).

Dacă curentul de sarcină depăşeşte 1 amper, protecția va funcționa.

Stabilizatorul este format din:

• - element de control - dioda zener KS510, care determină tensiunea de ieșire;
• - element de acţionare - tranzistoare KT817A, KT808A, acționând ca un regulator de tensiune;
• - un rezistor este folosit ca senzor de suprasarcină R4;
• — mecanismul de protecție a actuatorului folosește un analog al unui dinistor, pe tranzistoare KT502 și KT503.

♦ La intrarea stabilizatorului există un condensator ca filtru C1. Rezistor R1 este setat curentul de stabilizare al diodei zener KS510, mărimea 5 – 10 mA. Tensiunea pe dioda zener ar trebui să fie 10 volți.
Rezistor R5 setează modul inițial de stabilizare a tensiunii de ieșire.

Rezistor R4 = 1,0 Ohm, este conectat în serie la circuitul de sarcină Cu cât curentul de sarcină este mai mare, cu atât este eliberată mai multă tensiune proporțională cu curentul.

În starea inițială, când sarcina la ieșirea stabilizatorului este mică sau oprită, analogul tiristor este închis. Tensiunea de 10 volți aplicată acestuia (de la dioda zener) nu este suficientă pentru defecțiune. În acest moment, scăderea tensiunii pe rezistor R4 aproape egal cu zero.
Dacă creșteți treptat curentul de sarcină, căderea de tensiune pe rezistor va crește R4. La o anumită tensiune pe R4, analogul tiristorului trece și tensiunea se stabilește între punct Punctul 1 si un fir comun egal cu 1,5 - 2,0 volți.
Aceasta este tensiunea tranziției anod-catod a unui analog deschis al unui tiristor.

În același timp, LED-ul se aprinde D1, semnalând o urgență. Tensiunea la ieșirea stabilizatorului, în acest moment, va fi egală cu 1,5 - 2,0 volți.
Pentru a restabili funcționarea normală a stabilizatorului, trebuie să opriți sarcina și să apăsați butonul Kn, resetând blocarea de securitate.
Va exista din nou tensiune la ieșirea stabilizatorului 9 volți, iar LED-ul se va stinge.
Setarea rezistorului R3, puteți selecta curentul de funcționare a protecției de la 1 amper sau mai mult . Tranzistoare T1 și T2 Poate fi instalat pe un singur calorifer fără izolație. Radiatorul în sine trebuie izolat de carcasă.

În diagrame și în documentația tehnică sunt adesea folosiți diferiți termeni și simboluri, dar nu toți electricienii începători le cunosc semnificația. Ne propunem să discutăm despre ce sunt tiristoarele de putere pentru sudare, principiul lor de funcționare, caracteristicile și etichetarea acestor dispozitive.

Ce este un tiristor și tipurile lor

Mulți au văzut tiristoare în ghirlanda „Running Fire” acesta este cel mai simplu exemplu al dispozitivului descris și cum funcționează. Un redresor sau tiristor din siliciu este foarte asemănător cu un tranzistor. Acesta este un dispozitiv semiconductor multistrat, al cărui material principal este siliciul, cel mai adesea într-o carcasă din plastic. Datorită faptului că principiul său de funcționare este foarte asemănător cu o diodă de redresare (dispozitive redresoare de curent alternativ sau dinistori), denumirea de pe diagrame este adesea aceeași - aceasta este considerată un analog al unui redresor.

Foto – Diagrama ghirlandei de foc care rulează

Sunt:

• tiristoare de oprire ABB (GTO),
• SEMIKRON standard,
• avalanșă puternică tip TL-171,
• optocuple (de exemplu, TO 142-12.5-600 sau modulul MTOTO 80),
• TS-106-10 simetric,
• MTT-uri de joasă frecvență,
• triac BTA 16-600B sau VT pentru mașini de spălat,
• frecvența TBC,
• străin TPS 08,
• TYN 208.

Dar, în același timp, tranzistoarele de tip IGBT sau IGCT sunt utilizate pentru dispozitivele de înaltă tensiune (cuptoare, mașini-unelte și alte automatizări de producție).

Foto – tiristor

Dar, spre deosebire de o diodă, care este un tranzistor cu două straturi (PN) (PNP, NPN), un tiristor este format din patru straturi (PNPN) și acest dispozitiv semiconductor conține trei joncțiuni p-n. În acest caz, redresoarele cu diode devin mai puțin eficiente. Acest lucru este bine demonstrat de circuitul de control al tiristoarelor, precum și de orice carte de referință a electricienilor (de exemplu, în bibliotecă puteți citi gratuit o carte a autorului Zamyatin).

Un tiristor este un convertor AC unidirecțional, ceea ce înseamnă că conduce curentul într-o singură direcție, dar, spre deosebire de o diodă, dispozitivul poate fi făcut să funcționeze ca un comutator cu circuit deschis sau ca o diodă redresoare DC. Cu alte cuvinte, tiristoarele semiconductoare pot funcționa numai în modul de comutare și nu pot fi utilizate ca dispozitive de amplificare. Cheia de pe tiristor nu este capabilă să se deplaseze singură în poziția închisă.

Redresorul controlat de siliciu este unul dintre mai multe dispozitive semiconductoare de putere, împreună cu triac-uri, diode AC și tranzistori unijoncții, care pot trece de la un mod la altul foarte rapid. Un astfel de tiristor se numește de mare viteză. Desigur, clasa dispozitivului joacă un rol important aici.

Aplicarea tiristorului

Scopul tiristoarelor poate fi foarte diferit, de exemplu, un invertor de sudură de casă care utilizează tiristoare, un încărcător pentru o mașină (tiristor în sursa de alimentare) și chiar un generator sunt foarte populare. Datorită faptului că dispozitivul în sine poate trece atât sarcini de joasă frecvență, cât și de înaltă frecvență, poate fi folosit și pentru un transformator pentru mașini de sudură (puntea lor folosește exact aceste piese). Pentru a controla funcționarea piesei în acest caz, este necesar un regulator de tensiune pe tiristor.

Fotografie - folosind tiristor în loc de LATR

Nu uitați de tiristorul de aprindere pentru motociclete.

Descrierea designului și principiul de funcționare

Tiristorul este format din trei părți: „Anod”, „Catod” și „Intrare”, constând din trei joncțiuni p-n care pot comuta între pozițiile „ON” și „OFF” la viteză foarte mare. Dar, în același timp, poate fi, de asemenea, comutat din poziția „ON” pentru diferite durate, adică pe mai multe semicicluri, pentru a furniza o anumită cantitate de energie sarcinii. Funcționarea unui tiristor poate fi explicată mai bine presupunând că acesta va consta din doi tranzistori conectați unul la altul, ca o pereche de comutatoare regenerative complementare.

Cele mai simple microcircuite demonstrează două tranzistoare, care sunt combinate în așa fel încât curentul colectorului, după comanda „Start”, curge în canalele tranzistorului NPN TR 2 direct în tranzistorul PNP TR 1. În acest moment, curentul de la TR 1 se varsă în canale în bazele TR 2. Aceste două tranzistoare interconectate sunt aranjate astfel încât emițătorul de bază primește curent de la colectorul-emițător al celuilalt tranzistor. Acest lucru necesită o plasare paralelă.

Foto – Tiristor KU221IM

În ciuda tuturor măsurilor de siguranță, tiristorul se poate muta involuntar dintr-o poziție în alta. Acest lucru se întâmplă din cauza unui salt brusc al curentului, a schimbărilor de temperatură și a altor diverși factori. Prin urmare, înainte de a cumpăra un tiristor KU202N, T122 25, T 160, T 10 10, trebuie nu numai să îl verificați cu un tester (inel), ci și să vă familiarizați cu parametrii de funcționare.

Caracteristici tipice curent-tensiune ale tiristorului

Pentru a începe să discutați acest subiect complex, priviți diagrama caracteristicilor curent-tensiune ale unui tiristor:

Foto - caracteristici caracteristicii curent-tensiune tiristor

1. Segmentul dintre 0 și (Vо,IL) corespunde în totalitate blocării directe a dispozitivului;
2. În secțiunea Vvo, tiristorul este în poziția „ON”;
3. Segmentul dintre zone (Vvo, IL) și (Vн,In) este poziția de tranziție în starea de pornire a tiristorului. În această zonă apare așa-numitul efect dinistor;
4. La rândul lor, punctele (Vн,In) arată pe grafic deschiderea directă a dispozitivului;
5. Punctele 0 și Vbr sunt secțiunea în care tiristorul este oprit;
6. Acesta este urmat de segmentul Vbr - indică modul de defalcare inversă.

Desigur, componentele radio moderne de înaltă frecvență dintr-un circuit pot afecta caracteristicile curent-tensiune într-o formă nesemnificativă (răcitoare, rezistențe, relee). De asemenea, fototiristoarele simetrice, diodele zener SMD, optotiristoarele, trioda, optocuptoarele, optoelectronice și alte module pot avea caracteristici curent-tensiune diferite.

Foto - caracteristică curent-tensiune a unui tiristor

În plus, vă atragem atenția asupra faptului că, în acest caz, protecția dispozitivului se realizează la intrarea de sarcină.

Verificare tiristoare

Înainte de a cumpăra un dispozitiv, trebuie să știți cum să testați un tiristor cu un multimetru. Dispozitivul de măsurare poate fi conectat numai la un așa-numit tester. Diagrama prin care poate fi asamblat un astfel de dispozitiv este prezentată mai jos:

Foto – tester tiristoare

Conform descrierii, este necesar să se aplice o tensiune pozitivă anodului și o tensiune negativă catodului. Este foarte important să folosiți o valoare care să se potrivească cu rezoluția tiristorului. Desenul prezintă rezistențe cu o tensiune nominală de 9 până la 12 volți, ceea ce înseamnă că tensiunea testerului este puțin mai mare decât tiristorul. După ce ați asamblat dispozitivul, puteți începe să verificați redresorul. Trebuie să apăsați butonul care trimite semnale de puls pentru a-l porni.

Testarea tiristorului este foarte simplă; un buton trimite pentru scurt timp un semnal de deschidere (pozitiv față de catod) la electrodul de control. După aceasta, dacă luminile de mers de pe tiristor se aprind, dispozitivul este considerat inoperant, dar dispozitivele puternice nu reacţionează întotdeauna imediat după sosirea sarcinii.

Foto-circuit tester pentru tiristoare

Pe lângă verificarea dispozitivului, este recomandat să folosiți controlere speciale sau o unitate de control pentru tiristoare și triace OWEN BOOST sau alte mărci funcționează aproximativ la fel ca un regulator de putere pe un tiristor. Principala diferență este o gamă mai largă de tensiuni.

Video: principiul de funcționare al unui tiristor

Specificații

Să luăm în considerare parametrii tehnici ai tiristoarelor din seria KU 202e. Această serie prezintă dispozitive de uz casnic cu putere redusă, a căror utilizare principală este limitată la aparatele de uz casnic: este folosită pentru a funcționa cuptoare electrice, încălzitoare etc.

Desenul de mai jos arată pinout-ul și părțile principale ale tiristorului.

Fotografie – ku 202

1. Setați tensiunea de stare inversă (max) 100 V
2. Tensiune închisă 100 V
3. Puls în poziție deschisă – 30 A
4. Impuls repetat în poziție deschisă 10 A
5. Tensiune medie<=1,5 В
6. Tensiune de nedeblocare >=0,2 V
7. Setați curentul în poziție deschisă<=4 мА
8. Curent invers<=4 мА
9. Curent de deblocare de tip constant<=200 мА
10. Setați tensiune constantă<=7 В
11. La timp<=10 мкс
12. Timp de oprire<=100 мкс

Dispozitivul pornește în câteva microsecunde. Dacă trebuie să înlocuiți dispozitivul descris, atunci consultați un consultant de vânzări la un magazin de electricitate - el va putea selecta un analog conform diagramei.

Foto – tiristor Ku202n

Prețul unui tiristor depinde de marca și caracteristicile acestuia. Vă recomandăm să cumpărați dispozitive casnice - acestea sunt mai durabile și mai accesibile. Pe piețele spontane puteți cumpăra un convertor puternic, de înaltă calitate, pentru până la o sută de ruble.

Pentru a vă imagina în mod clar lucrarea, este necesar să faceți o idee despre esența muncii unui tiristor.

Un conductor controlat format din patru joncțiuni semiconductoare P-N-P-N. Principiul său de funcționare este similar cu cel al unei diode și se realizează atunci când un curent electric este furnizat electrodului de control.

Trecerea curentului prin tiristor este posibilă numai dacă potențialul anodului este mai mare decât potențialul catodic. Curentul prin tiristor încetează să mai treacă atunci când valoarea curentului scade până la pragul de închidere. Curentul care circulă către electrodul de control nu afectează valoarea curentului în partea principală a tiristorului și, în plus, nu are nevoie de sprijin constant în starea principală a tiristorului, este necesar doar pentru a deschide tiristorul;

Există mai multe caracteristici decisive ale unui tiristor

Într-o stare deschisă, favorabilă pentru funcția de purtare a curentului, tiristorul este caracterizat de următorii indicatori:

• Căderea de tensiune, este determinată ca tensiune de prag folosind rezistența internă.
• Valoarea maximă admisă a curentului este de până la 5000 A, valoare rms tipică pentru cele mai puternice componente.

În starea blocată a tiristorului este:

• Tensiune maximă admisă directă (mai mare de 5000A).
• În general, valorile tensiunii directe și inverse sunt aceleași.
• Timpul de oprire sau timpul cu o valoare minimă în care tiristorul nu este influențat de valoarea pozitivă a tensiunii anodului față de catod, altfel tiristorul se va debloca spontan.
• Caracteristica curentului de control a părții principale deschise a tiristorului.

Există tiristoare proiectate să funcționeze în circuite proiectate pentru frecvențe joase și pentru circuite cu frecvențe înalte. Acestea sunt așa-numitele tiristoare de mare viteză; domeniul lor de aplicare este proiectat pentru câțiva kiloherți. Tiristoarele de mare viteză se caracterizează prin utilizarea unor tensiuni directe și inverse inegale.

Pentru a crește valoarea tensiunii constante

Orez. Numarul 1. Dimensiunile generale ale conexiunii și desenul tiristorului. m 1, m 2 – puncte de control la care se măsoară tensiunea impulsului în starea deschisă. L 1 min – cel mai mic spațiu de aer (distanță) în aer dintre bornele anodului și electrodul de control; L 2 min – lungime minimă de trecere a curentului scurgeri între terminale.

Tipuri de tiristoare

• – dioda tiristor, are doua terminale anod si catod.
• SCR – un tiristor triodă este echipat cu un electrod de control suplimentar.
• Un triac este un tiristor simetric; este o conexiune anti-serie a tiristoarelor și are capacitatea de a trece curent în direcțiile înainte și invers.

Orez. nr 2. Structura (a) și caracteristica curent-tensiune (caracteristica volt-amperi) a tiristorului.

Tiristoarele sunt proiectate să funcționeze în circuite cu limite de frecvență diferite, în aplicații normale tiristoarele pot fi conectate la diode, care sunt conectate în mod spate în spate, această proprietate este folosită pentru a crește tensiunea DC pe care o poate rezista componenta în off stare. Pentru circuite avansate este utilizat tiristorGTO (Poartă Întoarce-te Oee - tiristor blocabil), este complet gestionabil. Blocarea acestuia are loc prin intermediul electrodului de control. Utilizarea tiristoarelor de acest fel și-a găsit aplicație în convertoare foarte puternice, deoarece poate trece curenți mari.

Scrie comentarii, completări la articol, poate am omis ceva. Uitați-vă la, mă voi bucura dacă veți găsi altceva util la al meu.

Bună seara habr. Să vorbim despre un astfel de dispozitiv ca un tiristor. Un tiristor este un dispozitiv semiconductor bistabil având trei sau mai multe joncțiuni de redresare care interacționează. Din punct de vedere al funcționalității, acestea pot fi comparate cu cheile electronice. Dar există o caracteristică a tiristorului: nu poate intra în stare închisă, spre deosebire de o cheie obișnuită. Prin urmare, de obicei poate fi găsit sub nume - nu cheie complet gestionată.

Figura prezintă o vedere tipică a unui tiristor. Este format din patru tipuri alternative de conductivitate electrică a regiunilor semiconductoare și are trei terminale: anod, catod și electrod de control.
Anodul este în contact cu stratul p exterior, catodul este în contact cu stratul n exterior.
Vă puteți reîmprospăta memoria despre joncțiunea p-n.

Clasificare

În funcție de numărul de pini, poate fi derivată o clasificare a tiristoarelor. În esență, totul este foarte simplu: un tiristor cu două terminale se numește dinistor (în consecință, are doar un anod și un catod). Tiristoarele cu trei și patru terminale se numesc triodă sau tetrodă. Există, de asemenea, tiristoare cu un număr mare de regiuni semiconductoare alternante. Unul dintre cele mai interesante este un tiristor simetric (triac), care pornește la orice polaritate de tensiune.

Principiul de funcționare

De obicei, un tiristor este reprezentat ca doi tranzistori conectați unul la celălalt, fiecare dintre acestea funcționând în mod activ.

În legătură cu acest model, regiunile exterioare pot fi numite emițător, iar joncțiunea centrală poate fi numită colector.
Pentru a înțelege cum funcționează un tiristor, ar trebui să vă uitați la caracteristica curent-tensiune.


O mică tensiune pozitivă este aplicată anodului tiristorului. Joncțiunile emițătorului sunt conectate în direcția înainte, iar joncțiunile colectoarelor în direcția inversă. (în esență toată tensiunea va fi pe ea). Secțiunea de la zero la unu pe caracteristica curent-tensiune va fi aproximativ similară cu ramura inversă a caracteristicii diodei. Acest mod poate fi numit modul de stare a tiristorului închis.
Pe măsură ce tensiunea anodului crește, purtătorii majoritari sunt injectați în regiunea de bază, acumulând astfel electroni și găuri, ceea ce este echivalent cu diferența de potențial la joncțiunea colectorului. Pe măsură ce curentul prin tiristor crește, tensiunea la joncțiunea colectorului va începe să scadă. Și când scade la o anumită valoare, tiristorul nostru va intra într-o stare de rezistență diferențială negativă (secțiunea 1-2 din figură).
După aceasta, toate cele trei tranziții se vor deplasa în direcția înainte, transferând astfel tiristorul în starea deschisă (secțiunea 2-3 din figură).
Tiristorul va rămâne în stare deschisă atâta timp cât joncțiunea colectorului este polarizat în direcția înainte. Dacă curentul tiristorului este redus, atunci, ca rezultat al recombinării, numărul de purtători neechilibrați din regiunile de bază va scădea și joncțiunea colectorului va fi polarizat în direcția opusă, iar tiristorul va intra în starea oprită.
Când tiristorul este pornit invers, caracteristica curent-tensiune va fi similară cu cea a două diode conectate în serie. Tensiunea inversă va fi limitată în acest caz de tensiunea de avarie.

Parametrii generali ai tiristoarelor

1. Tensiunea de pornire- aceasta este tensiunea anodică minimă la care tiristorul intră în starea de pornire.
2. Tensiune directă este căderea de tensiune directă la curentul anodic maxim.
3. Tensiune inversă- aceasta este tensiunea maximă admisă pe tiristor în stare închisă.
4. Curent direct maxim admis- acesta este curentul maxim în stare deschisă.
5. Curent invers- curent la tensiune inversă maximă.
6. Curentul maxim de control al electrodului
7. Timp de întârziere pornire/oprire
8. Puterea disipată maximă admisă

Concluzie

Astfel, există un feedback pozitiv de curent în tiristor - o creștere a curentului printr-o joncțiune a emițătorului duce la o creștere a curentului prin cealaltă joncțiune a emițătorului.
Un tiristor nu este un comutator de control complet. Adică, după ce a trecut la o stare deschisă, rămâne în ea chiar dacă nu mai trimiteți un semnal către tranziția de control, dacă este furnizat un curent peste o anumită valoare, adică curentul de menținere.

Un tiristor este o componentă electronică realizată din materiale semiconductoare, poate consta din trei sau mai multe joncțiuni p-n și are două stări stabile: închis (conductivitate scăzută), deschis (conductivitate ridicată).

Aceasta este o formulare uscată, care este pentru cei care sunt abia la început master inginerie electrică uh, nu spune absolut nimic. Să ne uităm la principiul de funcționare al acestei componente electronice pentru oamenii obișnuiți, ca să spunem așa, pentru manechini și unde poate fi folosită. În esență, este echivalentul electronic al comutatoarelor pe care le folosești în fiecare zi.

Există multe tipuri de aceste elemente, cu caracteristici diferite și aplicații diferite. Luați în considerare un tiristor obișnuit cu o singură operație.

Metoda de desemnare pe diagrame este prezentată în Figura 1.

Elementul electronic are următoarele concluzii:

• borna pozitivă a anodului;
• terminalul negativ al catodului;
• electrodul de control G.

Principiul de funcționare al unui tiristor

Principala aplicație a acestui tip de elemente este crearea pe baza lor de comutatoare cu tiristoare de putere pentru comutarea curenților mari și reglarea acestora. Pornirea se realizează printr-un semnal transmis la electrodul de control. În acest caz, elementul nu este complet controlabil, iar pentru a-l închide este necesar să se utilizeze măsuri suplimentare care să asigure că tensiunea scade la zero.

Dacă vorbim despre cum funcționează un tiristor în termeni simpli, atunci, prin analogie cu o diodă, poate conduce curentul doar într-o singură direcție, așa că atunci când îl conectați, aveți nevoie de respectați polaritatea corectă. Când se aplică tensiune la anod și catod, acest element va rămâne închis până când semnalul electric corespunzător este aplicat electrodului de control. Acum, indiferent de prezența sau absența unui semnal de control, acesta nu își va schimba starea și va rămâne deschis.

Condiții inchidere tiristor:

1. Scoateți semnalul de la electrodul de control;
2. Reduceți tensiunea la catod și anod la zero.

Pentru rețelele de curent alternativ, îndeplinirea acestor condiții nu ridică dificultăți deosebite. Tensiunea sinusoidală, trecând de la o valoare a amplitudinii la alta, scade la o valoare zero, iar dacă în acest moment nu există semnal de control, tiristorul se va închide.

În cazul utilizării tiristoarelor în circuite de curent continuu, se folosesc o serie de metode pentru comutarea forțată (închiderea tiristorului), cea mai comună este utilizarea unui condensator care a fost preîncărcat. Circuitul cu condensatorul este conectat la circuitul de control al tiristoarelor. Când un condensator este conectat la circuit, se va produce o descărcare la tiristor, curentul de descărcare al condensatorului va fi direcționat opus curentului direct al tiristorului, ceea ce va duce la o scădere a curentului din circuit la zero și tiristorul se va închide.

Ai putea crede că utilizarea tiristoarelor este nejustificată, nu este mai ușor să folosești un comutator obișnuit? Un avantaj uriaș al tiristorului este că vă permite să comutați curenți uriași în circuitul anod-catod folosind un semnal de control neglijabil furnizat circuitului de control. În acest caz, nu apar scântei, ceea ce este important pentru fiabilitatea și siguranța întregului circuit.

Schema de conectare

Circuitul de control poate arăta diferit, dar în cel mai simplu caz, circuitul de comutare a comutatorului tiristoarelor arată ca cel prezentat în Figura 2.

Un bec este atașat de anod L, iar comutatorul K2 conectează borna pozitivă a sursei de alimentare G. B. Catodul este conectat la borna negativă a sursei de alimentare.

După ce alimentarea este furnizată de comutatorul K2, tensiunea bateriei va fi aplicată anodului și catodului, dar tiristorul rămâne închis și lumina nu se aprinde. Pentru a porni lampa, trebuie să apăsați butonul K1, semnalul prin rezistența R va fi trimis la electrodul de control, comutatorul tiristor își va schimba starea pentru a deschide, iar lampa se va aprinde. Rezistența limitează curentul furnizat electrodului de control. Apăsarea din nou a butonului K1 nu are niciun efect asupra stării circuitului.

Pentru a închide cheia electronică, trebuie să deconectați circuitul de la sursa de alimentare folosind comutatorul K2. Acest tip de componentă electronică se va opri dacă tensiunea de alimentare la anod scade la o anumită valoare, care depinde de caracteristicile sale. Acesta este modul în care puteți descrie cum funcționează un tiristor pentru manechine.

Caracteristici

Principalele caracteristici includ următoarele:

Elementele luate în considerare, pe lângă cheile electronice, sunt adesea folosite în regulatoarele de putere, care permit modificarea puterii furnizate sarcinii prin modificarea valorilor medii și efective ale curentului alternativ. Valoarea curentului este reglată prin modificarea momentului la care semnalul de deschidere este furnizat tiristorului (prin variarea unghiului de deschidere). Unghiul de deschidere (reglare) este timpul de la începutul semiciclului până la momentul deschiderii tiristorului.

Tipuri de date ale componentelor electronice

Există multe tipuri diferite de tiristoare, dar cele mai comune, pe lângă cele discutate mai sus, sunt următoarele:

• element dinistor, a cărui comutare are loc atunci când se atinge o anumită valoare de tensiune aplicată între anod și catod;
• triac;
• un optotiristor, a cărui comutare este efectuată printr-un semnal luminos.

triaci

Aș dori să mă opresc mai detaliat asupra triacurilor. După cum am menționat mai devreme, tiristoarele pot conduce curentul doar într-o singură direcție, prin urmare, atunci când sunt instalate într-un circuit de curent alternativ, un astfel de circuit reglează o jumătate de ciclu al tensiunii rețelei. Pentru a regla ambele semicicluri, este necesar să instalați un alt tiristor spate în spate sau să folosiți circuite speciale folosind diode puternice sau punți de diode. Toate acestea complică schema, făcând-o greoaie și nesigură.

Pentru astfel de cazuri a fost inventat triacul. Să vorbim despre asta și despre principiul de funcționare pentru manechine. Principala diferență dintre triacuri din elementele discutate mai sus constă în capacitatea de a trece curentul în ambele sensuri. În esență, acestea sunt două tiristoare cu control comun, conectate spate la spate (Figura 3 A).

Simbolul grafic pentru această componentă electronică este prezentat în Fig. 3 V. Trebuie remarcat faptul că nu va fi corect să apelați bornele de putere anod și catod, deoarece curentul poate fi condus în orice direcție, deci sunt desemnate T1 și T2. Electrodul de control este desemnat G. Pentru a deschide triacul, este necesar să se aplice un semnal de control la ieșirea corespunzătoare. Condițiile pentru trecerea unui triac de la o stare la alta și înapoi în rețelele AC nu diferă de metodele de control discutate mai sus.

Acest tip de componente electronice este folosit în aplicații industriale, aparate de uz casnic și unelte electrice pentru reglarea continuă a curentului. Acesta este controlul motoarelor electrice, elementelor de încălzire, încărcătoarelor.

În concluzie, aș dori să spun că atât tiristoarele, cât și triacurile, în timp ce comută curenți semnificativi, au dimensiuni foarte modeste, în timp ce pe corpul lor este eliberată o putere termică semnificativă. Mai simplu spus, se încălzesc foarte tare, așa că pentru a proteja elementele de supraîncălzire și defecțiuni termice, folosesc un radiator, care în cel mai simplu caz este un calorifer din aluminiu.