Šiuolaikinė galios elektronika tikrai prasidėjo nuo tiristorių atsiradimo. Tiristoriai taip pat žinomi kaip siliciu valdomi lygintuvai arba SCR. Tai yra keturi sluoksniuoti ir trijų gnybtų puslaidininkiniai įtaisai. Tiristoriai yra vienakrypčiai įtaisai.
Silicio valdomi lygintuvai yra puslaidininkiniai įtaisai, paprastai naudojami valdyti didelę galią kartu su aukšta įtampa. Todėl šie įrenginiai gali būti naudojami aukštos įtampos kintamosios srovės maitinimo valdymo sistemose, lempos reguliatorių grandinėse, reguliatorių grandinėse ir kt. SCR priklauso tiristorių šeimai ir iš tikrųjų pavadinimas SCR yra tiristoriaus prekės pavadinimas iš „General Electrics“.
SCR yra keturių sluoksnių įtaisas su kintančiomis N ir P tipo medžiagomis. SCR susideda iš keturių puslaidininkių sluoksnio, kuris sudaro PNPN arba NPNP struktūrą. Silicis naudojamas kaip vidinis puslaidininkis, į kurį pridedami tinkami priedai. Jame yra trys gnybtai, vadinami anodu, katodu ir vartais. Katodas yra legiruotiausias, o vartai ir anodas - mažiau. Centrinis N tipo sluoksnis yra tik šiek tiek legiruotas ir yra storesnis nei kiti sluoksniai, suteikiantys jam galimybę palaikyti aukštą blokavimo įtampą.
SCR turi tris sankryžas, būtent J1, J2 ir J3. Anodas yra sujungtas su PN tipo PNPN struktūros medžiaga, o katodas - su N tipo medžiaga. Vartai yra sujungti su P tipo medžiaga šalia katodo.
Tai yra vienakrypčiai įtaisai, kurie srovę praleidžia tik viena kryptimi. Tai yra nuo anodo iki katodo. SCR suveikia tada, kai jo vartai gauna teigiamą įtampą. SCR paprastai naudojamas perjungimo programose, tokiose kaip relės tvarkyklė, akumuliatorių įkrovikliai ir kt.
Tiristorius turi tris pagrindines būsenas:
Atvirkštinis blokavimas: Šioje būsenoje tiristorius blokuoja srovę taip pat, kaip ir atvirkštinio įstrižainės diodo.
Persiųsti blokavimą: Šioje būsenoje tiristoriaus veikimas yra toks, kad blokuoja srovės laidumą į priekį, kurį paprastai neštų į priekį nukreiptas diodas.
Laidos nukreipimas į priekį: Šioje būsenoje tiristorius buvo įjungtas į laidumą. Jis dirbs tol, kol priekinė srovė nukris žemiau ribinės vertės, vadinamos laikančiąja srove.
Tiristoriaus veikimas
SCR-SIMBOLIS
SCR pradeda laidumą, kai yra nukreiptas į priekį. Šiuo tikslu katodas laikomas esant neigiamai, o anodas - teigiamai. Kai SCR taikoma priekinė įstrižinė įtampa, sankryžos J1 ir J3 tampa priekinės, o sankryža J2 - atvirkštinės. Kai vartuose veikia teigiama įtampa, jungtis J2 tampa nukreipta į priekį ir įsijungia SCR.
Veikiant tiristorius gali būti laikomas NPN ir PNP tranzistoriais, sujungtais atgal, sudarančiais teigiamą grįžtamojo ryšio kontūrą įrenginyje. Tranzistorius, kurio emiteris prijungtas prie tiristoriaus katodo, yra NPN įtaisas, o tranzistorius, kurio emiteris yra prijungtas prie tiristorius yra PNP įrenginys . Vartai yra prijungti prie NPN tranzistoriaus pagrindo. Vieno tranzistoriaus išvestis tiekiama į antrojo įvestį, o antrojo tranzistoriaus išvestis, savo ruožtu, grįžta į pirmojo įėjimą. Tai reiškia, kad kai srovė pradeda tekėti, ji greitai kaupiasi tol, kol abu tranzistoriai yra visiškai įjungti arba prisotinti. Pažiūrėkime nedidelį pavyzdį:
Iš žemiau esančios grandinės čia panaudojome tiristorių TYN616.
- Kai vartai yra atviri, nustatomos trys perėjimo įtampos pagal mažiausią priekinę įtampą, kuriai esant tiristorius stipriai dirba. Dabar daugiausia maitinimo įtampos atsiranda per atsparumą apkrovai. Laikymo srovė yra didžiausia anodo srovės vartai, atidaryti, kai įvyksta lūžis.
- Kai vartai išjungtoje būsenoje tiristorius suteikia begalybės pasipriešinimą nei įjungtas, jis siūlo labai mažą atsparumą, kuris yra nuo 0,010 iki 10.
Suaktyvinimo režimas
Įprastoje išjungtoje būsenoje SCR apsaugo nuo srovės tekėjimo per jį, tačiau kai vartai į katodo įtampą padidėja ir viršija tam tikrą lygį, SCR įsijungia ir vykdo kaip tranzistorius. Vienas svarbus SCR ypatumas yra tai, kad jį atlikus, jis išlieka užrakintas ir tęsia laidumą net pašalinus vartų įtampą. SCR išlieka tol, kol prietaisų laikymo srovė nukrenta iki mažos vertės. Bet jei vartai gauna pulsuojančią įtampą, o srovė per juos yra žemiau užfiksuojančios srovės, SCR išliks išjungta. SCR gali būti įjungtas be teigiamos įtampos vartuose. SCR paprastai yra sujungtas su anodu prie teigiamo bėgio ir katodu su neigiamuoju bėgiu. Jei padidėja anodo įtampa, talpinė jungtis įrenginyje sukelia įkrovą į vartus ir SCR. Šis suveikimo tipas be išorinės vartų srovės yra žinomas kaip „DV / dt paleidimas“. Paprastai tai įvyksta įjungus maitinimą. Tai vadinama normos efektu.
Tačiau suaktyvinus DV / dt, SCR nebus visiškai įjungtas, o iš dalies įjungtas SCR išsklaidys daug energijos ir prietaisas gali sugadinti. Siekiant užkirsti kelią DV / dt suveikimui, naudojamas „snubber“ tinklas. Kitas paleidimo būdas yra padidinant priekinę SCR įtampą virš jos vardinės gedimo įtampos. Į priekinę įtampą įsijungia, kai įtampa visoje SCR padidėja atidarius jos vartus. Tai vadinama „lavinų gedimu“, kurio metu sugenda įrenginio jungtis 2. Tai taip pat iš dalies įjungia SCR ir sugadins įrenginį. Taigi įtampa neturėtų viršyti vardinės SCR įtampos.
Kaip išjungti SCR?
Įjungus SCR, jis veiks laidumo režimu net ir pašalinus vartų srovę. Tai yra SCR fiksavimas. SCR galima išjungti perjungiant atvirkščiai. Tai galima padaryti vartams pritaikius neigiamą įtampą. Prietaisą taip pat galima išjungti pašalinant anodo srovę arba trumpam sutrumpinant vartus ir katodą.
Tiristoriaus programos:
Tiristoriai daugiausia naudojami įrenginiuose, kuriuose reikalaujama valdyti didelę galią, galbūt kartu su aukšta įtampa. Dėl jų veikimo jie yra tinkami naudoti vidutinės ir aukštos įtampos kintamosios srovės galios valdymo programose, pavyzdžiui, lempos pritemdymui, valdikliams ir variklio valdymas .
Viena SCR programa - relės valdymas naudojant SCR:
Trumpam paspaudus jungiklį S1, įsijungia relė. Jį galima išjungti paspaudus S2.
Jei jungiklis S1 pakeičiamas LDR, o R1 - 4,7K išankstiniu nustatymu, relė įsijungs, kai lemputė patenka į LDR. Iš anksto nustatykite paleidimo tašką.
Jei jungiklis S1 pakeičiamas termistoriumi 4,7 K NTC (neigiamos temperatūros koeficientas), o R1 - 1K nustatymu, relė įsijungia, kai temperatūra pakyla. Iš anksto nustatykite paleidimo tašką.
Nuotraukų kreditas:
- SCR-SIMBOLIS wikimedia
