Tyristori on puolijohdelaite, joka koostuu. Mikä on tyristori

Nelikerroksisten p-n-p-n puolijohdeelementtien tulo teki todellisen läpimurron tehoelektroniikassa. Tällaisia ​​laitteita kutsutaan "tyristoreiksi". Piiohjatut portit ovat yleisin tyristoriperhe.

Tämän tyyppisillä puolijohdelaitteilla on seuraava rakenne:

Kuten lohkokaaviosta näemme, tyristorissa on kolme liitintä - katodi, ohjauselektrodi ja anodi. Anodi ja katodi liitetään tehopiireihin ja ohjauselektrodi liitetään ohjausjärjestelmään (pienvirtaverkot) tyristorin ohjattua avaamista varten.

Piirikaavioissa tyristorilla on seuraava nimitys:

Virta-jännite-ominaisuus näkyy alla:

Tarkastellaanpa tätä ominaisuutta tarkemmin.

Käänteinen tunnushaara

Kolmannessa kvadrantissa diodien ja tyristorien ominaisuudet ovat samat. Jos anodille kohdistetaan negatiivinen potentiaali katodiin nähden, kohdissa J 1 ja J 3 syötetään käänteinen jännite ja J 2:een tasajännite, mikä saa aikaan käänteisen virran kulkemisen (se on hyvin pieni , yleensä useita milliampeeria). Kun tämä jännite kasvaa ns. läpilyöntijännitteeksi, tapahtuu lumivyörylisäys virrassa J 1 ja J 3 välillä. Tässä tapauksessa, jos tätä virtaa ei ole rajoitettu, risteyksen hajoaminen tapahtuu myöhemmän tyristorin vian seurauksena. Käänteisillä jännitteillä, jotka eivät ylitä läpilyöntijännitettä, tyristori käyttäytyy kuin vastus, jolla on suuri vastus.

Alhaisen johtavuuden vyöhyke

Tällä alueella on päinvastoin. Katodipotentiaali on negatiivinen suhteessa anodin potentiaaliin. Siksi J 1:een ja J 3:een syötetään tasajännite ja J 2:een käänteinen jännite. Tuloksena on hyvin pieni anodivirta.

Korkean johtavuuden vyöhyke

Jos jännite anodi-katodiosassa saavuttaa arvon, niin sanotun kytkentäjännitteen, tapahtuu J2-liitoksen lumivyöry ja tyristori siirtyy korkean johtavuuden tilaan. Tässä tapauksessa U a pienenee useista sadaista 1 - 2 volttiin. Se riippuu tyristorin tyypistä. Korkean johtavuuden vyöhykkeellä anodin läpi kulkeva virta riippuu ulkoisen elementin kuormituksesta, mikä mahdollistaa sen katsomisen tällä vyöhykkeellä suljettuna kytkimenä.

Jos johdat virtaa ohjauselektrodin läpi, tyristorin käynnistysjännite pienenee. Se riippuu suoraan ohjauselektrodin virrasta ja kun sen arvo on riittävän suuri, se on käytännössä yhtä suuri kuin nolla. Kun tyristori valitaan piirissä käytettäväksi, se valitaan siten, että paluu- ja myötäjännitteet eivät ylitä läpilyönti- ja kytkentäjännitteiden nimellisarvoja. Jos näitä ehtoja on vaikea täyttää tai elementtien parametreissa on suuri hajonta (esimerkiksi tarvitaan 6300 V tyristori ja sen lähimmät arvot ovat 1200 V), elementtien kytkeminen päälle on joskus käytetty.

Oikealla hetkellä ohjaamalla pulssin ohjauselektrodiin, voit siirtää tyristerin suljetusta tilasta korkean johtavuuden vyöhykkeelle. UE:n virran tulee pääsääntöisesti olla suurempi kuin pienin avausvirta ja se on noin 20-200 mA.

Kun anodivirta saavuttaa tietyn arvon, jossa tyristoria ei voida sammuttaa (kytkentävirta), ohjauspulssi voidaan poistaa. Nyt tyristori voi palata pois päältä vain pienentämällä virtaa pitovirran alapuolelle tai kohdistamalla siihen käänteisen napaisuuden jännite.

Video toiminnasta ja kaavioita transienttiprosesseista

Ehdottomasti mikä tahansa tyristori voi olla kahdessa vakaassa tilassa - suljettu tai avata

Suljetussa tilassa se on alhaisen johtavuuden tilassa ja lähes ei virtaa avoimessa tilassa, päinvastoin, puolijohde on korkean johtavuuden tilassa, virta kulkee sen läpi käytännössä ilman vastusta;

Voimme sanoa, että tyristori on sähkötehoohjattu kytkin. Mutta pohjimmiltaan ohjaussignaali voi avata vain puolijohteen. Sen lukitsemiseksi takaisin on täytettävä ehdot, joiden tarkoituksena on pienentää myötävirta lähes nollaan.

Tyristori on rakenteellisesti neljän kerroksen sarja s Ja n rakenteen muodostava tyyppi p-n-p-n ja kytketty sarjaan.

Yksi äärimmäisistä alueista, johon tehon positiivinen napa on kytketty, kutsutaan anodi, p – tyyppi
Toista, johon negatiivinen jännitteen napa on kytketty, kutsutaan katodi, – n tyyppi
Ohjauselektrodi yhdistetty sisäkerroksiin.

Ymmärtääksemme tyristorin toiminnan, tarkastellaan useita tapauksia, joista ensimmäinen: ohjauselektrodille ei syötetä jännitettä, tyristori on kytketty dinistoripiirin mukaan - positiivinen jännite syötetään anodille ja negatiivinen jännite katodille, katso kuva.

Tässä tapauksessa tyristorin kollektori p-n liitos on suljetussa tilassa ja emitteriliitos on auki. Avoimet liitokset ovat erittäin pieniä, joten lähes kaikki virtalähteestä tuleva jännite johdetaan kollektoriliitokseen, jonka suuresta resistanssista johtuen puolijohdelaitteen läpi kulkeva virta on hyvin pieni.

Virta-jännite ominaiskäyrässä tämä tila koskee numerolla merkittyä osaa 1 .

Kun jännitetaso nousee, tyristorivirta ei juuri kasva tiettyyn pisteeseen asti. Mutta ehdollisen kriittisen tason saavuttaminen - päällekytkentäjännite U päällä, dinistoriin ilmaantuu tekijöitä, joiden aikana kollektoriliitoksessa alkaa jyrkkä vapaiden varauksenkuljettajien lisääntyminen, joka kantaa lähes välittömästi lumivyöry luonto. Tämän seurauksena tapahtuu palautuva sähkökatkos (kohta 2 kuvassa). SISÄÄN s-kollektorin siirtymän alueelle ilmestyy ylimäärä kertynyttä positiivista varausta n-alueella päinvastoin tapahtuu elektronien kertymistä. Vapaiden varauksenkuljettajien pitoisuuden kasvu johtaa potentiaaliesteen pudotukseen kaikissa kolmessa risteyksessä ja varauksenkuljettajien ruiskuttaminen alkaa emitteriliitosten kautta. Lumivyörymäinen luonne lisääntyy entisestään ja johtaa kollektoriliitoksen siirtymiseen avoimeen tilaan. Samanaikaisesti virta kasvaa kaikilla puolijohteen alueilla, mikä johtaa katodin ja anodin väliseen jännitehäviöön, joka näkyy yllä olevassa kaaviossa numerolla kolme merkityllä segmentillä. Tällä hetkellä dinistorilla on negatiivinen erovastus. Vastustuksessa Rn Jännite nousee ja puolijohde vaihtuu.

Kun kollektoriliitos on avattu, dinistorin I-V-ominaiskäyrä muuttuu samaksi kuin suoralla haaralla - segmentillä nro 4. Puolijohdelaitteen kytkemisen jälkeen jännite laskee yhteen volttiin. Tulevaisuudessa jännitetason nousu tai vastuksen pieneneminen johtaa lähtövirran nousuun, yksi yhteen, sekä diodin toimintaan, kun se on kytketty suoraan. Jos syöttöjännitetasoa alennetaan, kollektoriliitoksen korkea vastus palautuu lähes välittömästi, dinistori sulkeutuu, virta laskee jyrkästi.

Käynnistysjännite U päällä, voidaan virittää lisäämällä vähäisiä varauksenkuljettajia mihin tahansa välikerrokseen, kollektoriliitoksen viereen.

Tätä tarkoitusta varten erityinen ohjauselektrodi, saa virtansa lisälähteestä, josta ohjausjännite seuraa - U ohjaus. Kuten käyrästä selvästi nähdään, U-säädön kasvaessa kytkentäjännite pienenee.

U päällä käynnistysjännite - jolla tyristori siirtyy avoimeen tilaan
U o6p.max– pulssi toistuva paluujännite aiheuttaa p-n-liitoksen sähköisen katkeamisen. Monille tyristoreille lause on totta U o6p.max . = U päällä
Imax- suurin sallittu virran arvo
minä ke- jakson keskimääräinen nykyinen arvo U np- jännitehäviö eteenpäin, kun tyristori on auki
I o6p.max- kääntää maksimivirta, joka alkaa virrata, kun sitä käytetään U o6p.max vähemmistövarauksen kantajien liikkumisen vuoksi
minä pidän pitovirta - anodivirran arvo, jolla tyristori sammutetaan
Pmax- suurin tehohäviö
t pois päältä- tyristorin sammuttamiseen tarvittava sammutusaika

Lukittavat tyristorit- on klassinen nelikerroksinen p-n-p-n rakenne, mutta samalla siinä on useita suunnitteluominaisuuksia, jotka tarjoavat sellaisen toiminnallisuuden kuin täydellisen ohjattavuuden. Tämän ohjauselektrodin vaikutuksen ansiosta sammuvat tyristorit voivat siirtyä paitsi avoimeen tilaan suljetusta tilasta myös avoimesta kiinni. Tätä varten ohjauselektrodiin syötetään jännite, joka on päinvastainen kuin se, joka aiemmin avaa tyristorin. Tyristorin lukitsemiseksi ohjauselektrodia seuraa voimakas mutta lyhytkestoinen negatiivinen virtapulssi. Sammutustyristoreja käytettäessä tulee muistaa, että niiden raja-arvot ovat 30 % alhaisemmat kuin perinteisillä. Piirisuunnittelussa lukittavia tyristoreita käytetään aktiivisesti elektronisina kytkiminä muuntaja- ja pulssitekniikassa.

Toisin kuin niiden nelikerroksiset sukulaiset - tyristorit, niillä on viisikerroksinen rakenne.

Tämän puolijohderakenteen ansiosta ne pystyvät kuljettamaan virtaa molempiin suuntiin - sekä katodista anodille että anodista katodille, ja ohjauselektrodi vastaanottaa molempien polariteettien jännitteen. Tämän ominaisuuden ansiosta triakin virta-jännite-ominaisuus on symmetrinen molemmilla koordinaattiakseleilla. Voit oppia triacin toiminnasta alla olevan linkin video-opetusohjelmasta.

Jos tavallisessa tyristorissa on anodi ja katodi, niin triakin elektrodeja ei voida kuvata tällä tavalla, koska jokainen elektrodi on samanaikaisesti sekä anodi että katodi. Siksi triac pystyy kuljettamaan virtaa molempiin suuntiin. Tästä syystä se toimii erinomaisesti AC-piireissä.

Hyvin yksinkertainen kaavio, joka selittää triakin periaatteen, on triac-tehonsäädin.

Jännitteen kytkemisen jälkeen toiseen triac-lähtöön syötetään vaihtojännite. Negatiivinen ohjausjännite syötetään elektrodille, joka on ohjauselektrodi, diodisillalta. Kun kytkentäkynnys ylittyy, triac vapautuu ja virta kulkee kytkettyyn kuormaan. Sillä hetkellä, kun jännitteen napaisuus muuttuu triakin sisääntulossa, se on lukittu. Sitten algoritmi toistetaan.

Mitä korkeampi ohjausjännitetaso, sitä nopeammin triac toimii ja pulssin kesto kuormituksella kasvaa. Ohjausjännitetason pienentyessä myös kuorman pulssien kesto lyhenee. Triac-säätimen lähdössä jännite on sahahampainen säädettävällä pulssin kestolla. Näin ollen ohjausjännitettä säätämällä voidaan muuttaa hehkulampun kirkkautta tai kuormitukseksi kytketyn juotosraudan kärjen lämpötilaa.

Joten triakkia ohjataan sekä negatiivisella että positiivisella jännitteellä. Korostetaan sen hyvät ja huonot puolet.

Plussat: alhaiset kustannukset, pitkä käyttöikä, ei kosketuksia ja sen seurauksena ei kipinöintiä tai kolinaa.
Miinukset: melko herkkä ylikuumenemiselle ja asennetaan yleensä jäähdyttimeen. Se ei toimi korkeilla taajuuksilla, koska sillä ei ole aikaa siirtyä avoimesta tilasta suljettuun tilaan. Reagoi ulkoisiin häiriöihin, jotka aiheuttavat vääriä hälytyksiä.

On myös syytä mainita triacien asentamisen ominaisuudet nykyaikaisiin elektronisiin laitteisiin.

Kevyillä kuormituksilla tai jos siinä kulkee lyhyitä pulssivirtoja, triacit voidaan asentaa ilman jäähdytyselementtiä. Kaikissa muissa tapauksissa sen läsnäolo on ehdottomasti välttämätöntä.
Tyristori voidaan kiinnittää jäähdytyselementtiin kiinnitysklipsillä tai ruuvilla
Melun aiheuttamien väärien hälytysten todennäköisyyden vähentämiseksi johtojen pituus tulee pitää mahdollisimman pienenä. On suositeltavaa käyttää suojattua kaapelia tai kierrettyä paria liitäntään.

Tai optotyristorit ovat erikoistuneita puolijohteita, joiden suunnitteluominaisuus on valokennon läsnäolo, joka on ohjauselektrodi.

Moderni ja lupaava triakkityyppi on optosimistori. Ohjauselektrodin sijasta kotelossa on LED ja ohjaus tapahtuu vaihtamalla syöttöjännite LEDiin. Kun valovirta osuu takatehoon, valokenno kytkee tyristorin avoimeen asentoon. Optosistorin perustoiminto on, että ohjauspiirin ja tehopiirin välillä on täydellinen galvaaninen eristys. Tämä luo yksinkertaisesti erinomaisen suunnittelun luotettavuuden.

Virtanäppäimet. Yksi tärkeimmistä tällaisten piirien kysyntään vaikuttavista seikoista on pieni teho, jonka tyristori voi haihduttaa kytkentäpiireihin. Lukitussa tilassa tehoa ei kuluteta käytännössä lainkaan, koska virta on lähellä nollaa. Ja avoimessa tilassa tehohäviö on alhainen alhaisten jännitearvojen vuoksi

Kynnyslaitteet– ne toteuttavat tyristorien pääominaisuuden – avautua, kun jännite saavuttaa halutun tason. Tätä käytetään vaihetehosäätimissä ja rentoutusoskillaattorissa

Keskeytykseen ja päälle-poiskytkentään käytetään estotyristoreita. Totta, tässä tapauksessa järjestelmiä on muutettava.

Kokeelliset laitteet– ne käyttävät tyristorin ominaisuutta olla negatiivinen resistanssi transienttitilassa

Dinistori on eräänlainen puolijohdediodi, joka kuuluu tyristorien luokkaan. Dinistori koostuu neljästä eri johtavuusalueesta ja siinä on kolme p-n-liitosta. Elektroniikassa sitä on käytetty melko rajoitetusti, mutta sitä löytyy E14- ja E27-kantaisten energiansäästölamppujen malleista, joissa sitä käytetään käynnistyspiireissä. Lisäksi sitä löytyy loistelamppujen liitäntälaitteista.

Tyristori on puolijohdemateriaaleista valmistettu elektroninen komponentti, joka voi koostua kolmesta tai useammasta p-n-liitoksesta ja sillä on kaksi vakaata tilaa: suljettu (pieni johtavuus), avoin (suuri johtavuus).

Tämä on kuiva koostumus, joka on tarkoitettu niille, jotka ovat vasta aloittamassa sähkötekniikan mestari no se ei kerro yhtään mitään. Katsotaanpa tämän elektronisen komponentin toimintaperiaatetta tavallisille ihmisille, niin sanotusti nukkeille, ja missä sitä voidaan käyttää. Pohjimmiltaan se on sähköinen vastine joka päivä käyttämillesi kytkimille.

Näitä elementtejä on monenlaisia, ja niillä on erilaiset ominaisuudet ja erilaiset sovellukset. Harkitse tavallista yksitoimista tyristoria.

Kaavioiden merkintätapa on esitetty kuvassa 1.

Elektronisella elementillä on seuraavat johtopäätökset:

• anodi positiivinen terminaali;
• katodi negatiivinen terminaali;
• ohjauselektrodi G.

Tyristorin toimintaperiaate

Tämän tyyppisten elementtien pääsovellus on tehotyristorikytkimien luominen niiden pohjalta suurten virtojen kytkemiseen ja niiden säätelyyn. Päällekytkentä tapahtuu ohjauselektrodille lähetetyllä signaalilla. Tässä tapauksessa elementti ei ole täysin ohjattavissa, ja sen sulkemiseksi on käytettävä lisätoimenpiteitä, jotka varmistavat, että jännite putoaa nollaan.

Jos puhumme siitä, kuinka tyristori toimii yksinkertaisesti, niin analogisesti diodin kanssa se voi johtaa virtaa vain yhteen suuntaan, joten kun kytket sen tarkkaile oikeaa napaisuutta. Kun anodiin ja katodiin syötetään jännite, tämä elementti pysyy suljettuna, kunnes vastaava sähköinen signaali syötetään ohjauselektrodille. Nyt, riippumatta ohjaussignaalin olemassaolosta tai puuttumisesta, se ei muuta tilaansa ja pysyy auki.

ehdot tyristori sulkeutuu:

1. Poista signaali ohjauselektrodista;
2. Pienennä katodin ja anodin jännite nollaan.

Vaihtovirtaverkoille näiden ehtojen täyttäminen ei aiheuta erityisiä vaikeuksia. Sinimuotoinen jännite, joka muuttuu amplitudiarvosta toiseen, laskee nolla-arvoon, ja jos tällä hetkellä ei ole ohjaussignaalia, tyristori sulkeutuu.

Tasavirtapiireissä tyristoreja käytettäessä pakotettuun kommutointiin (tyristorin sulkemiseen) käytetään useita menetelmiä, yleisin on esiladatun kondensaattorin käyttö. Piiri kondensaattorilla on kytketty tyristorin ohjauspiiriin. Kun kondensaattori kytketään piiriin, tyristoriin tapahtuu purkaus, kondensaattorin purkausvirta suunnataan vastakkain tyristorin myötävirtaa, mikä johtaa virran pienenemiseen piirissä nollaan ja tyristori sulkeutuu.

Voisi ajatella, että tyristorien käyttö ei ole perusteltua, eikö ole helpompaa käyttää tavallista kytkintä? Tyristorin valtava etu on, että sen avulla voit kytkeä valtavia virtoja anodi-katodipiirissä käyttämällä mitätöntä ohjauspiiriin syötettyä ohjaussignaalia. Tässä tapauksessa kipinöintiä ei tapahdu, mikä on tärkeää koko piirin luotettavuuden ja turvallisuuden kannalta.

Kytkentäkaavio

Ohjauspiiri voi näyttää erilaiselta, mutta yksinkertaisimmassa tapauksessa tyristorikytkimen kytkentäpiiri näyttää kuvan 2 mukaiselta.

Anodiin on kiinnitetty hehkulamppu L ja kytkin K2 kytkee virtalähteen positiivisen navan G. B. Katodi on kytketty virtalähteen negatiiviseen napaan.

Kun virta on syötetty kytkimestä K2, akkujännite syötetään anodille ja katodille, mutta tyristori pysyy kiinni eikä valo syty. Lampun sytyttämiseksi sinun on painettava painiketta K1, signaali resistanssin R kautta lähetetään ohjauselektrodille, tyristorikytkin muuttaa tilan auki ja lamppu syttyy. Resistanssi rajoittaa ohjauselektrodille syötettyä virtaa. K1-painikkeen uudelleen painaminen ei vaikuta piirin tilaan.

Sähköisen avaimen sulkemiseksi sinun on irrotettava virtapiiri virtalähteestä kytkimellä K2. Tämän tyyppinen elektroninen komponentti sammuu, jos anodin syöttöjännite putoaa tiettyyn arvoon, joka riippuu sen ominaisuuksista. Näin voit kuvata, kuinka nuken tyristori toimii.

Ominaisuudet

Tärkeimmät ominaisuudet sisältävät seuraavat:

Tarkasteltavana olevia elementtejä käytetään elektronisten avainten lisäksi usein tehonsäätimissä, jotka mahdollistavat kuorman syöttämän tehon muuttamisen muuttamalla vaihtovirran keskimääräisiä ja tehollisia arvoja. Virran määrää säädetään muuttamalla avaussignaalin syöttöhetkeä tyristoriin (muuntelemalla avautumiskulmaa). Avautumiskulma (säätö) on aika puolijakson alusta tyristorin avautumishetkeen.

Elektronisten komponenttien tietotyypit

Tyristoreita on monia erilaisia, mutta yleisimmät edellä käsiteltyjen lisäksi ovat seuraavat:

• dinistorielementti, jonka kytkentä tapahtuu, kun saavutetaan tietty anodin ja katodin väliin syötetty jännitearvo;
• triac;
• optotyristori, jonka kytkentä tapahtuu valomerkillä.

Triacit

Haluaisin puhua tarkemmin triaceista. Kuten aiemmin mainittiin, tyristorit voivat johtaa virtaa vain yhteen suuntaan, joten vaihtovirtapiiriin asennettuna tällainen piiri säätelee yhtä puolijaksoa verkkojännitteestä. Molempien puolijaksojen säätämiseksi on tarpeen asentaa toinen tyristori peräkkäin tai käyttää erityisiä piirejä, joissa käytetään tehokkaita diodeja tai diodisiltoja. Kaikki tämä monimutkaistaa järjestelmää, mikä tekee siitä hankalan ja epäluotettavan.

Tällaisia ​​tapauksia varten triac keksittiin. Puhutaanpa siitä ja nuken toimintaperiaatteesta. Tärkein ero triakkien välillä edellä käsitellyistä elementeistä on kyky siirtää virtaa molempiin suuntiin. Pohjimmiltaan nämä ovat kaksi tyristoria, joilla on yhteinen ohjaus ja jotka on kytketty peräkkäin (kuva 3 A).

Tämän elektronisen komponentin graafinen symboli on esitetty kuvassa. 3 V. On huomattava, että teholiittimiä ei ole oikein kutsua anodiksi ja katodiksi, koska virtaa voidaan johtaa mihin tahansa suuntaan, joten ne on merkitty T1 ja T2. Ohjauselektrodi on merkitty G. Triakin avaamiseksi on tarpeen antaa ohjaussignaali vastaavaan lähtöön. Edellytykset triakin siirtymiselle tilasta toiseen ja takaisin AC-verkoissa eivät poikkea edellä käsitellyistä ohjausmenetelmistä.

Tämän tyyppisiä elektronisia komponentteja käytetään valmistussektorilla, kodinkoneissa ja sähkötyökaluissa virran jatkuvaan säätelyyn. Tämä on sähkömoottoreiden, lämmityselementtien, laturien ohjaus.

Lopuksi haluaisin sanoa, että sekä tyristoreilla että triacilla, kun ne kytkevät merkittäviä virtoja, ne ovat kooltaan erittäin vaatimattomia, kun taas heidän kehoonsa vapautuu merkittävää lämpötehoa. Yksinkertaisesti sanottuna ne kuumenevat hyvin, joten elementtien suojaamiseksi ylikuumenemiselta ja lämpöhajoamiselta he käyttävät jäähdytyselementtiä, joka yksinkertaisimmassa tapauksessa on alumiinipatteri.

♦ Kuten olemme jo havainneet, tyristori on puolijohdelaite, jolla on sähköventtiilin ominaisuudet. Tyristori kahdella liittimellä (A - anodi, K - katodi) , tämä on dinistori. Tyristori kolmella liittimellä (A – anodi, K – katodi, Ue – ohjauselektrodi) , tämä on tyristori, tai jokapäiväisessä elämässä sitä kutsutaan yksinkertaisesti tyristoriksi.

♦ Ohjauselektrodilla (tietyissä olosuhteissa) voit muuttaa tyristorin sähköistä tilaa eli siirtää sen "off"-tilasta "on"-tilaan.
Tyristori avautuu, jos anodin ja katodin välinen jännite ylittää arvon U = Upr, eli tyristorin läpilyöntijännitteen suuruus;
Tyristori voidaan avata jännitteellä, joka on pienempi kuin Upr anodin ja katodin välillä (U< Uпр) , jos käytät positiivisen napaisuuden omaavaa jännitepulssia ohjauselektrodin ja katodin väliin.

♦ Tyristori voi pysyä avoimessa tilassa niin kauan kuin halutaan, kunhan siihen on kytketty syöttöjännite.
Tyristori voidaan sulkea:

• - jos vähennät anodin ja katodin välistä jännitettä aina U = 0 asti;
• - jos pienennät tyristorin anodivirran arvoon, joka on pienempi kuin pitovirta Iud.
• — kytkemällä ohjauselektrodiin lukitusjännite (vain sammutustyristoreille).

Tyristori voi myös pysyä suljetussa tilassa minkä tahansa ajan, kunnes liipaisupulssi saapuu.
Tyristorit ja dinistorit toimivat sekä tasa- että vaihtovirtapiireissä.

Dinistorin ja tyristorin toiminta tasavirtapiireissä.

Katsotaanpa joitain käytännön esimerkkejä.
Ensimmäinen esimerkki dinistorin käytöstä on rentoutumisäänen generaattori .

Käytämme sitä dinistorina KN102A-B.

♦ Generaattori toimii seuraavasti.
Kun painat painiketta Kn, vastusten kautta R1 ja R2 Kondensaattori latautuu vähitellen KANSSA(+ paristot – Kn-painikkeen suljetut kontaktit – vastukset – kondensaattori C – miinus paristot).
Puhelinkapselin ja dinistorin ketju on kytketty rinnan kondensaattoriin. Puhelinkapselin ja dinistorin läpi ei kulje virtaa, koska dinistori on edelleen "lukittu".
♦ Kun kondensaattori saavuttaa jännitteen, jolla dinistori murtuu, kondensaattorin purkausvirran pulssi kulkee puhelinkapselin kelan (C - puhelinkela - dinistori - C) läpi. Puhelimesta kuuluu napsahdus, kondensaattori on tyhjä. Seuraavaksi kondensaattori C latautuu uudelleen ja prosessi toistuu.
Napsautusten toistotiheys riippuu kondensaattorin kapasitanssista ja vastusten resistanssiarvosta R1 ja R2.
♦ Kaaviossa ilmoitetuilla jännitteillä, vastuksilla ja kondensaattoreilla voidaan äänisignaalin taajuutta käyttää vastuksella R2. 500 – 5000 hertsiä. Puhelinkapselia tulee käyttää matalaimpedanssisen kelan kanssa 50-100 ohmia, ei enää, esimerkiksi puhelinkapseli TK-67-N.
Puhelinkapseli on kytkettävä oikein napaisesti, muuten se ei toimi. Kapselissa on merkintä + (plus) ja – (miinus).

♦ Tällä kaaviolla (kuva 1) on yksi haittapuoli. Dinistoriparametrien suuren leviämisen vuoksi KN102(erilainen läpilyöntijännite), joissain tapauksissa on tarpeen nostaa virtalähdejännitettä arvoon 35-45 volttia, mikä ei aina ole mahdollista ja kätevää.

Tyristoriin koottu ohjauslaite kuorman kytkemiseksi päälle ja pois yhdellä painikkeella on esitetty kuvassa 2.

Laite toimii seuraavasti.
♦ Alkutilassa tyristori on kiinni eikä valo syty.
Paina Kn-painiketta 1-2 sekuntia. Painikkeen koskettimet avautuvat, tyristorin katodipiiri on rikki.

Tällä hetkellä kondensaattori KANSSA ladataan virtalähteestä vastuksen kautta R1. Kondensaattorin yli oleva jännite saavuttaa U virtalähde.
Vapauta painike Kn.
Tällä hetkellä kondensaattori puretaan piirin kautta: vastus R2 - tyristorin ohjauselektrodi - katodi - Kn-painikkeen suljetut koskettimet - kondensaattori.
Virta kulkee ohjauselektrodipiirissä, tyristorissa "Aukeaa".
Valo syttyy ja piiriä pitkin: plus paristot - kuorma hehkulampun muodossa - tyristori - napin suljetut koskettimet - miinus paristot.
Piiri pysyy tässä tilassa niin kauan kuin halutaan. .
Tässä tilassa kondensaattori purkautuu: vastus R2, siirtymän ohjauselektrodi - tyristorikatodi, painikkeen Kn koskettimet.
♦ Sammuta hehkulamppu painamalla painiketta lyhyesti Kn. Tässä tapauksessa hehkulampun päävirransyöttöpiiri katkeaa. Tyristori "sulkee". Kun näppäinkoskettimet ovat kiinni, tyristori pysyy suljetussa tilassa, koska tyristorin ohjauselektrodi Uynp = 0(kondensaattori on tyhjä).

Olen testannut ja käyttänyt luotettavasti erilaisia ​​tyristoreita tässä piirissä: KU101, T122, KU201, KU202, KU208 .

♦ Kuten jo mainittiin, dinistorilla ja tyristorilla on omat transistori analoginen .

Tyristorianaloginen piiri koostuu kahdesta transistorista ja on esitetty kuvassa 3.
Transistori Tr 1:llä on p-n-p johtavuus, transistori Tr 2:lla on n-p-n johtavuus. Transistorit voivat olla joko germaniumia tai piitä.

Tyristorianalogissa on kaksi ohjaustuloa.
Ensimmäinen sisääntulo: A – Ue1(emitteri - transistorin Tr1 kanta).
Toinen sisäänkäynti: K – Ue2(emitteri - transistorin Tr2 kanta).

Analogissa on: A - anodi, K - katodi, Ue1 - ensimmäinen ohjauselektrodi, Ue2 - toinen ohjauselektrodi.

Jos ohjauselektrodeja ei käytetä, se on dinistori, jossa on elektrodeja A - anodi ja K - katodi .

♦ Tyristorin analogia varten tulee valita transistoripari, jonka teho on sama ja jonka virta ja jännite on suurempi kuin laitteen toiminnan edellyttämä. Tyristori analogiset parametrit (katkosjännite Unp, pitovirta Iyд) , riippuu käytettyjen transistorien ominaisuuksista.

♦ Vakaamman analogisen toiminnan varmistamiseksi piiriin on lisätty vastukset R1 ja R2. Ja käyttää vastusta R3 jakojännitettä voidaan säätää Upr ja pitää virtaa Iyd dinistorin analogi - tyristori. Esitetään kaavio tällaisesta analogista kuvassa 4.

Jos äänitaajuusgeneraattoripiirissä (Kuvio 1) dinistorin sijaan KN102 käynnistä dinistor-analogi, saat laitteen, jolla on erilaisia ​​ominaisuuksia (Kuva 5) .

Tällaisen piirin syöttöjännite on 5-15 volttia. Vastuksen arvojen muuttaminen R3 ja R5 Voit muuttaa äänen sävyä ja generaattorin käyttöjännitettä.

Muuttuva vastus R3 Analogin läpilyöntijännite valitaan käytetyn syöttöjännitteen mukaan.

Sitten voit korvata sen jatkuvalla vastuksella.

Transistorit Tr1 ja Tr2: KT502 ja KT503; KT814 ja KT815 tai muita.

♦ Mielenkiintoista jännitteen stabilointipiiri kuorman oikosulkusuojalla (Kuva 6).

Jos kuormitusvirta ylittää 1 ampeeri, suojaus toimii.

Stabilisaattori koostuu:

• - ohjauselementti - zener-diodi KS510, joka määrittää lähtöjännitteen;
• - toimilaitetransistorit KT817A, KT808A, joka toimii jännitteen säätäjänä;
• - vastusta käytetään ylikuormitusanturina R4;
• — toimilaitteen suojamekanismi käyttää dinistorin analogia transistoreissa KT502 ja KT503.

♦ Stabilisaattorin sisääntulossa on kondensaattori suodattimena C1. Vastus R1 Zener-diodin stabilointivirta on asetettu KS510, koko 5-10 mA. Zener-diodin jännitteen tulee olla 10 volttia.
Vastus R5 asettaa lähtöjännitteen stabiloinnin alkutilan.

Vastus R4 = 1,0 ohmia, on kytketty sarjaan kuormituspiiriin Mitä suurempi kuormitusvirta on, sitä enemmän virtaan verrannollista jännitettä vapautuu sen yli.

Alkutilassa, kun kuormitus stabilisaattorin lähdössä on pieni tai kytketty pois päältä, tyristorianalogi on suljettu. Siihen syötetty 10 voltin jännite (zener-diodista) ei riitä rikkoutumiseen. Tällä hetkellä jännitehäviö vastuksen yli R4 lähes yhtä suuri kuin nolla.
Jos lisäät vähitellen kuormitusvirtaa, vastuksen yli oleva jännitehäviö kasvaa R4. Tietyllä jännitteellä R4:ssä tyristorianalogi murtuu ja jännite muodostuu pisteen väliin. Piste 1 ja yhteinen johto, joka on yhtä suuri kuin 1,5-2,0 volttia.
Tämä on tyristorin avoimen analogin anodi-katodi-siirtymän jännite.

Samalla LED syttyy D1, ilmoittaa hätätilanteesta. Stabilisaattorin lähdön jännite tällä hetkellä on yhtä suuri kuin 1,5-2,0 volttia.
Stabilisaattorin normaalin toiminnan palauttamiseksi sinun on sammutettava kuorma ja painettava painiketta Kn, nollaa turvalukon.
Stabilisaattorin lähdössä tulee jälleen jännite 9 volttia, ja LED sammuu.
Vastuksen asetus R3, voit valita suojaustoimintovirran 1 ampeerista tai enemmän . Transistorit T1 ja T2 Voidaan asentaa yhdelle jäähdyttimelle ilman eristystä. Itse jäähdytin tulee eristää kotelosta.

Hyvää iltaa habr. Puhutaanpa sellaisesta laitteesta kuin tyristori. Tyristori on bistabiili puolijohdelaite, jossa on kolme tai useampia vuorovaikutuksessa olevia tasasuuntausliitoksia. Toiminnallisesti niitä voidaan verrata sähköisiin avaimiin. Mutta tyristorissa on yksi ominaisuus: se ei voi mennä suljettuun tilaan, toisin kuin tavallinen avain. Siksi se löytyy yleensä nimellä - ei täysin hallittu avain.

Kuvassa on tyypillinen kuva tyristorista. Se koostuu neljästä puolijohdealueiden vaihtelevasta sähkönjohtavuustyypistä ja siinä on kolme liitintä: anodi, katodi ja ohjauselektrodi.
Anodi on kosketuksessa ulompaan p-kerrokseen, katodi kosketuksiin ulomman n-kerroksen kanssa.
Voit päivittää muistiasi p-n-liitoksesta.

Luokittelu

Tappien lukumäärästä riippuen voidaan johtaa tyristorien luokitus. Pohjimmiltaan kaikki on hyvin yksinkertaista: kahdella liittimellä varustettua tyristoria kutsutaan dinistoriksi (vastaavasti siinä on vain anodi ja katodi). Kolmella ja neljällä liittimellä varustettuja tyristoreita kutsutaan triodi- tai tetrodeiksi. On myös tyristoreita, joissa on suuri määrä vuorottelevia puolijohdealueita. Yksi mielenkiintoisimmista on symmetrinen tyristori (triac), joka kytkeytyy päälle millä tahansa jännitteen polariteetilla.

Toimintaperiaate

Tyypillisesti tyristori esitetään kahtena toisiinsa kytkettynä transistorina, joista kumpikin toimii aktiivisessa tilassa.

Tämän kuvion yhteydessä ulompia alueita voidaan kutsua emitteriksi ja keskiristeystä kollektoriksi.
Ymmärtääksesi, kuinka tyristori toimii, sinun tulee tarkastella virta-jännite-ominaisuutta.


Tyristorin anodiin syötetään pieni positiivinen jännite. Emitteriliitokset on kytketty eteenpäin ja kollektoriliitokset vastakkaiseen suuntaan. (pohjimmiltaan kaikki jännitys on siinä). Virta-jännite-ominaiskäyrän nollasta yksi on suunnilleen samanlainen kuin diodin ominaiskäyrän käänteinen haara. Tätä tilaa voidaan kutsua tyristorisuljetuksi tilaksi.
Kun anodin jännite kasvaa, suurin osa kantoaaltoja ruiskutetaan kanta-alueelle, mikä kerää elektroneja ja reikiä, mikä vastaa potentiaalieroa kollektoriliitoksessa. Kun virta tyristorin läpi kasvaa, kollektoriliitoksen jännite alkaa laskea. Ja kun se laskee tiettyyn arvoon, tyristorimme menee negatiivisen differentiaalivastuksen tilaan (kuvan osa 1-2).
Tämän jälkeen kaikki kolme siirtymää siirtyvät eteenpäin, jolloin tyristori siirtyy avoimeen tilaan (kuvassa kohta 2-3).
Tyristori pysyy avoimessa tilassa niin kauan kuin kollektoriliitos on esijännitetty eteenpäin. Jos tyristorivirtaa pienennetään, rekombinaation seurauksena epätasapainoisten kantajien määrä kantaalueilla vähenee ja kollektoriliitos biasoituu vastakkaiseen suuntaan ja tyristori menee pois päältä.
Kun tyristori käännetään päälle, virta-jännite-ominaisuus on samanlainen kuin kahdella sarjaan kytketyllä diodilla. Käänteistä jännitettä rajoittaa tässä tapauksessa läpilyöntijännite.

Tyristorien yleiset parametrit

1. Käynnistysjännite- Tämä on pienin anodijännite, jolla tyristori menee päälle.
2. Eteenpäin jännite on myötäsuuntainen jännitehäviö suurimmalla anodivirralla.
3. Käänteinen Jännite- tämä on tyristorin suurin sallittu jännite suljetussa tilassa.
4. Suurin sallittu myötävirta- tämä on suurin virta avoimessa tilassa.
5. Käänteinen virta- virta suurimmalla käänteisjännitteellä.
6. Suurin elektrodin ohjausvirta
7. On/off viiveaika
8. Suurin sallittu tehohäviö

Johtopäätös

Siten tyristorissa on positiivinen virran takaisinkytkentä - virran kasvu yhden emitteriliitoksen läpi johtaa virran kasvuun toisen emitteriliitoksen läpi.
Tyristori ei ole täydellinen ohjauskytkin. Toisin sanoen avoimeen tilaan siirtyessään se pysyy siinä, vaikka lopetat signaalin lähettämisen ohjaussiirtymään, jos syötetään tietyn arvon ylittävää virtaa, eli pitovirtaa.