Тиристор: принцип роботи, перевірка, особливості та характеристики

У перемикальних схемах часто використовується тиристор, принцип роботи якого нагадує електронний ключ. Він являє собою напівпровідниковий прилад, що має три або декілька взаємодіючих випрямляють переходів. Однак тиристор не здатний перейти в стан закритого типу, тому його називають ключем, який є не повністю керованим.

Пристрій і види напівпровідникових приладів

Перш ніж розглядати принцип роботи тиристорів в ланцюгах, необхідно розібратися з тим, як вони влаштовані, які види існують. Складаються вони з чотирьох послідовно з’єднаних шарів, які мають різний тип провідності. З зовнішньої сторони є контакти – анод і катод. Прилади можуть володіти двома керуючими електродами, прикріпленими до внутрішніх шарів. Зміни стану вдається досягти за рахунок подачі сигналу безпосередньо на провідник.

Розрізняють два основних види тиристорів:

  • Діністори являють собою діодні напівпровідникові прилади. В даному випадку відкривання здійснюється за допомогою подачі високої напруги між контактами.
  • Тріністори – це триодные аналоги. Їх вдається відкривати за рахунок впливу керуючого струму на електрод.
  • Процес замикання може здійснюватися двома способами. Перший з них передбачає зниження електричного струму нижче рівня утримання. Варіант застосовується для всіх видів тиристорів. Другий спосіб полягає в нагнітанні замикаючого напруги безпосередньо на керуючий контакт. Він використовується тільки для тринисторов замикається типу.

    Можливість зворотної провідності

    Розглядаючи принцип роботи тиристора, слід розуміти, що елементи можуть бути класифіковані по зворотному напрузі.

    Всього існує чотири варіанти виробів:

  • Назад-провідні прилади володіють невеликим зворотним напругою. Воно становить всього кілька вольт.
  • Елементи, що не проводять напруга в зворотному напрямку в закритому стані.
  • Сімістори являють собою симетричні прилади, які комутують електричні струми в тому чи іншому напрямку.
  • Вироби з ненормованим напругою зворотного напрямку.
  • Використовуючи сімістори, необхідно пам’ятати, що вони функціонують симетрично лише на перший погляд. При подачі негативного (на анод) і позитивного (на керуючий електрод) напруги вони не здатні відкриватися, а в деяких випадках можуть виходити з ладу.

    В електроніці сімістори відносять до керованим тиристорам, принцип роботи яких полягає в комутації ланцюгів змінного струму. При проектуванні таких схем, необхідно вивчати документацію конкретного виробу, щоб визначити, які сигнали допустимі. Окремі види сімісторов можуть мати деякі обмеження.

    Дивіться також:  Георгіївський трактат 1783 року: причини, умови, загальна характеристика договору

    Робота в ланцюзі постійного струму

    Якщо пояснювати принцип роботи тиристора простою мовою, то він полягає у включенні напівпровідникового приладу за допомогою подачі імпульсу електричного струму безпосередньо в ланцюг управління позитивної полярності. На тривалість перехідного процесу істотно впливає характер виробленої навантаження, а також інші фактори:

    • швидкість і амплітуда створеного імпульсу;
    • температура напівпровідникової конструкції;
    • передається напруга;
    • струм навантаження.

    У ланцюзі з тиристором при збільшенні прямої напруги не повинно фіксуватися завищених значень швидкості наростання. В іншому випадку може відбуватися ненавмисне включення приладу без подачі сигналу. Однак крутизна виробленого імпульсу не повинна бути низькою.

    Вимкнення елементів може відбуватися природним чи примусовим способом. У першому випадку комутація в системах змінного струму здійснюється в момент падіння електричного струму до мінімуму. Що стосується варіантів примусового виключення, то воно може бути досить різноманітним:

  • Підключення спеціалізованої ланцюга з наявністю зарядженого конденсатора викликає виникнення розряду на провідний елемент. Зустрічний потік знижує струм до нуля, тому прилад вимикається.
  • Підключення контуру, що викликає коливальний розряд, дозволяє пропустити електрику через тиристор на зустріч прямому струму. При досягненні рівноваги відбувається вимикання.
  • Перехідний процес може викликатися при наданні комплексної навантаження. При наявності певних параметрів виникає коливальний характер, що припускає зміну полярності.
  • Функціонування в колі змінного струму

    Тепер слід розглянути принцип роботи тиристора в ланцюзі, яка пропускає змінний струм. При його впровадженні можна виробляти включення і відключення електричних мереж з активним навантаженням, а також здійснювати зміну середнього та поточного значень струму шляхом регулювання подачі сигналу.

    Не новина навіть для чайників – принцип роботи тиристора полягає в пропущенні струму в одному напрямку, тому в мережах з змінним струмом здійснюється зустрічно-паралельне включення. Значення можуть змінюватись шляхом зміни самого моменту подачі на прилади відкривають сигналів. Кути регулюються за рахунок системи управління.

    Дивіться також:  42 тижня вагітності, пологи не починаються: що робити?
  • Фазовий метод регулювання з примусовою комутацією передбачає застосування спеціальних вузлів.
  • Широтно-імпульсне управління передбачає відсутність сигналу в закритому стані і його наявність у відкритому положенні, коли до навантаження докладено певне напруження.
  • Режим зворотного замикання

    Розповідаючи про принцип роботи триодного тиристора, не можна не відзначити, що воно може працювати в різних режимах. При зворотному запиранні безпосередньо до анода напівпровідника докладено негативне напруга по відношенню до катодному контакту. Переходи при такому варіанті зміщені в протилежному напрямку.

    Існують фактори, які обмежують застосування такого режиму. Перший з них – це лавинний пробій, а другий – прокол збідненої області. Це пояснюється тим, що значна частина напруги знижується на одному з переходів. Виникає їх змикання або відбувається пробій.

    Режим прямого замикання

    Принцип роботи тиристора в режимі прямого замикання припускає зворотне зміщення одного з переходів. Протилежні шари зміщені в прямому напрямі. Основна частина прикладеної напруги знижується на одиничному переході. Через інші шари дотичні області инжектируются носії, що дозволяють зменшити опір на провідному елементі. Відбувається збільшення минаючого струму. Падіння напруги зменшується.

    Збільшення прямої напруги призводить до повільного зростання електричного струму. В такому режимі напівпровідник вважається замкненим, що пов’язано з підвищеним опором одиничного переходу. При певному показнику напруги процес починає набувати лавиноподібний характер. Прилад переходить у включений стан, в ньому встановлюється електричний струм, який залежить від джерела і опору ланцюга.

    Двухтранзисторная модель

    Для пояснення будови і принципу роботи тиристора в режимі прямого замикання застосовується двухтранзисторная модель. Даний напівпровідниковий прилад можна розглядати як два суміщених транзистора з протилежними висновками. Перехід у центрі використовується в якості колектора дірок і електронів, які инжектируются певними переходами.

    Співвідношення не змінюються при протіканні струмів в протилежному напрямку. При підвищенні коефіцієнта в замкнутій петлі відбувається лавиноподібний процес, що припускає збільшення струму безпосередньо через структуру. Електричний струм обмежений лише опором зовнішньої ланцюга.

    Дивіться також:  Гарний весняний дизайн нігтів: фото

    Чим різняться діністори і тріністори

    Принципових відмінностей між характеристиками і принципом роботи тиристорів не можна знайти. Однак відкриття динистора проводиться при наявності певної напруги між двома основними висновками. Воно залежить від типу використовуваного пристрою. У випадку з тріністором напруга відкриття вдається знизити примусовим чином. Це можна зробити, якщо подати імпульс електричного струму необхідної величини безпосередньо на керуючий електрод. Тріністори отримали найбільше поширення серед приладів з категорії тиристорів.

    Основні характеристики

    При виборі тиристорів звертають увагу на певні параметри:

  • Напруга включення дозволяє перевести напівпровідниковий прилад в робочий стан.
  • Часовий інтервал затримки запуску і зупинки вироби.
  • Рівень зворотного струму при максимальному значенні зворотної напруги.
  • Показник загальної розсіює потужності.
  • Пряма напруга при граничному струмі анода.
  • Піковий струм електрода, забезпечує управління.
  • Зворотне напруга в закритому стані.
  • Максимальний відкритий струм у відкритому положенні.
  • При виборі тиристора не слід забувати про призначення приладу. На це безпосередньо впливає часовий інтервал переходу у відкрите або закрите стан. Як правило, період включення є коротшим, ніж проміжок виключення.

    Схеми з застосуванням тиристорів

    Тиристорні схеми поділяються на чотири категорії:

  • Порогові вироби використовують можливості переходу напівпровідників з одного положення в інше при наявності певної напруги. До таких відносяться генератори коливань і фазові регулятори навантаження.
  • Силові ключі відрізняються низькою потужністю. Струм розсіюється елементами в перемикальних схеми у відкритому стані. У закритому положенні електрика не пропускається.
  • Комутація постійної напруги цілком можлива при використанні приладів з великою потужністю. Є кілька способів, що дозволяють закривати незапираемые елементи.
  • Деякі експериментальні пристрої працюють із застосуванням напівпровідникових приладів в перехідних режимах, де є ділянки з негативним рівнем опору.
  • В якості висновку

    Найчастіше розповідають про принципи роботи тиристорів для студентів спеціалізованих училищ, які готують фахівців у галузі електротехніки. Проте не завадить вивчити інформацію про пристрій і функціонування універсальних напівпровідникових приладів простим людям, виявляє інтерес до проектування різних електричних схем.