Отличие симистора от транзистора. Симистор и транзистор: ключевые различия в работе и применении — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Какие основные отличия между симистором и транзистором. Как устроены эти полупроводниковые приборы. В чем особенности их применения в электронных схемах. Каковы преимущества и недостатки симисторов и транзисторов.

Содержание

Принципиальные отличия симистора от транзистора

Симистор и транзистор — два важных типа полупроводниковых приборов, широко применяемых в электронике. Хотя они выполняют схожие функции переключения и усиления электрических сигналов, между ними есть ряд принципиальных отличий:

Структура: симистор имеет 5-слойную p-n-p-n-p структуру, а транзистор — 3-слойную p-n-p или n-p-n структуру.
Направление тока: симистор проводит ток в обоих направлениях, транзистор — только в одном.
Режим работы: симистор работает как ключ (открыт/закрыт), транзистор может работать в активном режиме.
Управление: симистором управляют коротким импульсом, транзистором — постоянным током базы.
Применение: симисторы чаще используют в силовой электронике на переменном токе, транзисторы — в слаботочных схемах.

Особенности структуры и принципа действия симистора

Симистор (триак) представляет собой пятислойную полупроводниковую структуру p-n-p-n-p типа. Его можно рассматривать как два встречно-параллельно включенных тиристора, управляемых общим электродом. Основные особенности симистора:

Имеет три вывода — два основных электрода (MT1 и MT2) и управляющий электрод
Способен проводить ток в обоих направлениях при подаче управляющего сигнала
После открытия остается в проводящем состоянии до снижения тока ниже тока удержания
Может управляться как положительными, так и отрицательными импульсами
Обладает свойством самоблокировки при работе на переменном токе

Благодаря этим свойствам симисторы широко применяются для регулирования мощности в цепях переменного тока.

Структура и принцип работы транзистора

Транзистор имеет трехслойную полупроводниковую структуру n-p-n или p-n-p типа. Он состоит из эмиттера, базы и коллектора. Основной принцип работы транзистора:

При подаче тока в цепь база-эмиттер происходит инжекция носителей заряда в базу
Это приводит к появлению тока в цепи коллектор-эмиттер, который значительно больше тока базы
Таким образом осуществляется усиление тока
Изменяя ток базы, можно управлять током коллектора

Транзистор может работать в нескольких режимах — отсечки, насыщения и активном. В активном режиме он способен усиливать сигналы, что широко используется в аналоговых схемах.

Особенности применения симисторов в электронных схемах

Симисторы обладают рядом преимуществ, которые определяют области их применения:

Способность коммутировать большие токи и напряжения
Высокая помехоустойчивость
Возможность управления малыми сигналами

Отсутствие механических частей
Высокое быстродействие

Основные сферы применения симисторов:

Регуляторы мощности в бытовой технике (диммеры, терморегуляторы)
Системы плавного пуска электродвигателей
Управление нагревательными элементами
Коммутация силовых цепей переменного тока
Преобразователи электроэнергии

Применение транзисторов в электронных устройствах

Транзисторы являются основой современной электроники благодаря своим уникальным свойствам:

Способность усиливать сигналы по току, напряжению и мощности
Возможность работы на высоких частотах
Малые размеры и низкое энергопотребление
Высокая надежность и долговечность

Основные области применения транзисторов:

Усилители сигналов (аудио, радио, видео)
Генераторы колебаний
Ключевые схемы в цифровой технике
Стабилизаторы напряжения и тока
Преобразователи сигналов
Датчики физических величин

Сравнение характеристик симисторов и транзисторов

При выборе между симистором и транзистором для конкретного применения следует учитывать их ключевые характеристики:

Максимальный коммутируемый ток: у симисторов обычно выше
Максимальное напряжение: симисторы рассчитаны на более высокие напряжения
Частотные свойства: транзисторы способны работать на более высоких частотах
Управляющий сигнал: для симисторов достаточно короткого импульса, транзисторы требуют постоянного тока базы
Падение напряжения в открытом состоянии: у симисторов обычно ниже
Чувствительность к помехам: симисторы более устойчивы

Преимущества и недостатки симисторов

Симисторы обладают рядом достоинств и ограничений, которые необходимо учитывать при их применении:

Преимущества симисторов:

Способность коммутировать большие токи и напряжения
Низкие потери в открытом состоянии
Высокая помехоустойчивость
Отсутствие движущихся частей
Возможность управления маломощным сигналом

Недостатки симисторов:

Сложность работы на высоких частотах
Чувствительность к скорости нарастания напряжения
Необходимость в схемах защиты от помех
Сложность реализации линейного режима работы

Достоинства и недостатки транзисторов

Транзисторы также имеют свои сильные и слабые стороны:

Преимущества транзисторов:

Способность работать в линейном режиме
Высокие частотные свойства
Малые размеры и низкое энергопотребление
Возможность интеграции в микросхемы
Широкий выбор типов для различных применений

Недостатки транзисторов:

Меньшая нагрузочная способность по сравнению с симисторами
Необходимость в схемах температурной стабилизации

Чувствительность к статическому электричеству
Сложность применения в высоковольтных схемах

В чем отличие работы тиристора и транзистора? — Радиомастер инфо

Транзисторы – распространенные полупроводниковые радиоэлементы. На их основе делают большинство электронных схем, а также микросхем. Главное их свойство – способность усиливать электрические сигналы. Изменяя слабый сигнал на управляющем электроде транзистора, можно управлять усиленным выходным сигналом. Есть еще довольно распространенный вид полупроводниковых радиоэлементов — тиристоры. Они тоже имеют управляющий электрод, но управление выходным сигналом в принципе отличается от транзисторов. В этой небольшой статье путем сравнения рассмотрены эти различия.

За основу возьмем простую схему с лампочкой. Коммутируя малый ток в цепи управляющего электрода будем управлять в разы большим током лампочки.

Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:

Рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме на транзисторе. При наличии питания и замыкании выключателя S1 на управляющий электрод транзистора (базу) будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в базе)

транзистор откроется, лампочка загорится.

Изменяя величину тока в базе с помощью переменного сопротивления, мы можем открывать транзистор больше или меньше, меняя таким образом яркость свечения лампочки. Последовательно с переменным сопротивлением стоит постоянное для того, чтобы при нулевом сопротивлении переменного сопротивления ток базы не превысил допустимое значение и транзистор не вышел из строя. Выключить лампочку мы можем, разомкнув выключатель S1.

Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.

тиристор откроется, лампочка загорится. А вот теперь главное отличие. Мы не можем изменять яркость лампочки изменяя сопротивление в цепи управляющего электрода. Более того, мы можем вообще разомкнуть выключатель S2 и лампочка будет светиться, но только в том случае, если ток лампочки протекающий через открытый тиристор будет больше определенного значения, называемого током удержания. Он у каждого типа тиристора свой. Чем мощнее тиристор, тем большее значение тока удержания. Погасить лампочку мы можем, только уменьшив ток через анод-катод тиристора до значения меньше тока удержания или разомкнув выключатель S3 (что равносильно току удержания равном 0).

Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.

Другими словами, тиристор может быть или полностью открыт, или полностью закрыт. Это и достоинство, и недостаток. Достоинство в том, что падение напряжения небольшое и потери ниже, чем, например, у наполовину открытого транзистора. Недостаток в том, что схема управления усложняется.

Тиристоры проще использовать в цепях переменного тока. Мы должны открывать тиристор каждую полуволну при ее нарастании. Когда полуволна спадает, тиристор сам закроется. Задерживая время открывания при приходе полуволны, мы меняем время открытого состояния тиристора и, следовательно, значение тока в нагрузке.

Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.

Теперь, при замыкании выключателя лампочка будет гореть, а при размыкании, гаснуть. Как видно из осциллограммы, каждую полуволну, в ее конце ток приближается к 0. Если выключатель S2 разомкнут, то с приходом новой полуволны тиристор не откроется.

Отсюда вывод.

Тиристоры целесообразно использовать в цепях переменного или импульсного напряжения (тока). При этом на управляющий электрод достаточно подать короткий отпирающий импульс. Закроется тиристор сам, после окончания импульса в нагрузке. При приходе следующего импульса в нагрузке на управляющий электрод снова нужно подавать отпирающий импульс и так далее.

Материал статьи продублирован на видео:

Чем отличается симистор от транзистора

Чем симистор отличается от тиристора

Тиристором называется управляемый полупроводниковый переключатель, обладающий односторонней проводимостью. В открытом состоянии он ведет себя подобно диоду, а принцип управления тиристором отличается от транзистора, хотя и тот и другой имеют по три вывода и обладают способностью усиливать ток.

Выводы тиристора — это анод, катод и управляющий электрод.

Анод и катод — это электроды электронной лампы или полупроводникового диода. Их лучше запомнить по изображению диода на принципиальных электрических схемах. Представьте, что электроны выходят из катода расходящимся пучком в виде треугольника и приходят на анод, тогда вывод от вершины треугольника — катод с отрицательным зарядом, а противоположный вывод — анод с положительным зарядом.

Подав на управляющий электрод определенное напряжение относительно катода, можно перевести тиристор в проводящее состояние. А для того чтобы тиристор вновь запереть, необходимо сделать его рабочий ток меньшим, чем ток удержания данного тиристора.

Тиристор, как полупроводниковый электронный компонент, состоит из четырех слоев полупроводника (кремния) p и n-типа. На рисунке верхний вывод — это анод — область p-типа, снизу — катод — область n-типа, сбоку выведен управляющий электрод — область p-типа. К катоду присоединяется минусовая клемма источника питания, а в цепь анода включается нагрузка, питанием которой следует управлять.

Воздействуя на управляющий электрод сигналом определенной длительности, можно очень легко управлять нагрузкой в цепи переменного тока, отпирая тиристор на определенной фазе периода сетевой синусоиды, тогда закрытие тиристора будет происходить автоматически при переходе синусоидального тока через ноль. Это несложный и весьма популярный способ регулирования мощности активной нагрузки.

В соответствии с внутренним устройством тиристора, в запертом состоянии его можно представить цепочкой из трех диодов, соединенных последовательно, как показано на рисунке. Видно, что в запертом состоянии данная схема не пропустит ток ни в одном, ни в другом направлении. Теперь представим тиристор схемой замещения на транзисторах.

Видно, что достаточный базовый ток нижнего n-p-n-транзистора приведет к возрастанию его коллекторного тока, который тут же явится базовым током верхнего p-n-p-транзистора.

Верхний p-n-p-транзистор теперь отпирается, и его коллекторный ток складывается с базовым током нижнего транзистора, и тот поддерживается в открытом состоянии благодаря наличию в данной схеме положительной обратной связи. И если сейчас перестать подавать напряжение на управляющий электрод, открытое состояние все равно останется таковым.

Чтобы запереть эту цепочку, придется как-то прервать общий коллекторный ток данных транзисторов. Разные способы отключения (механические и электронные) показаны на рисунке.

Симистор, в отличие от тиристора, имеет шесть слоев кремния, и в проводящем состоянии он проводит ток не в одном, а в обоих направлениях, словно замкнутый выключатель. По схеме замещения его можно представить как два тиристора, включенных встречно-параллельно, только управляющий электрод остается один общий на двоих. А после открытия симистора, чтобы ему закрыться, полярность напряжения на рабочих выводах должна измениться на противоположную или рабочий ток должен стать меньше чем ток удержания симистора.

Если симистор установлен для управления питанием нагрузки в цепи переменного или постоянного тока, то в зависимости от текущей полярности и направления тока управляющего электрода, более предпочтительными окажутся определенные способы управления для каждой ситуации. Все возможные сочетания полярностей (на управляющем электроде и в рабочей цепи) можно представить в виде четырех квадрантов.

Стоит отметить, что квадранты 1 и 3 соответствуют обычным схемам управления мощностью активной нагрузки в цепях переменного тока, когда полярности на управляющем электроде и на электроде А2 в каждом полупериоде совпадают, в таких ситуациях управляющий электрод симистора достаточно чувствителен.

В чем отличие работы тиристора и транзистора?

Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:

Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.

При наличии питания и замыкании выключателя S2 на управляющий электрод тиристора будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в цепи управляющего электрода) тиристор откроется, лампочка загорится. А вот теперь главное отличие. Мы не можем изменять яркость лампочки изменяя сопротивление в цепи управляющего электрода. Более того, мы можем вообще разомкнуть выключатель S2 и лампочка будет светиться, но только в том случае, если ток лампочки протекающий через открытый тиристор будет больше определенного значения, называемого током удержания. Он у каждого типа тиристора свой. Чем мощнее тиристор, тем большее значение тока удержания. Погасить лампочку мы можем, только уменьшив ток через анод-катод тиристора до значения меньше тока удержания или разомкнув выключатель S3 (что равносильно току удержания равном 0).

Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.

Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.

Материал статьи продублирован на видео:

Обозначение и принцип действия симистора: объяснение для «чайников»

Полупроводниковые элементы применяются для создания различных устройств и техники. Некоторые из них выполняют функции электронных ключей, например, симисторы. Большинство радиолюбителей сталкивается с ремонтом различной техники, в которой он применяется. Для выполнения качественного ремонта следует получить подробную информацию о детали, выяснить ее структуру и принцип работы.

Общие сведения

Симистор (триак) является одним из видов тиристора и обладает большим количеством переходов p-n-типа. Его целесообразно применять в цепях переменного тока для электронного управления. Чтобы понять принцип работы симистора «чайникам» в этом вопросе, следует рассмотреть его структуру, функцию и сферы применения.

Информация о ключах

Ключи — устройства, которые применяются для коммутации или переключения в электрических цепях. Существует три их вида, и каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Классифицируются ключи по типу переключения:

Механические.
Электромеханические.
Электронные.

К механическим ключам относятся выключатели и рубильники. Применяются они в случаях необходимости ручной коммутации для замыкания одного или нескольких групп контактов. К виду электромеханических ключей следует отнести реле (контакторы). Электромагнитное реле состоит из магнита, представляющего катушку с подвижным сердечником. При подаче питания на катушку она притягивает сердечник с группой контактов: одни контакты замыкаются, а другие — размыкаются.

Среди достоинств применения электромеханических ключей можно выделить следующие: отсутствие падения напряжения и потери мощности на контактах, а также изолирование цепей нагрузки и коммутации. У этого типа ключей есть и недостатки:

Число переключений ограниченно, поскольку контакты изнашиваются.
При размыкании возникает электрическая дуга, которая приводит к разрушению контактов (электроэрозии). Невозможно применять во взрывоопасных средах.
Очень низкое быстродействие.

Электронные ключи бывают на разной базе полупроводниковых элементов: транзисторах, управляемых диодах (тиристорах) и симметричных управляемых диодах (симисторах). Простейшим электронным ключом является транзистор биполярного типа с коллектором, эмиттером и базой, состоящего из 2 p-n-переходов. По структуре они бывают 2 типов: n-p-n и р-n-p.

Поскольку транзистор состоит из 2 p-n-переходов, то в зависимости от состояния, в которых они находятся, различают 4 режима работы: основной, инверсный, насыщения и отсечки. При активном режиме открыт коллекторный переход, а при инверсном — эмиттерный. При двух открытых переходах транзистор работает в режиме насыщения. При условии, что закрыты оба перехода, он будет работать в режиме отсечки.

Для использования транзистора необходимо всего 2 его состояния. Режим отсечки происходит при отсутствии тока базы, следовательно, при этом ток коллектора равен 0. При подаче достаточного значения тока на базу полупроводниковый прибор будет работать в режиме насыщения, т. е. в открытом состоянии.

Если рассматривать ключи на полевых транзисторах, то появляется возможность менять его проводимость при изменении величины напряжения на затворе, выполняющего функцию управляющего электрода. Управляя его работой при помощи воздействия на затвор, можно получить два состояния: открытое и закрытое. Ключи на полевых транзисторах обладают высоким быстродействием, чем на биполярных.

Электронные ключи, выполненные на тиристорах, обладают некоторыми особенностями. Тиристор является полупроводниковым радиоэлементом с p-n-p-n или n-p-n-p переходам и имеет 3, а иногда и 4 вывода. Состоит он из p-слоя (катода), n-слоя (анода) и управляющего электрода (базы). Его можно заменить 2 транзисторами разной структуры. Он представляет 2 ключа транзисторного типа, которые включены встречно. База одного транзистора подключается к коллектору другого.

При подаче на базу отпирающего тока управляемый диод откроется и останется в этом состоянии, пока величина тока не будет снижена до нулевого значения. При большом значении тока базы тиристор является обыкновенным полупроводниковым диодом, проводящим ток в одном направлении.

Он может функционировать в цепях переменного тока, но только на половину мощности. Для этих целей необходимо применять симистор.

Принцип работы симистора

Основным отличием симистора от тиристора является проводимость сразу в двух направлениях. Симистор можно заменить 2 тиристорами, которые имеют встречно-параллельное подключение на рисунке 1. На нем представлено условное графическое обозначение триака на электрических принципиальных схемах. В некоторой литературе можно встретить и другие названия: триак и симметричный управляемый диод.

Рисунок 1. Симистор (схема включения 2 тиристоров) и его графическое обозначение

Существует простой пример, который позволит понять даже «чайникам», как работает симистор. Дверь в гостинице можно открывать в двух направлениях, причем в нее могут войти и выйти сразу 2 человека. Этот простой пример показывает, что триак может пропускать ток сразу в двух направлениях (прямом и обратном), поскольку он состоит из 5 p-n-переходов. Управление его работой осуществляется при помощи базы.

Слои симисторного ключа, изготовленные из полупроводника, похожи на переход транзистора, но имеют еще 3 дополнительных области n-типа. Четвертый слой находится возле катода и является разделенным, поскольку анод и катод при движении тока выполняют некоторые функции, а при обратном направлении движения — меняются местами. Пятый слой находится возле базы.

При подаче сигнала на управляющий вывод произойдет отпирание симметричного управляющегося диода, поскольку его анод будет иметь положительный потенциал. В этом случае по верхнему тиристору потечет ток. При изменении полярности ток будет течь по нижнему тиристору (рисунок 1). Об этом свидетельствует его вольт-амперная характеристика (ВАХ) на рисунке 2. Она состоит из двух кривых, повернутых на 180 градусов.

Рисунок 2. ВАХ триака

Литерой «А» обозначено его закрытое состояние, а «В» — открытое. Urrm и Udrm — допустимые значения прямого и обратного напряжений. Idrm и Irrm — прямой и обратный токи.

Виды и сферы применения

Поскольку симистор является видом тиристора, то основным их отличием является параметры управляющего электрода (базы). Кроме того, они классифицируются по другим признакам:

Конструкция.
Величина тока, при которой наступает перегрузка.
Характеристики базы.
Значения прямых и обратных токов.
Величина прямого и обратного напряжений.
Тип электрической нагрузки. Бывают силовыми и обычными.
Параметр силы тока, необходимой для открытия затвора.
Коэффициент dv/dt или скорость, с которой происходит переключение.
Производитель.
Мощность.

Благодаря особенности пропускания тока в двух направлениях, их используют в цепях переменного тока, поскольку тиристор не может работать на полную мощность. Симметричные тиристоры получили широкое применение в таких устройствах:

Приборах для регулировки яркости света или диммерах.
Регуляторах оборотов для различного инструмента (лобзики, шуруповерты и т. д.).
Электронной регулировке температур для индукционных плит.
Холодильной аппаратуре для плавного запуска двигателя.
Бытовой технике.
Промышленности для освещения, плавного пуска приводов машин и механизмов.

Среди достоинств симисторов можно выделить незначительную стоимость, надежность и они не генерируют помехи (не используются контакты механического типа), а также длительный срок эксплуатации. К основным недостаткам следует отнести следующие: необходимость в дополнительном теплоотводе, невозможность использования на высоких частотах, а также влияние помех и шумов различного рода.

Для подавления помех следует подсоединить параллельно триаку, между катодом и анодом, цепочку из конденсатора и резистора с номиналами от 0,02 до 0,3 мкФ и от 45 до 500 Ом соответственно. Для применения в какой-либо схеме или устройстве следует знать основные технические характеристики, поскольку владение этой информацией поможет избежать множества трудностей перед начинающим радиолюбителем.

Технические характеристики

У триаков существуют характеристики, позволяющие применять их в какой-либо схеме. Кроме того, они отличаются также и производителем — бывают отечественные и импортные. Основное отличие импортных состоит в том, что нет необходимости подстраивать их работу при помощи дополнительных радиоэлементов, т. е. собирать дополнительную схему управления симистором. У симисторов существуют следующие характеристики:

Величина максимального обратного и импульсного значений напряжений, на которые он рассчитан.
Минимальное и максимальное значения тока, при котором происходит открытие его перехода, а также значение максимального импульсного тока, необходимого для его открытия.
Период включения и выключения.
Коэффициент dv/dt.

Характеристики в основном определяются по маркировке триаков с использованием справочника. В справочной информации имеется информация о том, как он выглядит, и дается его распиновка. При использовании триака следует учитывать такую характеристику, как dv/dt. Она показывает значения коэффициента, при котором не происходит самопроизвольное включение из-за скачков напряжения. Причинами такого включения могут служить помехи импульсного происхождения и падение напряжения при коммутации ключа. Кроме того, чтобы избежать последствий, следует применять RC-цепочку, а также ограничивающие диоды или варистор. Эта цепочка подсоединяется к эмиттеру и коллектору симистора.

При выборе триака следует обратить внимание на все характеристики, поскольку не имеет смысла использовать высоковольтный тип в схемах с низким напряжением. Например, если устройство работает от напряжения 36 В, то зарубежный симистор Zo607 с напряжением 600 В (его аналог — вта41600в) не следует применять.

Кроме того, в некоторых источниках можно встретить понятие бесснабберного симистора. Это тип, который применяется при индуктивных нагрузках. Примером такой модели являются m10lz47, mac12n и tg35c60.

Диагностика в схемах

В некоторых случаях радиолюбитель сталкивается с проверкой симистора, однако не всегда может ее корректно произвести. В случае выхода триака из строя его желательно выпаять из платы и произвести его проверку. Обычный цифровой мультиметр для этой цели не подойдет, поскольку его ток слишком мал, чтобы открыть переход детали. Для этого подойдет обыкновенный стрелочный омметр. Вариантов проверки всего два: использовать стрелочный прибор или собрать спецсхему для этой операции. Для осуществления проверки по первому варианту необходимо руководствоваться следующим алгоритмом:

Включить прибор в режим измерения величины сопротивления.
Подключить щупы тестера к эмиттеру и коллектору. Если прибор показывает бесконечное сопротивление, то деталь исправна. Остальные случаи указывают на ее неисправность.
Соединить базу и вывод Т2. В этом случае сопротивление будет в пределах от 40 до 250 Ом. Если поменять местами щупы, то прибор снова покажет бесконечность. Это свидетельствует об исправности симистора.

Однако первый метод диагностики в некоторых случаях дает не совсем нужные и верные результаты. Очень часто проверенная таким способом деталь в схеме не работает. Это связано с тем, что герметичность ее корпуса нарушена. Недостаток метода — неточная диагностика. Для более точной диагностики следует проверить триак в работе (схема 1). Для этого необходимо использовать лампу накаливания и аккумулятор.

Схема 1. Проверка симметричного тиристора при помощи лампы накаливания и источника питания

В этой схеме симистор будет проверен под нагрузкой. При касании управляющего электрода, лампочка загорится и будет гореть некоторое время, пока не пропадет питание на аноде или ток на базе не будет малой величины. Недостаток метода — простая конструкция, при которой неудобно осуществлять проверку, поскольку следует напаивать провода на выводы триака. После проверки при неисправной детали следует произвести замену.

Таким образом, симисторы используются в управляемых устройствах в качестве электронных ключей, способных пропускать ток в двух направлениях. Их несложно проверить и желательно использовать специальную схему для этой операции.

Что такое симистор (триак), характеристики, схемы

В данной статье мы подробно разберем что такое симистор (триак), рассмотрим его схему и символ на схеме, кривые характеристики триака, а так же фазовый контроль симистора.

Введение

Будучи твердотельным устройством, тиристоры могут использоваться для управления лампами, двигателями или нагревателями и т.д. Однако одна из проблем использования тиристора для управления такими цепями заключается в том, что, подобно диоду, «тиристор» является однонаправленным устройством, что означает, что он пропускает ток только в одном направлении, от анода к катоду .

Для цепей переключения постоянного тока эта «однонаправленная» характеристика переключения может быть приемлемой, поскольку после запуска вся мощность постоянного тока подается прямо на нагрузку. Но в синусоидальных цепях переключения переменного тока это однонаправленное переключение может быть проблемой, поскольку оно проводит только в течение одной половины цикла (например, полуволнового выпрямителя), когда анод является положительным, независимо от того, что делает сигнал затвора. Затем для работы от переменного тока тиристором подается нагрузка только на половину мощности.

Чтобы получить двухволновое управление мощностью, мы могли бы подключить один тиристор внутри двухполупериодного мостового выпрямителя, который срабатывает на каждой положительной полуволне, или соединить два тиристора вместе в обратной параллели (спина к спине), как показано ниже. но это увеличивает как сложность, так и количество компонентов, используемых в схеме переключения.

Тиристорные конфигурации

Существует, однако, другой тип полупроводникового устройства, называемый «Триодный выключатель переменного тока» или «Триак» для краткости. Триаки также являются членами семейства тиристоров, и, как и кремниевые выпрямители, управляемые кремнием, они могут использоваться в качестве полупроводниковых переключателей питания, но что более важно, триаки являются «двунаправленными» устройствами. Другими словами, симистор может быть запущен в проводимость как положительными, так и отрицательными напряжениями, приложенными к его аноду, и положительными и отрицательными импульсами запуска, приложенными к его клемме затвора, что делает его двухквадрантным коммутирующим устройством, управляемым затвором.

Симистор ведет себя так же, как два обычных тиристоров, соединенных вместе в обратной параллельно (спина к спине) по отношению друг к другу и из — за этой конструкции два тиристоры имеют общий терминал Gate все в пределах одного трехтерминальной пакета.

Поскольку триак проводит в обоих направлениях синусоидальной формы волны, концепция анодной клеммы и катодной клеммы, используемая для идентификации главных силовых клемм тиристора, заменена обозначениями: MT ₁ для главной клеммы 1 и MT ₂ для главной клеммы 2.

В большинстве устройств переключения переменного тока клемма симисторного затвора связана с клеммой MT ₁, аналогично взаимосвязи затвор-катод тиристора или взаимосвязи база-эмиттер транзистора. Конструкция, легирование PN и условные обозначения, используемые для обозначения триака, приведены ниже.

Схема и символ симистора

Теперь мы знаем, что «триак» — это четырехслойное PNPN в положительном направлении и NPNP в отрицательном направлении, трехполюсное двунаправленное устройство, которое блокирует ток в своем состоянии «ВЫКЛ», действующее как выключатель разомкнутой цепи, но в отличие от обычного тиристора, симистор может проводить ток в любом направлении при срабатывании одним импульсом затвора. Тогда симистор имеет четыре возможных режима срабатывания следующим образом.

Mode + Mode = положительный ток MT ₂ (+ ve), положительный ток затвора (+ ve)
Mode — Mode = положительный ток MT ₂ (+ ve), отрицательный ток затвора (-ve)
Mode + Mode = MT ₂ отрицательный ток (-ve), положительный ток затвора (+ ve)
Mode — Mode = отрицательный ток MT ₂ (-ve), отрицательный ток затвора (-ve)

И эти четыре режима, в которых может работать триак, показаны с использованием кривых характеристик триака IV.

Кривые характеристики триака IV

В квадранте tri триак обычно запускается в проводимость положительным током затвора, обозначенным выше как режим Ι +. Но это также может быть вызвано отрицательным током затвора, режим Ι–. Аналогичным образом, в квадранте Использование симистора

Симистор наиболее часто используется в полупроводниковых устройствах для коммутации и управления мощностью систем переменного тока, как симистор может быть включен «ON» либо положительным или отрицательным импульсом Gate, независимо от полярности питания переменного тока в то время. Это делает триак идеальным для управления лампой или нагрузкой двигателя переменного тока с помощью базовой схемы переключения триака, приведенной ниже.

Схема переключения симистора

Приведенная выше схема показывает простую схему переключения симистора с триггером постоянного тока. При разомкнутом переключателе SW1 ток не поступает в затвор симистора, и поэтому лампа выключена. Когда SW1 замкнут, ток затвора подается на триак от батареи V _G через резистор R, и триак приводится в полную проводимость, действуя как замкнутый переключатель, и полная мощность потребляется лампой от синусоидального источника питания.

Поскольку батарея подает положительный ток затвора на триак всякий раз, когда переключатель SW1 замкнут, триак постоянно находится в режимах g + и ΙΙΙ + независимо от полярности клеммы MT ₂ .

Конечно, проблема с этой простой схемой переключения симистора состоит в том, что нам потребовался бы дополнительный положительный или отрицательный источник питания затвора, чтобы запустить триак в проводимость. Но мы также можем активировать триак, используя фактическое напряжение питания переменного тока в качестве напряжения срабатывания затвора. Рассмотрим схему ниже.

Схема показывает триак, используемый как простой статический выключатель питания переменного тока, обеспечивающий функцию «ВКЛ» — «ВЫКЛ», аналогичную в работе предыдущей схеме постоянного тока. Когда переключатель SW1 разомкнут, триак действует как разомкнутый переключатель, и лампа пропускает нулевой ток. Когда SW1 замкнут, триак отключается от «ВКЛ» через токоограничивающий резистор R и самоблокируется вскоре после начала каждого полупериода, таким образом переключая полную мощность на нагрузку лампы.

Поскольку источник питания является синусоидальным переменным током, триак автоматически отключается в конце каждого полупериода переменного тока в качестве мгновенного напряжения питания, и, таким образом, ток нагрузки кратковременно падает до нуля, но повторно фиксируется снова, используя противоположную половину тиристора в следующем полупериоде, пока выключатель остается замкнутым. Этот тип управления переключением обычно называется двухполупериодным управлением, поскольку контролируются обе половины синусоидальной волны.

Поскольку симистор фактически представляет собой две SCR, подключенные друг к другу, мы можем продолжить эту схему переключения симистора, изменив способ срабатывания затвора, как показано ниже.

Модифицированная цепь переключения симистора

Как и выше, если переключатель SW1 разомкнут в положении A, то ток затвора отсутствует, а лампа выключена. Если переключатель находится в положении B, то ток затвора протекает в каждом полупериоде так же, как и раньше, и лампа получает полную мощность, когда триак работает в режимах Ι + и ΙΙΙ–.

Однако на этот раз, когда переключатель подключен к положению C, диод предотвратит срабатывание затвора, когда MT ₂ будет отрицательным, так как диод имеет обратное смещение. Таким образом, симистор работает только в положительных полупериодах, работающих только в режиме I +, и лампа загорается при половине мощности. Затем, в зависимости от положения переключателя, нагрузка выключена при половине мощности или полностью включена .

Фазовый контроль симистора

Другой распространенный тип схемы симистической коммутации использует управление фазой для изменения величины напряжения и, следовательно, мощности, подаваемой на нагрузку, в данном случае на двигатель, как для положительной, так и для отрицательной половин входного сигнала. Этот тип управления скоростью двигателя переменного тока обеспечивает полностью переменное и линейное управление, поскольку напряжение можно регулировать от нуля до полного приложенного напряжения, как показано на рисунке.

Эта базовая схема запуска фазы использует триак последовательно с двигателем через синусоидальный источник переменного тока. Переменный резистор VR1 используется для управления величиной фазового сдвига на затворе симистора, который, в свою очередь, управляет величиной напряжения, подаваемого на двигатель, путем его включения в разное время в течение цикла переменного тока.

Вызывание напряжение симистора является производным от VR1 — C1 комбинации через Диак (Диак является двунаправленным полупроводниковым устройством , которое помогает обеспечить резкий триггер импульс тока, чтобы полностью включение симистора).

В начале каждого цикла C1 заряжается через переменный резистор VR1. Это продолжается до тех пор, пока напряжение на С1 не станет достаточным для запуска диака в проводимость, что, в свою очередь, позволяет конденсатору С1 разрядиться в затвор симистора, включив его.

Как только триак запускается в проводимость и насыщается, он эффективно замыкает цепь управления фазой затвора, подключенную параллельно ему, и триак берет на себя управление оставшейся частью полупериода.

Как мы видели выше, триак автоматически отключается в конце полупериода, и процесс запуска VR1-C1 снова запускается в следующем полупериоде.

Однако, поскольку для триака требуются разные величины тока затвора в каждом режиме переключения, например, Ι + и ΙΙΙ–, поэтому триак является асимметричным, что означает, что он не может запускаться в одной и той же точке для каждого положительного и отрицательного полупериода.

Эта простая схема управления скоростью симистора подходит не только для управления скоростью двигателя переменного тока, но и для диммеров ламп и управления электронагревателем, и на самом деле очень похожа на регулятор симистора, используемый во многих домах. Однако коммерческий симисторный диммер не должен использоваться в качестве регулятора скорости двигателя, так как, как правило, симисторные диммеры предназначены для использования только с резистивными нагрузками, такими как лампы накаливания.

Мы можем закончить эту про симистор, суммировав его основные пункты следующим образом:

«Триак» — это еще одно 4-слойное 3-контактное тиристорное устройство, аналогичное SCR.
Симистор может быть запущен в любом направлении.
Есть четыре возможных режима запуска для симистора, из которых 2 являются предпочтительными.

Управление электрическим переменным током с использованием симисторачрезвычайно эффективно при правильном использовании для управления нагрузками резистивного типа, такими как лампы накаливания, нагреватели или небольшие универсальные двигатели, обычно используемые в переносных электроинструментах и небольших приборах.

Но помните, что эти устройства можно использовать и подключать непосредственно к источнику переменного тока, поэтому проверка цепи должна выполняться, когда устройство управления питанием отключено от источника питания. Пожалуйста, помните о безопасности!

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Симистор

Симметричный тиристор

Если проанализировать путь развития полупроводниковой электроники, то почти сразу становится понятно, что все полупроводниковые приборы созданы на переходах или слоях (n-p, p-n).

Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя.

У биполярного транзистора два перехода и три слоя (n-p-n, p-n-p). А что будет, если добавить ещё один слой?

Тогда мы получим четырёхслойный полупроводниковый прибор, который называется тиристор. Два тиристора включенные встречно-параллельно и есть симистор, то есть симметричный тиристор.

В англоязычной технической литературе можно встретить название ТРИАК (TRIAC – triode for alternating current).

Вот таким образом симистор изображается на принципиальных схемах.

У симистора три электрода (вывода). Один из них управляющий. Обозначается он буквой G (от англ. слова gate – «затвор»). Два остальных – это силовые электроды (T1 и T2). На схемах они могут обозначаться и буквой A (A1 и A2).

А это эквивалентная схема симистора выполненного на двух тиристорах.

Следует отметить, что симистор управляется несколько по-другому, нежели эквивалентная тиристорная схема.

Симистор достаточно редкое явление в семье полупроводниковых приборов. По той простой причине, что изобретён и запатентован он был в СССР, а не в США или Европе. К сожалению, чаще бывает наоборот.

Как работает симистор?

Если у тиристора есть конкретные анод и катод, то электроды симистора так охарактеризовать нельзя, поскольку каждый электрод является и анодом, и катодом одновременно. Поэтому в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.

Очень простой схемой, характеризующей принцип работы и область применения симистора, может служить электронный регулятор мощности. В качестве нагрузки можно использовать что угодно: лампу накаливания, паяльник или электровентилятор.

Симисторный регулятор мощности

После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим, с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется, и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность, он закроется. Потом процесс повторяется.

Чем больше уровень управляющего напряжения, тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса. В данном случае, изменяя управляющее напряжение, мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника.

Симистор управляется как отрицательным, так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения рассматривают четыре, так называемых, сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.

Если рассматривать симистор, как электронный выключатель или реле, то его достоинства неоспоримы:

По сравнению с электромеханическими приборами (электромагнитными и герконовыми реле) большой срок службы.

Отсутствие контактов и, как следствие, нет искрения и дребезга.

К недостаткам можно отнести:

Симистор весьма чувствителен к перегреву и монтируется на радиаторе.

Не работает на высоких частотах, так как просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.

Реагирует на внешние электромагнитные помехи, что вызывает ложное срабатывание.

Для защиты от ложных срабатываний между силовыми выводами симистора подключается RC-цепочка. Величина резистора R1 от 50 до 470 ом, величина конденсатора C1 от 0,01 до 0,1 мкф. В некоторых случаях эти величины подбираются экспериментально.

Основные параметры симистора.

Основные параметры удобно рассмотреть на примере популярного отечественного симистора КУ208Г. Будучи разработан и выпущен достаточно давно, он продолжает оставаться востребованным у любителей сделать что-то своими руками. Вот его основные параметры.

Максимальное обратное напряжение – 400V. Это означает, что он прекрасно может управлять нагрузкой в сети 220V и ещё с запасом.

В импульсном режиме напряжение точно такое же.

Максимальный ток в открытом состоянии – 5А.

Максимальный ток в импульсном режиме – 10А.

Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора – 300 мА.

Наименьший импульсный ток – 160 мА.

Открывающее напряжение при токе 300 мА – 2,5 V.

Открывающее напряжение при токе 160 мА – 5 V.

Время включения – 10 мкс.

Время выключения – 150 мкс.

Как видим, для открывания симистора необходимым условием является совокупность тока и напряжения. Больше ток, меньше напряжение и наоборот. Следует обратить внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс. против 150 мкс.).

Оптосимистор.

Современная и перспективная разновидность симистора – это оптосимистор. Название говорит само за себя. Вместо управляющего электрода в корпусе симистора находится светодиод, и управление осуществляется изменением напряжения на светодиоде. На изображении показан внешний вид оптосимистора MOC3023 и его внутреннее устройство.

Оптосимистор MOC3023
Устройство оптосимистора

Как видим, внутри корпуса смонтирован светодиод и симистор, который управляется за счёт излучения светодиода. Выводы, отмеченные как N/C и NC, не используются, и не подключаются к элементам схемы. NC – это сокращение от Not Connect, которое переводится с английского как «не подключается».

Самое ценное в оптосимисторе это то, что между цепью управления и силовой цепью осуществлена полная гальваническая развязка. Это повышает уровень электробезопасности и надёжности всей схемы.

Симисторы: принцип работы, проверка и включение, схемы

Существенный недостаток тиристоров заключается в том, что это однополупериодные элементы, соответственно, в цепях переменного тока они работают с половинной мощностью. Избавиться от этого недостатка можно используя схему встречно-параллельного включения двух однотипных устройств или установив симистор. Давайте разберемся, что представляет собой этот полупроводниковый элемент, принцип его функционирования, особенности, а также сферу применения и способы проверки.

Что такое симистор?

Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством. Эта незначительная путаница возникла вследствие регистрации двух патентов, на одно и то же изобретение.

Описание принципа работы и устройства

Основное отличие этих элементов от тиристоров заключается в двунаправленной проводимости электротока. По сути это два тринистора с общим управлением, включенных встречно-параллельно (см. А на рис. 1) .

Рис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).

Теперь рассмотрим структуру полупроводника (см. рис. 2.) Как видно из схемы, в устройстве имеется пять переходов, что позволяет организовать две структуры: р1-n2-p2-n3 и р2-n2-p1-n1, которые, по сути, являются двумя встречными тринисторами, подключенными параллельно.

Рис. 2. Структурная схема симистора

Когда на силовом выводе Т1 образуется отрицательная полярность, начинается проявление тринисторного эффекта в р2-n2-p1-n1, а при ее смене — р1-n2-p2-n3.

Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.

ВАХ симистора

Обозначение:

А – закрытое состояние.
В – открытое состояние.
U_DRM (U_ПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
U_RRM (U_ОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
I_DRM (I_ПР) – допустимый уровень тока прямого включения
I_RRM (I_ОБ) — допустимый уровень тока обратного включения.
I_Н (I_УД) – значения тока удержания.

Особенности

Чтобы иметь полное представление о симметричных тринисторах, необходимо рассказать про их сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие факторы:

относительно невысокая стоимость приборов;
длительный срок эксплуатации;
отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

В число недостатков приборов входят следующие особенности:

Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.

Симистор с креплением под радиатор

Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
Не поддерживаются высокие частоты переключения.

По последним двум пунктам необходимо дать небольшое пояснение. В случае высокой скорости коммутации велика вероятность самопроизвольной активации устройства. Помеха в виде броска напряжения также может привести к этому результату. В качестве защиты от помех рекомендуется шунтировать прибор RC цепью.

RC-цепочка для защиты симистора от помех

Помимо этого рекомендуется минимизировать длину проводов ведущих к управляемому выводу, или в качестве альтернативы использовать экранированные проводники. Также практикуется установка шунтирующего резистора между выводом T1 (TE1 или A1) и управляющим электродом.

Применение

Этот тип полупроводниковых элементов первоначально предназначался для применения в производственной сфере, например, для управления электродвигателями станков или других устройств, где требуется плавная регулировка тока. Впоследствии, когда техническая база позволила существенно уменьшить размеры полупроводников, сфера применения симметричных тринисторов существенно расширилась. Сегодня эти устройства используются не только в промышленном оборудовании, а и во многих бытовых приборах, например:

зарядные устройства для автомобильных АКБ;
бытовое компрессорное оборудования;
различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т.д.).

И это далеко не полный перечень.

Одно время были популярны простые электронные устройства, позволяющие плавно регулировать уровень освещения. К сожалению, диммеры на симметричных тринисторах не могут управлять энергосберегающими и светодиодными лампами, поэтому эти приборы сейчас не актуальны.

Как проверить работоспособность симистора?

В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:

Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
Устанавливаем кратность на омметре х1.
Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.

Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).

Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.

Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.

Схема простого тестера для симисторов

Обозначения:

Резистор R1 – 51 Ом.
Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.

Схема для проверки тиристоров и симисторов

Обозначения:

Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

Выполняем пункты 1-4.
Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).

Схема управления мощностью паяльника

В завершении приведем простую схему, позволяющую управлять мощностью паяльника.

Простой регулятор мощности для паяльника

Обозначения:

Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – 3,3 кОм, R3 – 20 кОм, R4 – 1 Мом.
Емкости: С1 – 0,1 мкФ х 400В, С2 и С3 — 0,05 мкФ.
Симметричный тринистор BTA41-600.

Приведенная схема настолько простая, что не требует настройки.

Теперь рассмотрим более изящный вариант управления мощностью паяльника.

Схема управления мощностью на базе фазового регулятора

Обозначения:

Резисторы: R1 – 680 Ом, R2 – 1,4 кОм, R3 — 1,2 кОм, R4 и R5 – 20 кОм (сдвоенное переменное сопротивление).
Емкости: С1 и С2 – 1 мкФ х 16 В.
Симметричный тринистор: VS1 – ВТ136.
Микросхема фазового регулятора DA1 – KP1182 ПМ1.

Настройка схемы сводится к подбору следующих сопротивлений:

R2 – с его помощью устанавливаем необходимую для работы минимальную температуру паяльника.
R3 – номинал резистора позволяет задать температуру паяльника, когда он находится на подставке (срабатывает переключатель SA1),

Отличие симистора от транзистора — Мастер Фломастер

Выводы тиристора — это анод, катод и управляющий электрод.

В 1963 году у многочисленного семейства тринисторов появился еще один «родственник» — симистор. Чем же он отличается от своих «собратьев» — тринисторов (тиристоров)? Вспомните о свойствах этих приборов. Их работу часто сравнивают с действием обычной двери: прибор заперт — ток в цепи отсутствует (дверь закрыта — прохода нет), прибор открыт — в цепи возникает электрический ток (дверь отворилась — входите). Но у них есть общий недостаток. Тиристоры пропускают ток только в прямом направлении — так обычная дверь легко открывается «от себя», но сколько ни тяни ее на себя — в противоположную сторону, все усилия окажутся бесполезными.

Увеличив число полупроводниковых слоев тиристора с четырех до пяти и снабдив его управляющим электродом, ученые обнаружили, что прибор с такой структурой (названный впоследствии симистором) способен пропускать электрический ток как в прямом, так и в обратном направлениях.

Посмотрите на рисунок 1, изображающий строение полупроводниковых слоев симистора. Внешне они напоминают транзисторную структуру р- n -р типа, но отличаются тем, что имеют три дополнительные области с n -проводимостью. И вот что интересно: оказывается, две из них, расположенные у катода и анода, выполняют функции только одного полупроводникового слоя — четвертого. Пятый образует область с n -проводимостью, лежащая около управляющего электрода.

Ясно, что работа такого прибора основана на более сложных физических процессах, чем у других типов тиристоров. Чтобы лучше разобраться в принципе действия симистора, воспользуемся его тиристорным аналогом. Почему именно тиристорным? Дело в том, что разделение четвертого полупроводникового слоя симистора не случайно. Благодаря такой структуре при прямом направлении тока, протекающего через прибор, анод и катод выполняют свои основные функции, а при обратном они как бы меняются местами — анод становится катодом, а катод, наоборот, анодом, то есть симистор можно рассматривать как два встречно-параллельно включенных тиристора (рис. 2).

Тринисторный аналог симистора

Представим, что на управляющий электрод подан отпирающий сигнал. Когда на аноде прибора напряжение положительной полярности, а на катоде — отрицательной, электрический ток потечет через левый по схеме тринистор. Если полярность напряжения на силовых электродах поменять на противоположную, включится правый по схеме тринистор. Пятый полупроводниковый слой, подобно регулировщику, руководящему движением автомобилей на перекрестке, направляет отпирающий сигнал, зависимости от фазы тока на один из тринисторов. При отсутствии отпирающего сигнала симистор закрыт.

В целом его действие можно сравнить, например, с вращающейся дверью на станции метро — в какую сторону ни толкни ее, она обязательно откроется. Действительно, подадим отпирающее напряжение на управляющий электрод симистора — «подтолкнем» его, и электроны, словно спешащие на посадку или выход пассажиры, потекут через прибор в направлении, диктуемом полярностью включения анода и катода.

Этот вывод подтверждается и вольтамперной характеристикой прибора (рис. 3). Она состоит из двух одинаковых кривых, повернутых относительно друг друга на 180°. Их форма соответствует вольтамперной характеристике динистора, а области непроводящего состояния, как и у тринистора, легко преодолеваются, если на управляющий электрод подать отпирающее напряжение (изменяющиеся участки кривых показаны штриховыми линиями).

Благодаря симметричности вольтамперной характеристики новый полупроводниковый прибор был назван симметричным тиристором (сокращенно — симистор). Иногда его называют триаком (термин, пришедший из английского языка).

Симистор унаследовал от своего предшественника — тиристора все его лучшие свойства. Но самое главное достоинство новинки в том, что в ее корпусе расположили сразу два полупроводниковых прибора. Судите сами. Для управления цепью постоянного тока необходим один тиристор, для цепи переменного тока приборов должно быть два (включены встречно-параллельно). А если учесть, что для каждого из них нужен отдельный источник отпирающего напряжения, который к тому же должен включать прибор точно в момент изменения фазы тока, становится ясно, каким сложным будет такой управляющий узел. Для симистора же род тока не имеет значения. Достаточно лишь одного такого прибора с источником отпирающего напряжения, и универсальное управляющее устройство готово. Его можно использовать в силовой цепи постоянного или переменного тока.

Близкое родство тиристора и симистора привело к тому, что у этих приборов оказалось много общего. Так электрические свойства симистора характеризуются теми же параметрами, что и у тиристора. Маркируются они тоже одинаково — буквами КУ, трехзначным числом и буквенным индексом в конце обозначения. Иногда симисторы обозначают несколько иначе — буквами ТС, что означает «тиристор симметричный».

Условное графическое обозначение симисторов на принципиальных схемах показано на рисунке 4.

Для практического знакомства с симисторами выберем приборы серии КУ208 — триодные симметричные тиристоры п-р-п-р типа. На разновидности приборов указывают буквенные индексы в их обозначении — А, Б, В или Г. Постоянное напряжение, которое выдерживает в закрытом состоянии симистор с индексом А, составляет 100 В, Б — 200 В, В — 300 В и Г — 400 В. Остальные параметры у этих приборов идентичные: максимальный постоянный ток в открытом состоянии — 5 А, импульсный —10 А, ток утечки в закрытом состоянии — 5 мА, напряжение между катодом и анодом в проводящем состоянии — -2 В, величина отпирающего напряжения на управляющем электроде равна 5 В при токе 160 мА, рассеиваемая корпусом прибора мощность— 10 Вт, предельная рабочая частота — 400 Гц.

А теперь обратимся к электроосветительным приборам. Нет ничего проще управлять работой любого из них. Нажал, к примеру, клавишу выключателя — ив комнате загорелась люстра, нажал еще раз — погасла. Иногда, правда, это достоинство неожиданно превращается в недостаток, особенно если вы хотите сделать свою комнату уютной, создать ощущение комфорта, а для этого так важно удачно подобрать освещение. Вот если бы свечение ламп менялось плавно.

Оказывается, в этом нет ничего невозможного. Нужно только вместо обычного выключателя подсоединить электронное устройство, управляющее яркостью светильника. Функции регулятора, «командующего» лампами, в таком приборе выполняет полупроводниковый симистор.

Построить простое регулирующее устройство, которое поможет управлять яркостью свечения настольной лампы или люстры, изменять температуру электроплитки или жала паяльника, вы сможете, воспользовавшись схемой, представленной на рисунке 5.

Рис. 5. Принципиальная схема регулятора

Трансформатор Т1 преобразует сетевое напряжение 220 В в 12 — 25 В. Оно выпрямляется диодным блоком VD1—VD4 и подается на управляющий электрод симистора VS1. Резистор R1 ограничивает ток управляющего электрода, а переменным резистором R2 регулируют величину управляющего напряжения.

Рис. 6. Временные диаграммы напряжения: а — в сети; б — на управляющем электроде симистора, в — на нагрузке.

Чтобы легче было разобраться в работе прибора, построим три временные диаграммы напряжений: сетевого, на управляющем электроде симистора и на нагрузке (рис. 6). После включения устройства в сеть на его вход поступает переменное напряжение 220 В (рис. 6а). Одновременно на управляющий электрод симистора VS1 подается отрицательное напряжение синусоидальной формы (рис. 66). В момент, когда его величина превысит напряжение включения, прибор откроется и сетевой ток потечет через нагрузку. После того как величина управляющего напряжения станет ниже пороговой, симистор остается открытым за счет того, что ток нагрузки превышает ток удержания прибора. В тот момент, когда напряжение на входе регулятора меняет свою полярность, симистор закрывается. Далее процесс повторяется. Таким образом, напряжение на нагрузке будет иметь пилообразную форму (рис. 6в)

Чем больше амплитуда управляющего напряжения, тем раньше включится симистор, а следовательно, больше будет и длительность импульса тока в нагрузке. И наоборот, чем меньше амплитуда управляющего сигнала, тем меньше будет длительность этого импульса. При крайнем левом по схеме положении движка переменного резистора R2 нагрузка станет поглощать полные «порции» мощности. Если регулятор R2 повернуть в противоположную сторону, амплитуда управляющего сигнала окажется ниже порогового значения, симистор останется в закрытом состоянии и ток через нагрузку не потечет.

Нетрудно догадаться, что наш прибор регулирует мощность, потребляемую нагрузкой, изменяя тем самым яркость свечения лампы или температуру нагревательного элемента.

В устройстве можно применить следующие элементы. Симистор КУ208 с буквой В или Г. Диодный блок КЦ405 или КЦ407 с любым буквенным индексом, подойдут также четыре полупроводниковых диода серий Д226, Д237. Постоянный резистор — МЛТ-0,25, переменный — СПО-2 или любой другой мощностью не менее 1 Вт. ХР1 — стандартная сетевая вилка, XS1 — розетка. Трансформатор Т1 рассчитан на напряжение вторичной обмотки 12—25 В.

Если подходящего трансформатора нет, изготовьте его самостоятельно. Сердечник из пластин Ш16, толщина набора 20 мм, обмотка I содержит 3300 витков провода ПЭЛ-1 0,1, а обмотка II — 300 витков ПЭЛ-1 0,3.

Тумблер — любой сетевой, предохранитель должен быть рассчитан на максимальный ток нагрузки.

Регулятор собирается в пластмассовом корпусе. На верхней панели крепятся тумблер, переменный резистор, держатель предохранителя и розетка. Трансформатор, диодный блок и симистор устанавливаются на дне корпуса. Симистор необходимо снабдить теплорассеивающим радиатором толщиной 1 — 2 мм и площадью не менее 14 см2. В одной из боковых стенок корпуса просверлите отверстие для сетевого шнура.

Устройство не нуждается в налаживании и при правильном монтаже и исправных деталях начинает работать сразу после включения в сеть.

ПОЛЬЗУЯСЬ РЕГУЛЯТОРОМ, НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О МЕРАХ БЕЗОПАСНОСТИ. ВСКРЫВАТЬ КОРПУС МОЖНО, ТОЛЬКО ОТКЛЮЧИВ ПРИБОР ОТ СЕТИ!

Справочные данные популярных отечественные симисторов и зарубежных
триаков. Простейшие схемы симисторных регуляторов мощности.

Ну что ж! На предыдущей странице мы достаточно плотно обсудили свойства и характеристики полупроводникового прибора под названием тиристор, неуважительно обозвали его «довольно архаичным», пришло время выдвигать внятную альтернативу.
Симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью заменил его в электроцепях переменного тока.
История создания симистора также не нова и приходится на 1960-е годы, причём изобретён и запатентован он был в СССР группой товарищей из Мордовского радиотехнического института.

Итак:
Симистор, он же триак, он же симметричный триодный тиристор — это полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристора, но, в отличие от него, способный пропускать ток в двух направлениях и используемый для коммутации нагрузки в цепях переменного тока.

На Рис.1 слева направо приведены: топологическая структура симистора, далее расхожая, но весьма условная, эквивалентная схема, выполненная на двух тиристорах и, наконец, изображение симистора на принципиальных схемах.
МТ1 и МТ2 — это силовые выводы, которые могут обозначаться, как Т1&Т2; ТЕ1&ТЕ2; А1&А2; катод&анод. Управляющий электрод, как правило, обозначается латинской G либо русской У.

Глядя на эквивалентную схему, может возникнуть иллюзия, что симистор относительно горизонтальной оси является элементом абсолютно симметричным, что даёт возможность как угодно крутить его вокруг управляющего электрода. Это не верно.
Точно так же, как у тиристора, напряжение на управляющий электрод симистора должно подаваться относительно условного катода (МТ1, Т1, ТЕ1, А1).
Иногда производитель может обозначать цифрой 1 «анодный» вывод, цифрой 2 — «катодный», поэтому всегда важно придерживаться обозначений, приведённых в паспортных характеристиках на прибор.

Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью «анодного» напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой — в момент прохождения отрицательной).

Приведём вольт-амперную характеристику тиристора и схему, реализующую самый простой способ управления симисторами — подачу на управляющий электрод прибора постоянного тока с величиной, необходимой для его включения (Рис.2).

Рис.2

Огромным плюсом симистора перед тиристором является возможность в штатном режиме работать с разнополярными полупериодами сетевого напряжения. Вольт-амперная характеристика является симметричной, надобности в выпрямительном мосте — никакой, схема получается проще, но главное — исключается элемент (выпрямитель), на котором вхолостую рассеивается около 50% мощности.

Давайте рассмотрим работу симистора при подаче на его управляющий вход постоянного тока отрицательной полярности (Рис.2 справа), ведь мы помним, что именно такая полярность открывающего напряжения является универсальной и для положительных, и для отрицательных полупериодов напряжения сети. На самом деле, всё происходит абсолютно аналогично описанной на предыдущей странице работе тиристора.
Повторим пройденный материал.

1. Для начала рассмотрим случай, когда управляющий электрод симистора отключен (S1 на схеме разомкнут, Iу на ВАХ равен 0). Тока через нагрузку нет (участки III на ВАХ), симистор закрыт, и для того, чтобы его открыть, необходимо поднять напряжение на «аноде» симистора настолько, чтобы возник лавинный пробой p-n-переходов полупроводника.
Оговоримся — зафиксировать нам этот процесс не удастся, потому что величина этого напряжения составляет несколько сотен вольт и, как правило, превышает амплитудное значение напряжения сети.
Тем не менее — при достижении этого уровня напряжения (точки II на ВАХ) симистор отпирается, падение напряжения между силовыми выводами падает до единиц вольт, нагрузка подключается к сети — наступает рабочий режим открытого симистора (участки I на ВАХ).
Чтобы закрыть симистор, нужно снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на «аноде») ниже тока удержания.

2. Для того чтобы снизить величину напряжения включения симистора, следует замкнуть S1 и, тем самым, подать на управляющий электрод ток, задаваемый значением переменного резистора R1. Чем больше ток Iу, тем при меньшем анодном напряжении происходит переключение симистора в проводящее состояние.
А при какой-то величине тока управляющего электрода, называемой током спрямления (на ВАХ не показано), горба на характеристике вообще не будет, и напряжение открывания симистора составит незначительную величину, исчисляемую единицами вольт.
Абсолютно так же, как и в прошлом пункте, чтобы закрыть симистор, необходимо снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на «аноде») ниже значения тока удержания.

То бишь — всё полностью аналогично тиристору. Для открывания симистора следует подать на управляющий электрод прибора постоянный ток с величиной, необходимой для его включения, для закрывания — снизить протекающий через нагрузку ток (или напряжение на «аноде») ниже значения тока удержания.
Т.е. в нашем случае, представленном на Рис.2 — симистор будет открываться при замыкании S1 в каждый момент превышения «анодным» напряжением некоторого значения, зависящего от номинала R1, а закрываться с каждым полупериодом сетевого напряжения в момент приближения его уровня к нулевому значению.

Описанный выше способ управления симистором посредством подачи на управляющий электрод постоянного напряжения обладает существенным недостатком — требуется довольно большой ток (а соответственно и мощность) управляющего сигнала (по паспорту — до 250мА для КУ208). Поэтому в большинстве случаев для управления симисторами используется импульсный метод, либо метод, при котором открытый симистор шунтирует цепь управления, не допуская бесполезного рассеивания мощности на её элементах.

В качестве примера рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности, позволяющего работать с нагрузками вплоть до 2000 Вт.

Рис.3

Как можно увидеть, на схеме помимо симистора VS2 присутствует малопонятный элемент VS1 — динистор. Для интересующихся отмечу — на странице ссылка на страницу мы подробно обсудили принцип работы, свойства и характеристики приборов данного типа.

А теперь — как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через последовательно соединённые резисторы R1 и R2. Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора — тем больше сдвиг по фазе.
Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет порога пробоя динистора (около 35 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечёт ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.

Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.3 справа.

Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях), симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми электродами триака, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис.3 показана синим цветом).
В некоторых случаях, когда нагрузка имеет ярко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации.

А под занавес приведём основные характеристики отечественных симисторов и зарубежных триаков.

Тип	U макс, В	I max, А	Iу отп, мА
КУ208Г	400	5
BT 131-600	600	1
BT 134-500	500	4
BT 134-600	600	4
BT 134-600D	600	4
BT 136-500Е	500	4
BT 136-600Е	600	4
BT 137-600Е	600	8
BT 138-600	600	12
BT 138-800	800	12
BT 139-500	500	16
BT 139-600	600	16
BT 139-800	800	16
BTA 140-600	600	25
BTF 140-800	800	25
BT 151-650R	650	12
BT 151-800R	800	12
BT 169D	400	12
BTA/BTB 04-600S	600	4
BTA/BTB 06-600C	600	6
BTA/BTB 08-600B	600	8
BTA/BTB 08-600C	600	8
BTA/BTB 10-600B	600	10
BTA/BTB 12-600B	600	12
BTA/BTB 12-600C	600	12
BTA/BTB 12-800B	800	12
BTA/BTB 12-800C	800	12
BTA/BTB 16-600B	600	16
BTA/BTB 16-600C	600	16
BTA/BTB 16-600S	600	16
BTA/BTB 16-800B	800	16
BTA/BTB 16-800S	800	16
BTA/BTB 24-600B	600	25
BTA/BTB 24-600C	600	25
BTA/BTB 24-800B	800	25
BTA/BTB 25-600В	600	25
BTA/BTB 26-600A	600	25
BTA/BTB 26-600B	600	25
BTA/BTB 26-700B	700	25
BTA/BTB 26-800B	800	25
BTA/BTB 40-600B	600	40
BTA/BTB 40-800B	800	40
BTA/BTB 41-600B	600	41
BTA/BTB 41-800B	800	41
MAC8M	600	8
MAC8N	800	8
MAC9M	600	9
MAC9N	800	9
MAC12M	600	12
MAC12N	800	12
MAC15M	600	15
MAC12N	800	15

Симисторы с обозначение BTA отличаются от других наличием изолированного корпуса.
Падение напряжения на открытом симисторе составляет примерно 1-2 В и мало зависит от протекающего тока.

Чем отличается тиристор от симистора

В 1963 году у многочисленного семейства тринисторов появился еще один «родственник» – симистор. Чем же он отличается от своих «собратьев» – тринисторов (тиристоров)? Вспомните о свойствах этих приборов. Их работу часто сравнивают с действием обычной двери: прибор заперт – ток в цепи отсутствует (дверь закрыта – прохода нет), прибор открыт – в цепи возникает электрический ток (дверь отворилась – входите). Но у них есть общий недостаток. Тиристоры пропускают ток только в прямом направлении — так обычная дверь легко открывается «от себя», но сколько ни тяни ее на себя — в противоположную сторону, все усилия окажутся бесполезными.

Тринисторный аналог симистора

Условное графическое обозначение симисторов на принципиальных схемах показано на рисунке 4.

Рис. 5. Принципиальная схема регулятора

Рис. 6. Временные диаграммы напряжения: а – в сети; б – на управляющем электроде симистора, в – на нагрузке.

Тумблер — любой сетевой, предохранитель должен быть рассчитан на максимальный ток нагрузки.

Что такое симистор?

Описание принципа работы и устройства

Рис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).

Рис. 2. Структурная схема симистора

Когда на силовом выводе Т1 образуется отрицательная полярность, начинается проявление тринисторного эффекта в р2-n2-p1-n1, а при ее смене – р1-n2-p2-n3.

Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.

ВАХ симистора

Обозначение:

А – закрытое состояние.
В – открытое состояние.
U_DRM (U_ПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
U_RRM (U_ОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
I_DRM (I_ПР) – допустимый уровень тока прямого включения
I_RRM (I_ОБ) – допустимый уровень тока обратного включения.
I_Н (I_УД) – значения тока удержания.

Особенности

относительно невысокая стоимость приборов;
длительный срок эксплуатации;
отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

В число недостатков приборов входят следующие особенности:

Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.

Симистор с креплением под радиатор

Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
Не поддерживаются высокие частоты переключения.

RC-цепочка для защиты симистора от помех

Применение

зарядные устройства для автомобильных АКБ;
бытовое компрессорное оборудования;
различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т.д.).

И это далеко не полный перечень.

Как проверить работоспособность симистора?

Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
Устанавливаем кратность на омметре х1.
Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Схема простого тестера для симисторов

Обозначения:

Резистор R1 – 51 Ом.
Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.

Схема для проверки тиристоров и симисторов

Обозначения:

Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

Выполняем пункты 1-4.
Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

Схема управления мощностью паяльника

В завершении приведем простую схему, позволяющую управлять мощностью паяльника.

Простой регулятор мощности для паяльника

Обозначения:

Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – 3,3 кОм, R3 – 20 кОм, R4 – 1 Мом.
Емкости: С1 – 0,1 мкФ х 400В, С2 и С3 – 0,05 мкФ.
Симметричный тринистор BTA41-600.

Приведенная схема настолько простая, что не требует настройки.

Теперь рассмотрим более изящный вариант управления мощностью паяльника.

Схема управления мощностью на базе фазового регулятора

Обозначения:

Резисторы: R1 – 680 Ом, R2 – 1,4 кОм, R3 – 1,2 кОм, R4 и R5 – 20 кОм (сдвоенное переменное сопротивление).
Емкости: С1 и С2 – 1 мкФ х 16 В.
Симметричный тринистор: VS1 – ВТ136.
Микросхема фазового регулятора DA1 – KP1182 ПМ1.

Настройка схемы сводится к подбору следующих сопротивлений:

R2 – с его помощью устанавливаем необходимую для работы минимальную температуру паяльника.
R3 – номинал резистора позволяет задать температуру паяльника, когда он находится на подставке (срабатывает переключатель SA1),

Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:

Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.

Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.

Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.

Материал статьи продублирован на видео:

Разница между транзистором и тиристором — Разница Между

Транзисторы и тиристоры являются полупроводниковыми устройствами, которые имеют многочисленные применения в электрических цепях. главное отличие между транзистором и тиристором является то, что транз

Основное отличие — транзистор против тиристора

транзистор имеет три слоя полупроводниковтогда как тиристор имеет четыре слоя полупроводников, Иногда тиристоры называютуправляемые кремнием выпрямители (SCR).

Что такое транзистор

Транзисторы — это полупроводниковые устройства, которые могут действовать как усилители или переключатели в электрических цепях. Транзистор состоит из трех легированных полупроводников. Основные типы транзисторов включаютбиполярные переходные транзисторы (биполярные транзисторы) а такжеполевые транзисторы (полевые транзисторы) а такжебиполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗЫ), Мы обсудили, как эти транзисторы работают в статьях, сравнивая разницу между BJT и FET и разницу между IGBT и MOSFET. Транзисторы имеют три терминала. Управляя напряжением, подаваемым на одну из клемм, можно контролировать ток через две другие клеммы этих устройств.

Что такое тиристор

Тиристор также имеет три контакта, такие как транзистор, и эти контакты называются «анод», «катод» и «затвор». Однако тиристор сделан из четыре слои легированных полупроводников. Функционально тиристор действует как комбинация двух транзисторов, как показано ниже:

Вы можете думать о тиристоре как о двух транзисторах, работающих вместе. Справа: символ тиристора.

Тиристор имеет три режима:

Режим обратной блокировкиВ этой установке анод имеет более отрицательный потенциал, чем катод. Это означает, что соединения J₁ и J₃ смещены в обратном направлении в то время как соединение J₂ вперед смещен. В этом режиме ток не может течь через тиристор.
Режим прямой блокировкиВ этой установке анод имеет более положительный потенциал, чем катод. Здесь, J₁ и J₃ вперед смещен, в то время как J₂ в обратном смещении. Ток все еще не может течь через тиристор.
Режим прямой проводки: В этой настройке анод и катод соединены как в режиме прямой блокировки. Однако теперь через тиристор течет ток. Этого можно было бы достичь двумя способами: если бы разность потенциалов между анодом и катодом была такой большой, то соединение J₂ будет проходить пробой, позволяя течь через него. Если разность потенциалов недостаточно велика для возникновения пробоя, прямая проводимость также могла быть достигнута путем передачи прямого тока через затвор.

Если на затвор подается ток, а прямой ток в тиристоре достигает порогового значения тока, известного какзапирающий токтиристор будет продолжать проводить, даже если ток затвора удален. Как только тиристор начал проводить прямой ток, он может продолжать делать это, пока прямой ток выше порогового значения тока, известного какудерживающий ток, По этой причине тиристор можно использовать как выключатель. На рисунке ниже показана зависимость тока от напряжения для тиристора:

Характеристическая кривая зависимости тока от напряжения для тиристора.

Кривая помечена

Чем отличается транзистор от тиристора

Тиристоры относятся к полупроводниковым приборам структуры p-n-p-n, и принадлежат, по сути, к особому классу биполярных транзисторов, четырехслойных, трех (и более) переходных приборов с чередующейся проводимостью.

Устройство тиристора позволяет ему работать подобно диоду, то есть пропускать ток лишь в одном направлении.

И также как у полевого транзистора, у тиристора имеется управляющий электрод. При этом как диод, тиристор имеет особенность, — без инжекции неосновных рабочих носителей заряда через управляющий электрод он не перейдет в проводящее состояние, то есть не откроется.

Упрощенная модель тиристора позволяет нам понять, что управляющий электрод здесь аналогичен базе биполярного транзистора, однако имеется ограничение, которое заключается в том, что отпереть то тиристор с помощью этой базы можно, а вот запереть нельзя.

Тиристор, как и мощный полевой транзистор, конечно может коммутировать значительные токи. И в отличие от полевых транзисторов, мощности, коммутируемые тиристорами, могут исчисляться мегаваттами при высоких рабочих напряжениях. Но имеют тиристоры один серьезный недостаток — значительное время выключения.

Для того чтобы запереть тиристор, необходимо прервать или сильно уменьшить его прямой ток на достаточно продолжительное время, за которое неравновесные основные рабочие носители заряда, электронно-дырочные пары, успели бы рекомбинировать или рассосаться. Пока не прерван ток, тиристор будет оставаться в проводящем состоянии, то есть будет продолжать вести себя как диод.

Схемы коммутации переменного синусоидального тока обеспечивают тиристорам подходящий режим работы — синусоидальное напряжение смещает переход в обратном направлении, и тиристор автоматически запирается. Но для поддержания работы прибора, на управляющий электрод необходимо в каждом полупериоде подавать отпирающий управляющий импульс.

В схемах с питанием на постоянном токе прибегают к дополнительным вспомогательным схемам, функция которых — принудительно снизить анодный ток тиристора, и вернуть его в запертое состояние. А поскольку при запирании рекомбинируют носители заряда, то и скорость переключения тиристора сильно ниже, чем у мощного полевого транзистора.

Если сравнить время полного закрытия тиристора с временем полного закрытия полевого транзистора, то разница достигает тысяч раз: полевому транзистору чтобы закрыться нужно несколько наносекунд (10-100 нс), а тиристору требуется несколько микросекунд (10-100 мкс). Почувствуйте разницу.

Конечно, есть области применения тиристоров, где полевые транзисторы не выдерживают конкуренции с ними. Для тиристоров практически нет ограничений в предельно допустимой коммутируемой мощности — это их преимущество.

Тиристоры управляют мегаваттами мощности на больших электростанциях, в промышленных сварочных аппаратах они коммутируют токи в сотни ампер, а также традиционно управляют мегаваттными индукционными печами на сталелитейных заводах. Здесь полевые транзисторы никак не применимы. В импульсных же преобразователях средней мощности полевые транзисторы выигрывают.

Долгое выключение тиристора, как говорилось выше, объясняется тем, что будучи включенным, он требует для выключения снятия коллекторного напряжения, и подобно биполярному транзистору, у тиристора уходит конечное время на рекомбинацию или удаление неосновных носителей.

Проблемы, которые вызывают тиристоры в связи с этой своей особенностью, связаны прежде всего с невозможностью переключения с высокими скоростями, как это могут делать полевые транзисторы. А еще перед подачей на тиристор коллекторного напряжения, тиристор должен обязательно быть закрытым, иначе неизбежны коммутационные потери мощности, полупроводник чрезмерно при этом нагреется.

Иначе говоря, предельное dU/dt ограничивает быстродействие. График зависимости рассеиваемой мощности от тока и времени включения иллюстрирует эту проблему. Высокая температура внутри кристалла тиристора может не только вызвать ложное срабатывание, но и помешать переключению.

В резонансных инверторах на тиристорах проблема запирания решается сама собой, там выброс напряжения обратной полярности приводит к запиранию тиристора, при условии, что воздействие это достаточно длительное.

Так выявляется главное преимущество полевых транзисторов перед тиристорами. Полевые транзисторы способны работать на частотах в сотни килогерц, и управление сегодня не является проблемой.

Тиристоры же будут надежно работать на частотах до 40 килогерц, ближе к 20 килогерцам. Это значит, что если бы в современных инверторах использовались тиристоры, то аппараты на достаточно высокую мощность, скажем, на 5 киловатт, получались бы весьма громоздкими.

В этом смысле полевые транзисторы способствуют тому, что инверторы получаются более компактными за счет меньшего размера и веса сердечников силовых трансформаторов и дросселей.

Чем выше частота, тем меньшего размера требуются трансформаторы и дроссели для преобразования одной и той же мощности, это знает каждый, кто знаком со схемотехникой современных импульсных преобразователей.

Безусловно, в некоторых применениях тиристоры оказываются очень полезными, например диммеры для регулировки яркости света, работающие на сетевой частоте 50 Гц, в любом случае выгоднее изготавливать на тиристорах, они получаются дешевле, чем если бы там применялись полевые транзисторы.

А в сварочных инверторах, например, выгоднее использовать полевые транзисторы, именно в силу простоты управления переключением и высокой скорости этого переключения. Кстати, при переходе с тиристорной схемы на транзисторную, несмотря на большую стоимость последних, из приборов исключаются лишние дорогостоящие компоненты.

Источник: electrik.info

Рассмотрим устройство и работу других полупроводниковых приборов. Полупроводниковые приборы, имеющие три слоя полупроводников, разделенных двумя запирающими слоями, и три электрода, называют триодами, или чаще транзисторами. (От английских слов transfer — передача и resistor — сопротивление, т. е. транзистор — передающее сопротивление). Один из видов транзисторов, схема которого показана на рис. 235, а, представляет собой тонкую пластинумонокристаллического германия с вплавленными в нее с двух сторон столбиками из индия.

Рис. 235. Схемы транзисторов и их условные обохначения:
а — транзистор типа p-n-p; б — транзистор типа n-p-n

В пластине германия на границе с индием образуются два р-n перехода, обладающих запирающими свойствами. Следовательно, германиевый триод состоит из крайних слоев с р-проводимостыо и среднего с n-проводимостью. Такой прибор получил название транзистора типа p-n-р. К каждому слою присоединяют электроды — вывод для соединения с внешней цепью.
Соберем электрическую схему, показанную на рис. 235, а. Один из крайних слоев транзистора (левый) соединим с источником постоянного тока в проводящем направлении его перехода. Этот слой при работе прибора является основным источником носителей электрических зарядов и получил название эмиттера. (От латинского слова emittere — испускать, излучать) . Средний слой германиевой пластины с n-проводимостью называют базой. Второй крайний слой транзистора соединим с другим источником постоянного тока в непроводящем направлении прилегающего к нему перехода.
Носители заряда, испускаемые эмиттером, проходят через базу, переход р-n и поступают в слой коллектора.(От латинского слова collector — собирающий) .Таким образом, коллектор является собирателем носителей заряда, обеспечивающих прохождение тока в цепи второго источника тока. При этом источник электрической энергии в цепи коллектора имеет э.д.с. Ек, которая во много раз превосходит э.д.с. Еэ источника энергии в цепи эмиттера. Небольшая э.д.с. Еэ вполне достаточна для создания тока необходимого значения в цепи эмиттера, так как прямое сопротивление его перехода является ничтожным. При отсутствии тока эмиттера практически не будет протекать ток и в цепи коллектора из-за большого обратного сопротивления перехода в ней. Если с помощью регулируемого резистора увеличивать ток Iэ в цепи эмиттера, то возрастает число носителей заряда, испускаемых эмиттером, и повышается сила тока Iк в цепи коллектора. Иными словами, с увеличением тока эмиттера снижается электрическое сопротивление коллекторного перехода. Поэтому с помощью маломощной входной цепи эмиттера легко управлять значительно более мощной выходной цепью коллектора. Электрическая мощность этих цепей пропорциональна э.д.с. их источников энергии.
В рассмотренной схеме база транзистора является общей для цепей эмиттера и коллектора, а сам транзистор представляет собой полупроводниковый усилитель мощности.
В электрических схемах находят применение и два других способа включения транзистора: с общим эмиттером и общим коллектором, в зависимости от того, какой электрод транзистора является общим для входной и выходной электрических цепей. Например, схема с общим эмиттером обеспечивает наибольшее усиление по току в выходной цепи.
Кремниевые транзисторы изготавливаются в виде триодов типа n-р-n. Средний слой транзистора состоит из монокристаллического кремния с р-проводимостью, два крайних слоя имеют n-проводимость. Поскольку проводящие направления переходов при этом изменились на противоположные по сравнению с транзистором типа р-п-р, то необходимо изменить и полярность включения источников электроэнергии во входной и выходной цепях (рис. 235, б). Устройство мощного кремниевого транзистора показано на рис. 236.

Рис. 236. Кремниевый транзистор:
а — продольный разрез; б — общий вид

Способы использования германиевых и кремниевых транзисторов являются одинаковыми, изменяется лишь схема их включения в электрические цепи с учетом полярности источников энергии.
Тиристором называется полупроводниковый прибор, состоящий из четырех слоев полупроводников, разделенных тремя р-n переходами (рис. 237). Входной электрод тиристора называют анодом, выходной -— катодом. Полупроводниковый слой, к которому присоединен электрод управляющего тока, составляет, как и в транзисторе — базу. Проводящее направление тиристора — от анода к катоду. Поэтому тиристор своим анодом соединяется с плюсовым зажимом источника тока, катод — с минусовым. При этом средний переход П2 включен в непроводящем направлении.

Рис. 237. Тиристор:
а — общий вид; б- продольный разрез; в — схема; г — условное обозначение

Тиристор, как и обычный диод, практически не пропускает ток внешней цепи, или говорят — тиристор заперт. Повышая приложенное к тиристору внешнее напряжение, можно достигнуть критического его значения, когда происходит лавинный пробой перехода и тиристор отпирается. Во внешней цепи протекает большой силы ток, ограничиваемый лишь ее сопротивлением. Для правильно сконструированного тиристора лавинный пробой и большая сила тока не представляют опасности, так как энергия, выделяющаяся в переходе П2, весьма мала. При изменении направления входного напряжения на обратное происходит восстановление первоначальных свойств перехода П2, и тиристор запирается. Обратное напряжение делится поровну между переходами П1 и П73, поэтому их пробоя не происходит, и тиристор практически не пропускает обратного тока. При подаче напряжения на управляющий электрод базы появляется ток управления, цепь которого замыкается через катод. Регулируя величину тока управления можно в широких пределах изменять значение напряжения, при котором тиристор открывается.
Таким образом, тиристор является управляемым полупроводниковым вентилем.
Мощность, расходуемая в цепи управления тиристором, составляет 1—2 Вт, а мощность силовой цепи достигает нескольких сотен киловатт. Поэтому тиристор представляет собой преобразователь с высоким коэффициентом полезного действия. Тиристор обладает почти мгновенным быстродействием, надежен при высокой частоте срабатываний. Применение тиристоров позволило создать электрические устройства для управляемого выпрямления переменного тока, преобразования постоянного тока в переменный или частоты переменного тока.
Тиристорными преобразователями оборудованы опытные, тепловозы для регулирования частоты тока, питающего асинхронные тяговые электродвигатели, с целью изменения скорости движения поезда. Тиристоры широко используются в самых различных устройствах автоматики современных тепловозов.

Источник: www.pomogala.ru

Чем симистор отличается от тиристора

Выводы тиристора — это анод, катод и управляющий электрод.

Источник: electricalschool.info

Разница между транзистором и тиристором

Основное отличие — транзистор против тиристора

Транзисторы и тиристоры являются полупроводниковыми устройствами, которые имеют многочисленные применения в электрических цепях. главное отличие между транзистором и тиристором является то, что транзистор имеет три слоя полупроводниковтогда как тиристор имеет четыре слоя полупроводников, Иногда тиристоры называютуправляемые кремнием выпрямители (SCR).

Что такое транзистор

Что такое тиристор

Вы можете думать о тиристоре как о двух транзисторах, работающих вместе. Справа: символ тиристора.

Тиристор имеет три режима:

Режим обратной блокировкиВ этой установке анод имеет более отрицательный потенциал, чем катод. Это означает, что соединения J₁ и J₃ смещены в обратном направлении в то время как соединение J₂ вперед смещен. В этом режиме ток не может течь через тиристор.
Режим прямой блокировкиВ этой установке анод имеет более положительный потенциал, чем катод. Здесь, J₁ и J₃ вперед смещен, в то время как J₂ в обратном смещении. Ток все еще не может течь через тиристор.
Режим прямой проводки: В этой настройке анод и катод соединены как в режиме прямой блокировки. Однако теперь через тиристор течет ток. Этого можно было бы достичь двумя способами: если бы разность потенциалов между анодом и катодом была такой большой, то соединение J₂ будет проходить пробой, позволяя течь через него. Если разность потенциалов недостаточно велика для возникновения пробоя, прямая проводимость также могла быть достигнута путем передачи прямого тока через затвор.

Характеристическая кривая зависимости тока от напряжения для тиристора.

Источник: ru.strephonsays.com

В чем отличие работы тиристора и транзистора?

Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:

Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.

Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.

Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.

Материал статьи продублирован на видео:

Источник: radiomasterinfo.org.ua

Управление симистором через транзистор

Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.

Определение

Тиристор (тринистор) – это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый – значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.

Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).

Другой подобный прибор называется симистор – двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

Ток управления (IGT).

Максимальный ток управления электрода IGM.

Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.

Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.

Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания – это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.

После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора – он закроется (выключится).

Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.

Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения – на каждую полуволну синусоиды соответственно.

После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.

Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление – тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.

Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.

Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ – система импульсного фазового управления.

На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.

Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами – схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.

Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени – достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках «zero crossing detector circuit» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:

Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».

Заключение

Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…

Определение

Основные характеристики

Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:

Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).

Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).

Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).

Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.

Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.

Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.

Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).

Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).

Ток управления (IGT).

Максимальный ток управления электрода IGM.

Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)

Принцип работы

Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами

Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.

Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.

Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ – система импульсного фазового управления.

Заключение

Что такое симистор?

Описание принципа работы и устройства

Рис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).

Рис. 2. Структурная схема симистора

Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.

ВАХ симистора

Обозначение:

А – закрытое состояние.
В – открытое состояние.
U_DRM (U_ПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
U_RRM (U_ОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
I_DRM (I_ПР) – допустимый уровень тока прямого включения
I_RRM (I_ОБ) — допустимый уровень тока обратного включения.
I_Н (I_УД) – значения тока удержания.

Особенности

относительно невысокая стоимость приборов;
длительный срок эксплуатации;
отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

В число недостатков приборов входят следующие особенности:

Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.

Симистор с креплением под радиатор

Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
Не поддерживаются высокие частоты переключения.

RC-цепочка для защиты симистора от помех

Применение

зарядные устройства для автомобильных АКБ;
бытовое компрессорное оборудования;
различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т.д.).

И это далеко не полный перечень.

Как проверить работоспособность симистора?

Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
Устанавливаем кратность на омметре х1.
Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Схема простого тестера для симисторов

Обозначения:

Резистор R1 – 51 Ом.
Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.

Схема для проверки тиристоров и симисторов

Обозначения:

Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

Выполняем пункты 1-4.
Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

Схема управления мощностью паяльника

В завершении приведем простую схему, позволяющую управлять мощностью паяльника.

Простой регулятор мощности для паяльника

Обозначения:

Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – 3,3 кОм, R3 – 20 кОм, R4 – 1 Мом.
Емкости: С1 – 0,1 мкФ х 400В, С2 и С3 — 0,05 мкФ.
Симметричный тринистор BTA41-600.

Приведенная схема настолько простая, что не требует настройки.

Теперь рассмотрим более изящный вариант управления мощностью паяльника.

Схема управления мощностью на базе фазового регулятора

Обозначения:

Резисторы: R1 – 680 Ом, R2 – 1,4 кОм, R3 — 1,2 кОм, R4 и R5 – 20 кОм (сдвоенное переменное сопротивление).
Емкости: С1 и С2 – 1 мкФ х 16 В.
Симметричный тринистор: VS1 – ВТ136.
Микросхема фазового регулятора DA1 – KP1182 ПМ1.

Настройка схемы сводится к подбору следующих сопротивлений:

R2 – с его помощью устанавливаем необходимую для работы минимальную температуру паяльника.
R3 – номинал резистора позволяет задать температуру паяльника, когда он находится на подставке (срабатывает переключатель SA1),

симисторный транзистор — MagneLink, inc.

Симисторный переключатель — это полупроводниковое устройство, используемое в цепи переменного напряжения, которая расширяется на типичное тиристорное устройство. Коммутаторы симистора состоят из двух параллельных тиристоров, которые перевернуты, так что их два вывода затвора соединены друг с другом. В отличие от обычного тиристора, который может управлять током только в течение половины цикла, симисторные переключатели могут управлять током в обеих частях волны переменного тока. Благодаря такой конструкции симисторные переключатели могут активироваться как положительными, так и отрицательными зарядами.

Симисторные переключатели обычно используются с тяжелыми индуктивными нагрузками в широком спектре приложений, в которых используются цепи переменного напряжения. Эти переключатели чаще всего используются для управления мощностью в системах переменного тока с более высокими требованиями к коммутации мощности. Их часто используют для управления различными осветительными приборами, в том числе диммерными переключателями. Многие небольшие двигатели и вентиляторы охлаждения в широком спектре различного оборудования также используют симисторные переключатели. Симисторные переключатели превосходно подходят для прямого управления реле и / или катушками стартера в двигателях, используемых в цепях переменного тока.

С другой стороны, транзисторные переключатели

работают с цепью постоянного напряжения. Как и симисторные переключатели, они предназначены для использования с большими индуктивными нагрузками, но устроены несколько иначе. Транзисторные переключатели — это полупроводниковые устройства, в которых используется транзистор, у которого базовый вывод смещен по-разному, для включения или выключения выхода цепи постоянного тока. Когда через транзистор проходит небольшой ток, он проталкивает больший ток через транзистор в схему управления.

Транзисторные переключатели обычно используются в приложениях с большей мощностью, чем герконовые переключатели.Они хорошо работают, напрямую управляя реле и / или двигателями и двигателями. Кроме того, они часто встречаются в микрочипах компьютеров и калькуляторов, в картах и в автомобилях.

Чтобы узнать больше о наших симисторных и транзисторных переключателях и их применениях, свяжитесь с нами.

В чем разница между DIAC и TRIAC?

Основные различия между DIAC и TRIAC

Регулирование и контроль мощности, подаваемой на нагрузку, очень важны для сокращения потерь энергии и эффективного использования энергии.Электрика и электроника играют в этом важную роль благодаря использованию полупроводниковых устройств. DIAC и TRIAC — это полупроводниковые устройства, используемые для регулирования такой мощности, подаваемой на нагрузку.

Эти полупроводниковые устройства используются для управления мощностью переменного тока, подаваемой на нагрузку, например, для управления скоростью двигателей, используемых в любом приложении. Полупроводниковые устройства, такие как SCR, DIAC, TRIAC и другие компоненты семейства тиристоров, имеющие компактные и небольшие размеры, используются из-за их точного управления мощностью и высокой эффективности.

Чтобы лучше понять DIAC и TRIAC, мы должны изучить SCR, поскольку они являются модифицированной версией SCR.

SCR

SCR или Кремниевый управляемый выпрямитель — это полупроводниковый компонент, принадлежащий к семейству тиристоров. Это четырехуровневое устройство, состоящее из чередующихся P & N-слоев PNPN. Есть 3 PN перехода. Это однонаправленный управляемый переключатель, используемый для выпрямления и регулирования переменного тока.

Он имеет 3 вывода: анод (A), катод (C) и затвор (G). Анод и катод являются основными клеммами, используемыми для проведения тока, а клемма затвора — это клемма управления, используемая для запуска или срабатывания тринистора.

Анодный вывод соединен с самым внешним P-слоем, а катодный вывод соединен с самым внешним N-слоем. При этом вывод затвора соединен со средним П-слоем.

SCR работает в трех режимах: прямая блокировка, прямая проводимость и обратный режим блокировки.В режиме прямой блокировки SCR подключается в прямом смещении без какого-либо запускающего импульса на затворе. В этом режиме SCR не проводит.

В режиме обратной блокировки тиристор подключается с обратным смещением, как показано на рис. (C). SCR не работает в этом режиме даже при наличии стробирующего сигнала.

В режиме прямой проводимости тиристор подключается с прямым смещением, как показано на рис. (B), и запускается путем подачи запускающего импульса на его вывод затвора. Прямая проводимость также возникает, если напряжение превышает напряжение пробоя.

Работа SCR очень проста. Когда анод подключен к более высокому напряжению, чем катод, два PN перехода на концах становятся смещенными в прямом направлении, в то время как средний переход находится в обратном смещении. Обратный переход не пропускает ток. Положительный импульс напряжения на затворе запускает SCR в проводимость, переключая средний переход на прямое соединение.

Когда SCR находится в режиме прямой проводимости, удаление стробирующего импульса не отключит его.Но напряжение между анодом и катодом должно быть понижено, чтобы ток упал ниже предела «тока удержания».

Тиристор — однонаправленный переключатель, который пропускает ток только в одном направлении. Он может пропускать только полуволны переменного тока. он не может проводить ток в обратном направлении. Он запускается приложением только положительного импульса затвора.

Ключевые моменты SCR

SCR означает кремниевый управляемый выпрямитель
Это однонаправленный управляемый переключатель
Он имеет 4 чередующихся слоя
Он имеет 3 PN перехода
Он имеет 3 вывода анод, катод и затвор
Это имеет 3 режима работы: прямая блокировка, прямая проводимость и обратная блокировка.
В режиме прямой блокировки он не проводит, даже если находится в прямом смещении (анодное напряжение выше, чем катодное напряжение).
Применение только положительного импульса напряжения к затвору запускает SCR в режиме прямой проводимости.
В режиме обратной блокировки катодное напряжение выше, чем на аноде, и тиристор не проводит.
Не останавливает проводимость после удаления стробирующего импульса.
Чтобы остановить проводимость, ток должен быть ниже предела удерживающего тока.
Это фиксирующее устройство, учитывая, что протекающий ток не снижается ниже предела тока фиксации.

DIAC

DIAC — это аббревиатура от «Диод для переменного тока». Как следует из названия, это диод для проведения переменного тока. Это двунаправленный неуправляемый полупроводниковый переключатель, способный проводить ток в обоих направлениях. Он начинает проводить, когда приложенное напряжение увеличивается выше напряжения отключения V _BO.Основная функция DIAC — помочь в активации TRIAC для выполнения симметричного переключения.

Это двухконтактное устройство, состоящее из комбинации двух антипараллельных тиристоров без клемм затвора. Два терминала DIAC называются Главный терминал 1 (MT1) и Главный терминал 2 (MT2). DIAC спроектирован таким образом, что он симметричен с обеих сторон и имеет равные области.

DIAC похож на диод, который включается, когда приложенное напряжение превышает определенный предел, за исключением того, что он может включаться в обоих направлениях.Он не проводит, когда есть в любом направлении, когда напряжение ниже напряжения разрыва V _BO, которое в большинстве случаев составляет 30 В. Когда напряжение превышает V _BO, DIAC включается, и напряжение на DIAC падает до 5 вольт.

Ключевые моменты DIAC

DIAC — это диод для переменного тока.
Это неуправляемый двунаправленный переключатель.
Имеет 2 терминала.
Его терминалы называются главным терминалом 1 и главным терминалом 2.
Нет управляющего входа.
Включается для обоих направлений тока.
Включается, когда приложенное напряжение превышает напряжение отключения.
Он не может блокировать более высокие напряжения в любом направлении.
Он останавливает проводимость только тогда, когда напряжение становится очень низким, намного ниже напряжения пробоя, или ток падает ниже предела тока удержания.
Имеет симметричную структуру.
Он имеет симметричное срабатывание для обеих половин волны переменного тока или тока, протекающего в обоих направлениях.таким образом, гармоники не возникают.
Обладает очень низкой мощностью.
В основном используется для запуска TRIAC из-за его симметричного отклика.

Похожие сообщения:

TRIAC

TRIAC означает «Триод для переменного тока». Это переключатель с полупроводниковым управлением, который может работать в обоих направлениях. Он состоит из комбинации двух SCR в антипараллельной конфигурации. TRIAC используется для регулирования мощности в цепях переменного тока и может регулировать обе половины цикла переменного тока.

Поскольку он состоит из комбинации двух антипараллельных тиристоров, он имеет 4 уровня и три вывода: главный вывод 1 (MT1), главный вывод 2 (MT2) и затвор. Нет анода и катода, потому что он может проводить в обоих направлениях. Клемма затвора подключена к обеим областям P и N каждого SCR.

TRIAC может запускаться положительным или отрицательным стробирующим импульсом. Но обычно положительный импульс используется для работы в квадранте 1 ^-й, а отрицательный импульс используется для работы в 3-м квадранте ^-го.В квадранте 1 ^-го как ток, так и напряжение на симисторном преобразователе положительные, в то время как в квадранте 3 ^-го оба отрицательны. Эти два квадранта подразумевают две половины волн переменного тока, положительную половину и отрицательную половину. Хотя есть небольшая разница в стрельбе из-за разных областей затвора (области P&N) в каждой половине.

Ключевые моменты TRIAC

TRIAC — это триод для переменного тока.
Это переключатель с двунаправленным управлением.
Имеет 3 терминала.
Его терминалы называются главный терминал 1, главный терминал 2 и терминал ворот.
Он состоит из комбинации двух антипараллельных тиристоров.
Затвор образован P-областью одной и N-областью другого SCR.
Шлюз используется для срабатывания TRAIC в обоих направлениях.
Может запускаться как положительным, так и отрицательным стробирующим импульсом.
Проводит даже при отсутствии стробирующего импульса.
Отключается только при уменьшении тока ниже предела тока удержания.
Он не проводит, если нет стробирующего импульса в любом направлении.
Имеет небольшую несимметричную структуру из-за областей затвора.
Из-за несимметрии имеет несимметричный обжиг.
Несимметричное срабатывание TRIAC генерирует гармоники в системе.
Его стрельба может контролироваться от 0 ° -180 ° и 180 ° -360 ° угла стрельбы.
Чтобы устранить эту несимметрию, DIAC используется для запуска TRIAC.
Он может блокировать очень высокое напряжение в обоих направлениях.

Связанные сообщения:

Ключевые различия между DIAC и TRIAC

DIAC	TRIAC
DIAC для « Диод переменного тока ».	TRIAC — это аббревиатура от «Триод для переменного тока».
Это диод для переменного тока, который пропускает ток в обоих направлениях, когда приложенное напряжение увеличивается выше перенапряжения размыкания.	Это двунаправленный тиристор, который работает в обоих направлениях, когда он запускается с помощью стробирующего импульса.
DIAC имеет 4 чередующихся слоя с равными областями.	состоит из 4 слоев чередующихся слоев.
Он имеет 2 клеммы: главный терминал 1 (MT1) и главный терминал 2 (MT2).	Он имеет 3 терминала: главный терминал 1 (MT1), главный терминал 2 (MT2) и ворота.
Это неуправляемый двунаправленный переключатель.	Это управляемый двунаправленный переключатель.
Угол открытия отсутствует.	TRIAC имеет угол открытия от 0 ° до 180 ° для положительной половины и от 180 ° до 360 ° для отрицательной половины.
Он состоит из двух антипараллельных тиристоров без вывода затвора.	Он состоит из комбинации двух тиристоров с общим выводом затвора.
Он имеет симметричную структуру, т.е. одинаковую структуру в обоих направлениях тока.	TRIAC имеет небольшую несимметричную структуру из-за различных областей затвора в обеих половинах.
У него нет управляющего входа или клеммы ворот.	Имеет отдельный управляющий вход, используемый для запуска TRAIC.
Он не может блокировать напряжения выше 30 вольт.	Он может блокировать очень высокое напряжение в диапазоне от 600 до 1000 В.
Он имеет очень низкую номинальную мощность.	Он имеет очень высокую номинальную мощность в диапазоне 15 кВт.
Срабатывает при повышении напряжения выше напряжения разрыва, обычно 30В.	Запускается подачей положительного или отрицательного импульса напряжения.
DIAC обеспечивает очень симметричный отклик при запуске.	Триаковые срабатывания срабатывают несимметрично и требуют, чтобы DIAC помогал им срабатывать симметрично.
DIAC имеет очень низкую номинальную мощность, поэтому он в основном используется для запуска TRIAC.	TRIAC используется для подачи контролируемой мощности на нагрузки переменного тока, регулирования скорости вращения вентиляторов и двигателей, регуляторов освещенности и т. Д.

Связанные сообщения:

Свойства и характеристики DIAC и TRIAC

Следующие разные свойства различают как DIAC, так и TRIAC, имеющие разные характеристики и применения.

Структура

DIAC — это 4-х слойное устройство, состоящее из чередующихся P-слоя и N-слоев.
Имеет симметричную структуру с равными участками.
Изготовлен из встречно-параллельной комбинации двух тиристоров без вывода затвора.
TRIAC имеет 4 чередующихся полупроводниковых слоя.
Он состоит из антипараллельной комбинации двух тиристоров с общим выводом затвора.
Вывод затвора соединен с P-областью одного SCR и N-областью другого SCR.
Следовательно, одна половина TRIAC не идеально симметрична другой.

Терминалы

DIAC имеет два терминала: главный терминал 1 (MT1) и главный терминал 2 (MT2).
TRIAC имеет три терминала: главный терминал 1 (MT1), главный терминал 2 (MT2) и терминал ворот.

Запуск

Запуск относится к включению устройства в состояние проводимости.

DIAC переходит в состояние проводимости, когда напряжение между его выводами превышает напряжение разрыва V _BO.
TRIAC запускается в состояние проводимости путем подачи положительного или отрицательного импульса напряжения на его вывод затвора.

Кривая характеристик

Симметрия характеристической кривой очень важна для устройств с двунаправленным током. Компонент, имеющий симметричную структуру, имеет симметричную характеристическую кривую

DIAC имеет симметричную характеристическую кривую для обеих половин цикла переменного тока благодаря своей симметричной структуре.
TRIAC имеет небольшую несимметричную структуру и из-за этого имеет несимметричное срабатывание.
Несимметричное срабатывание генерирует гармоники в системе.

Control

DIAC — это неуправляемый переключатель, потому что нет управляющего входа для его включения по команде.
TRIAC — это управляемый переключатель, и его переключением можно управлять с помощью терминала затвора.

Номинальная мощность

DIAC имеет очень низкую номинальную мощность.
TRIAC имеет очень высокую номинальную мощность в диапазоне 15 кВт.

Приложение

DIAC из-за очень низкой номинальной мощности и симметричного переключения используется для запуска TRAIC в цепи.
TRIAC используется для управления мощностью, подаваемой в любую цепь переменного тока, например, для управления скоростью вентилятора, двигателя или затемнения света.

Связанные сообщения:

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О мире беспроводной связи RF

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP.Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Интеллектуальная система парковки на базе Zigbee. • Система умной парковки на основе LoRaWAN

RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤

Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G Частотные диапазоны руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF

Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест на соответствие устройства WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH

Поставщики, производители радиочастотных беспроводных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. СПРАВОЧНЫЙ КОД ИСТОЧНИКА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здравоохранении *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

Учебники по беспроводной связи RF

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести страницу

Разница между транзистором и тиристором (со сравнительной таблицей)

И транзистор, и тиристор относятся к типу полупроводниковых устройств.Но существуют некоторые факторы, которые их различают. Ключевое различие между транзистором и тиристором заключается в том, что транзистор представляет собой трехслойное устройство, которому для обеспечения проводимости требуется регулярный импульс тока.

Напротив, тиристор — это 4-слойное устройство, которому требуется только один запускающий импульс для инициирования и поддержания проводимости.

И транзистор, и тиристор представляют собой 3 оконечные устройства. Но три вывода транзистора — это эмиттер, база и коллектор, а у тиристора — анод, катод и затвор.

В следующем разделе этой статьи вы получите представление о других важных различиях между ними. Но перед этим ознакомьтесь с содержанием, которое будет обсуждаться здесь.

Содержание: Транзистор против тиристора

Сравнительная таблица
Определение
Ключевые отличия
Заключение

Сравнительная таблица

Параметр	Транзистор	Тиристор
Basic	Это трехслойное устройство, используемое для усиления.	Это 4-х слойное устройство, используемое для ректификации.
Количество стыков	Имеет 2 стыка.	Состоит из 3-х узлов.
Срабатывание устройства	Для обеспечения правильной проводимости устройства на него должен подаваться постоянный импульс тока.	Для запуска и поддержания проводимости требуется одиночный запускающий импульс в исходном состоянии.
Номинальная мощность	Номинальная мощность в ваттах.	Рейтинг в киловаттах.
Стоимость	Низкая стоимость	Достаточно дороже транзистора.
Размер	Маленький по размеру и менее громоздкий.	Он имеет сравнительно больший размер, поэтому более громоздкий, чем транзистор.
Текущий рейтинг	Обладает низким рейтингом тока.	Номинальный ток для тиристора сравнительно высокий.
Время включения	Включается быстрее тиристора.	Этому устройству требуется больше времени для включения.
Коммутационная цепь	Не требуется	Требуется
Потери мощности	Показывает большие потери мощности.	В случае тиристора потери мощности сравнительно ниже, чем у транзистора.
Пригодность для приложений	Подходит для высокочастотных приложений, но не для приложений с высокой мощностью	Подходит для приложений с высокой мощностью, но не для высокочастотных приложений.

Определение транзистора

Транзистор — это устройство из полупроводникового материала, состоящее из 3 слоев и 3 выводов. Слово транзистор представляет собой слияние двух разных слов: tran sfer и re sistor . Это просто определяет работу транзистора. Это устройство, которое передает сопротивление из одной области в другую, чтобы обеспечить проводимость, тем самым усиливая сигнал.

В основном, кремний и германий являются полупроводниковыми материалами, которые используются для изготовления транзисторов.

Здесь мы можем видеть символическое изображение транзистора:

Транзисторы в основном классифицируются как транзисторы NPN и PNP. Эта классификация полностью зависит от типа используемого материала и связанных с ним основных носителей заряда, ответственных за проводимость.

На рисунке ниже представлен NPN-транзистор со смещением:

Здесь мы можем ясно видеть, что транзистор представляет собой устройство с 2 pn переходом. Три вывода транзистора — это эмиттер, база и коллектор.

Когда на устройство подается надлежащее смещение, тогда большинство носителей заряда перетекают от одного конца к другому, что в результате приводит к возникновению проводимости.

Поскольку мы рассмотрели здесь NPN-транзистор, то основными носителями заряда, ответственными за протекание тока здесь, являются электроны.

Итак, когда прямое напряжение прикладывается к переходу эмиттер-база транзистора, электроны из области эмиттера дрейфуют через область базы после преодоления барьерного потенциала этого перехода.

Достигнув тонкой базовой области, где основными носителями являются дырки, только некоторые из электронов объединяются с дырками, а остальные перемещаются к области коллектора. Затем большинство носителей заряда собираются на коллекторе.

Благодаря этому движение происходит через устройство, и ток течет от коллектора к эмиттеру (противоположно направлению потока электронов) через транзистор.

Определение тиристора

Тиристор — это полупроводниковый прибор, состоящий из 4 слоев и 3 выводов.Тиристор представляет собой объединение слов тир атрон и транс истор . Поскольку он выполняет выпрямление как тиратрон и управление как транзистор.

Это в основном альтернативное расположение полупроводниковых материалов p- и n-типа; это ясно показано на рисунке ниже:

Также на рисунке ниже показано символическое изображение тиристора:

Тиристор — это устройство, которое начинает проводить ток только тогда, когда на его вывод подается импульс запуска затвора.Когда прямое или обратное напряжение подается на устройство без какого-либо импульса запуска строба, устройство не проводит.

Необходимо подать напряжение прямого затвора для запуска и поддержания проводимости через тиристор.

На рисунке ниже представлена схема смещения тиристора:

Здесь прямое напряжение подается на анод относительно катода. Кроме того, вывод затвора смещен в прямом направлении относительно катода.

Это вызывает прямое смещение всех трех переходов, поэтому основные носители начинают дрейфовать от эмиттера к области коллектора.Если потенциал затвора не приложен, то промежуточный переход останется в состоянии обратного смещения и блокирует поток носителей.

Как только приложенный потенциал затвора смещает вперед средний переход, это позволяет непрерывно протекать ток. Даже после снятия импульса запуска затвора устройство продолжает вести себя за счет кумулятивного действия.

Ключевые различия между транзистором и тиристором

Транзистор может выдерживать только небольшую выходную мощность , следовательно, он измеряется в ваттах.В то время как тиристор демонстрирует лучшую способность управлять большой мощностью, чем транзистор, он оценивается в киловаттах.
Транзистор состоит из 3 слоев, а именно npn или pnp, а тиристор состоит из 4 слоев, то есть pnpn.
Когда в электронных схемах используются силовые транзисторы, это снижает общую стоимость системы. Тогда как использование тиристоров в схемах увеличивает стоимость. Тем самым делая это дорого.
не демонстрирует характеристики емкости импульсного тока , таким образом, он способен выдерживать только небольшую скорость изменения тока.В отличие от этого, тиристор демонстрирует характеристику импульсного тока и, следовательно, может выдерживать сравнительно высокую скорость изменения тока, чем транзистор.
Транзистор включается быстро, поэтому время включения у него меньше, чем у тиристора.

Схема транзистора
не требует схемы коммутации . Однако в случае тиристорной коммутации схема не требуется.
Внутренние потери мощности в случае, если транзистор больше по сравнению с тиристором.
Транзисторы
подходят для высокочастотных приложений, но не для приложений с высокой мощностью. Напротив, тиристоры подходят для приложений с большой мощностью, но не для высокочастотных приложений.

Заключение

Итак, из приведенного выше обсуждения мы можем сделать вывод, что и транзистор, и тиристор имеют свои собственные преимущества в своих соответствующих приложениях. Но тиристор несколько демонстрирует лучшую надежность, чем транзистор.

DIAC и TRIAC — Работа, различия и их применение

Есть несколько приложений, в которых предпочтительно регулировать мощность, подаваемую на нагрузку. Например: использование электрических методов управления скоростью двигателя или вентилятора. Но эти методы не позволяют дополнительно точно контролировать поток энергии в системе; происходит значительная потеря мощности. В настоящее время разработаны такие устройства, которые позволяют точно контролировать поток больших блоков мощности в системе.Эти устройства работают как управляемые переключатели и могут выполнять функции управляемого выпрямления, регулирования и инвертирования мощности в нагрузке. Основными полупроводниковыми переключающими устройствами являются UJT, SCR, DIAC и TRIAC. Ранее мы изучили основные электрические и электронные компоненты, такие как транзисторы, конденсаторы, диоды и т. Д. Но для понимания переключающих устройств, таких как SCR, DIAC и симистор, мы должны знать о тиристоре. Тиристор — это полупроводниковый прибор одного типа, который включает три или более клемм.Он однонаправлен, как диод, но переключается как транзистор. Тиристоры используются для управления высокими напряжениями и токами в двигателях, системах отопления и освещения.

Разница между Diac и Triac
Различия между DIAC и симистором в основном заключаются в том, что такое DIAC и TRIAC, конструкция TRIAC и DIAC, работа, характеристики и применение. Символы DIAC и TRIAC показаны ниже.
Разница между Diac и Triac
Что такое DIAC и TRIAC?
Мы знаем, что тиристор представляет собой полуволновое устройство, подобное диоду, и которое обеспечивает только половину мощности.Симистор состоит из двух тиристоров, которые соединены в противоположном направлении, но параллельно, но управляются одним и тем же затвором. Симистор — это двумерный тиристор, который активируется на обеих половинах цикла переменного тока i / p с помощью импульсов затвора + Ve или -Ve. Три клеммы симистора — MT1; MT2 и терминал ворот (G). Импульсы генерации подаются между MT1 и выводами затвора. Ток «G» для переключения 100А с симистора не превышает 50 мА или около того.
DIAC — это двунаправленный полупроводниковый переключатель, который можно включать в обеих полярностях.Полная форма названия DIAC — диод переменного тока. DIAC подключается вплотную друг к другу с помощью двух стабилитронов, и основное применение этого DIAC заключается в том, что он широко используется для помощи даже в активации TRIAC при использовании в переключателях переменного тока, диммерных приложениях и схемах стартера для люминесцентных ламп.
Строительство и эксплуатация DIAC
По сути, DIAC — это двухполюсное устройство; это комбинация параллельных полупроводниковых слоев, позволяющая активировать в одном направлении.Это устройство используется для активации устройства для симистора. Базовая конструкция DIAC состоит из двух терминалов, а именно MT1 и MT2. Когда вывод MT1 спроектирован как + Ve по отношению к выводу MT2, передача будет происходить в структуру p-n-p-n, которая представляет собой другой четырехслойный диод. DIAC может работать в обоих направлениях. Тогда символ DIAC выглядит как транзистор.
Конструкция DIAC
DIAC — это, по сути, диод, который проводит после «пробоя» напряжения, выбранного VBO и превышается.Когда диод превышает напряжение пробоя, он переходит в отрицательное динамическое сопротивление области. Это вызывает уменьшение падения напряжения на диоде с ростом напряжения. Таким образом, есть быстрое увеличение текущего уровня, которым управляет устройство.
Диод остается в состоянии пропускания до тех пор, пока ток через него не упадет ниже того, что называется током удержания, который обычно выбирается буквами IH. Ток удержания, DIAC возвращается в непроводящее состояние.Его поведение двунаправлено, и поэтому его функция выполняется на обеих половинах переменного цикла.
Характеристики DIAC
V-I характеристики DIAC показаны ниже.
Вольт-амперная характеристика ЦИАП показана на рисунке. Он выглядит как буква Z из-за симметричных характеристик переключения для каждой полярности приложенного напряжения.
Характеристики DIAC
DIAC работает как разомкнутая цепь до тех пор, пока не будет превышено его переключение. В этом положении DIAC работает до тех пор, пока его ток не упадет до нуля.Из-за своей ненормальной конструкции не переключается резко в состояние низкого напряжения при низком уровне тока, как у симистора или тиристора, как только он входит в передачу, диак сохраняет почти непрерывную характеристику сопротивления –Ve, что означает, что напряжение снижается. с увеличением тока. Это означает, что, в отличие от симистора и SCR, DIAC не может поддерживать низкое падение напряжения до тех пор, пока его ток не упадет ниже уровня удерживающего тока.

Строительство и эксплуатация TRIAC
TRIAC — устройство с тремя выводами, а выводы симистора — MT1, MT2 и Gate.Здесь терминал ворот — это терминал управления. Ток в симисторе двунаправленный, что означает, что ток может течь в обоих направлениях. Структура TRIAC показана на рисунке ниже. Здесь, в структуре симистора, два SCR соединены встречно параллельно, и он будет действовать как переключатель для обоих направлений. В приведенной выше структуре терминалы MT1 и затвора расположены рядом друг с другом. Когда клемма затвора разомкнута, симистор будет препятствовать обеим полярностям напряжения на MT1 и MT2.
TRIAC Construction
Чтобы узнать больше о TRIAC, перейдите по следующей ссылке: TRIAC — Определение, применение и работа
Характеристики TRIAC
Характеристики V-I TRIAC обсуждаются ниже.
Характеристики симистора
Симистор разработан с двумя тиристорами, которые установлены в кристалле в противоположном направлении. Рабочие характеристики симистора в 1-м и 3-м квадрантах аналогичны, но для направления протекания тока и приложенного напряжения.
Характеристики V-I симистора в первом и третьем квадранте в основном идентичны характеристикам SCR в первом квадранте.
Он может работать с управляющим напряжением затвора + Ve или –Ve, но при типичной работе обычно напряжение затвора составляет + Ve в первом квадранте и -Ve в третьем квадранте.
Напряжение питания триака для включения зависит от тока затвора. Это позволяет использовать симистор для плавного и постоянного регулирования мощности переменного тока в нагрузке от нуля до полной мощности без потерь в управлении устройством.
Почему DIAC используется с TRIAC?
Основная цель использования DIAC с TRIAC заключается в том, что устройство TRIAC не срабатывает симметрично, поэтому есть небольшая разница между двумя половинами устройства. Несимметричное срабатывание, а также результирующие формы волны могут привести к увеличению генерации ненужных гармоник. Менее симметричная форма волны увеличивает уровень генерации гармоник. Чтобы решить проблемы, возникающие из-за несимметричного процесса, DIAC часто устанавливается последовательно через затвор.
Это устройство DIAC помогает увеличить переключение для обеих половин цикла. Так что коммутационная характеристика этого устройства намного больше по сравнению с TRIAC. Поскольку DIAC прекращает подачу тока затвора, когда напряжение срабатывания триггера достигает определенного напряжения в любом направлении, это также приведет к увеличению точки срабатывания TRIAC в обоих направлениях. Таким образом, DIAC могут часто использоваться с терминалом затвора TRIAC.
Это широко используемые компоненты в сочетании с симисторными преобразователями для уравновешивания их коммутационных характеристик.Так, при коммутации сигналы переменного тока уменьшаются. Тогда уровень гармоник будет генерироваться. Хотя для больших приложений обычно используются два тиристора. Но комбинация DIAC / TRIAC чрезвычайно полезна для приложений с низким энергопотреблением, таких как диммеры и многие другие.
Регулятор мощности DIAC / TRIAC
Схема питания DIAC / TRIAC показана ниже. Эта схема начинает работать, когда конденсатор начинает заряжаться в течение полупериода + Ve. Как только конденсатор заряжается до Vc, компонент DIAC начинает проводить.Когда DIAC активируется, он подает импульс к выводу затвора TRIAC из-за того, где TRIAC начинает проводимость, а также подает ток через RL
. В отрицательном полупериоде конденсатор будет заряжаться с противоположной полярностью.
Схема управления мощностью
После того, как зарядка конденсатора завершится до Vc, DIAC начнет проводить импульс для подачи импульса на TRIAC, после чего ток будет подаваться по RL. Мы знаем, что работа DIAC может выполняться на двух полярностях, потому что два соединения двух диодов могут быть выполнены параллельно друг другу, поэтому он проводит на обеих полярностях.Выход DIAC может быть подан на клемму затвора TRIAC, которая используется для включения TRIAC, чтобы лампа, подобная нагрузке, включалась.
Разница между DIAC и TRIAC
Различия между DIAC и TRIAC заключаются в следующем.
DIAC TRIAC
Аббревиатура DIAC — «Диод для переменного тока».
Акроним TRIAC — «Триод для переменного тока».
DIAC с двумя клеммами TRIAC включает три клеммы
Это двунаправленное и неуправляемое устройство
Это двунаправленное управляемое устройство.
Это название образовано от комбинации DI + AC, где DI означает 2, а AC означает переменный ток. Это название образовано от комбинации TRI + AC, где TRI означает 3, а AC означает переменный ток.
Он может управлять как положительными, так и отрицательными полупериодами входного сигнала переменного тока. DIAC может быть переключен из выключенного состояния в состояние включения для любой полярности приложенного напряжения.
Конструкция DIAC может быть выполнена либо в NPN, либо в форме PNP Строительство TRIAC может быть выполнено с помощью двух отдельных устройств SCR.
Имеет меньшую грузоподъемность Обладает высокой грузоподъемностью
У него нет угла стрельбы Угол стрельбы этого устройства колеблется от 0-180 ° и 180 ° -360 °.
Это устройство играет ключевую роль в отключении TRIAC Это устройство используется для управления вентилятором, диммером и т. Д.
Трехслойный Имеет пять слоев
Преимущества DIAC в том, что его можно активировать, уменьшив уровень напряжения при его пробивном напряжении. Схема срабатывания с помощью DIAC стоит недорого Преимущества TRIAC: он может работать как через + Ve, так и через -Ve полярности импульсов.Для защиты используется один предохранитель. Безопасная поломка возможна в обоих направлениях.
К недостаткам DIAC можно отнести то, что он маломощный и не имеет терминала управления.
Минусы TRIAC есть, он ненадежен. По сравнению с SCR у них низкие рейтинги. При работе с этой схемой нужно проявлять осторожность, поскольку она может активироваться в любом направлении.
Применение DIAC в основном включает в себя различные схемы, такие как регулятор яркости лампы, управление нагревателем, универсальное управление скоростью двигателя и т. Д. Применения TRIAC в основном включают схемы управления, управление вентиляторами, управление фазой переменного тока, переключение мощных ламп и управление мощностью переменного тока.
Управление напряжением переменного тока через DIAC и TRIAC
Полупроводниковое устройство, такое как TRIAC, используется для управления подачей тока. Его работа аналогична работе двух тиристоров, которые соединены обратно параллельно через соединение затвора. Следовательно, он может быть активирован в проводимость.
Они используются в управлении мощностью, чтобы обеспечить двухполупериодное управление. Он контролирует напряжение между нулем и полную мощность. Во многих отраслях промышленности могут возникать проблемы как с повышенным, так и с пониженным напряжением. Таким образом, это оказывает огромное влияние на производительность. Чтобы преодолеть это, мы должны использовать контроллеры напряжения для управления напряжением. Такое устройство, как TRIAC, обеспечивает широкий диапазон управления в цепи переменного тока без использования внешних компонентов.
Цепь управления напряжением переменного тока
В этой цепи лампа используется в качестве нагрузки.Мы можем наблюдать за изменением света, поменяв переменный резистор. Таким образом, показания лампы, такие как напряжение, а также ток, можно наблюдать на разных этапах. В электронно-лучевом осциллографе мы можем наблюдать форму волны. Изменение фазового угла также можно наблюдать, изменяя потенциометр.
Контроллеры переменного напряжения доступны в двух типах в зависимости от входного питания, подаваемого в цепь, например, однофазный и трехфазный. Однофазные контроллеры могут работать от одного источника напряжения, например 230 В при 50 Гц, тогда как для трех фаз напряжение питания будет составлять 400 В при 50 Гц.Таким образом, разрывное перенапряжение устройства DIAC находится в диапазоне 30 вольт.
Приложения DIAC и TRIAC
Приложения DIAC и TRIAC в основном включают следующее.
Основное применение DIAC заключается в том, что его можно использовать в цепи запуска TRIAC, подключив клемму затвора TRIAC. Как только напряжение, приложенное к выводу затвора, упадет ниже фиксированного значения, напряжение на выводе затвора станет нулевым, и, следовательно, TRIAC будет деактивирован.
DIAC используется для создания различных схем, таких как регулятор освещения лампы, регулировка нагрева, универсальная схема контроля скорости двигателя и схемы стартера, используемые в люминесцентных лампах.
TRIAC используется в схемах управления, таких как управление двигателем, управление скоростью вентилятора, регуляторы освещенности, переключение мощных ламп, управление мощностью переменного тока в домашних условиях.
Таким образом, все дело в разнице между DIAC и TRIAC, в работе и ее характеристиках. Наконец, после всего вышеперечисленного мы можем сделать вывод, что DIAC и симистор очень полезны для приложений силовой электроники с целью управления.Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или проектов в области электрики и электроники, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже.
Что такое симистор — переключатель симистора »Электроника
Симисторы — это полупроводниковые устройства, которые широко используются для коммутации переменного тока средней мощности — их преимущество в том, что они могут переключать обе половины переменного цикла.
Triac, Diac, SCR Учебное пособие Включает:
Основы тиристоров Конструкция тиристорного устройства Работа тиристора Затвор отключающий тиристор, ГТО Характеристики тиристора Что такое симистор Технические характеристики симистора Обзор Diac
Симисторы — это электронные компоненты, которые широко используются в системах управления питанием переменного тока.Они могут переключать высокие напряжения и высокие уровни тока и по обеим частям сигнала переменного тока. Это делает схемы симистора идеальными для использования в различных приложениях, где требуется переключение мощности.
В частности, симисторные схемы используются в регуляторах освещенности для домашнего освещения, а также во многих других ситуациях управления мощностью, включая управление двигателем и электронные переключатели.
Благодаря своим характеристикам, симисторы, как правило, используются для электронных коммутационных устройств малой и средней мощности, оставляя тиристоры для использования в приложениях с переключением мощности переменного тока в очень тепловых режимах.
Среднетоковый симистор
Основы симистора
Симистор является развитием тиристора. В то время как тиристор может управлять током только в течение одной половины цикла, симистор управляет им в течение двух половин сигнала переменного тока.
Таким образом, симистор можно рассматривать как пару параллельных, но противоположных тиристоров с двумя затворами, соединенными вместе, и анодом одного устройства, соединенным с катодом другого, и т. Д.
Форма сигнала переключения симистора
Тот факт, что действие переключения симистора происходит на обеих половинах сигнала переменного тока, означает, что для приложений электронного переключения переменного тока может использоваться полный цикл.Для базовых схем с тиристорами используется только половина формы волны, а это означает, что в базовых схемах, в которых используются тиристоры, не будут использоваться обе половины цикла. Для использования обеих половин требуются два устройства. Однако симистору требуется только одно устройство для управления обеими половинами формы волны переменного тока, и во многих отношениях это идеальное решение для электронного переключателя переменного тока.
Символ симистора
Как и другие электронные компоненты, симистор имеет собственное обозначение цепи, используемое на принципиальных схемах, и это указывает на его двунаправленные свойства.Символ симистора можно рассматривать как пару символов тиристоров в противоположных смыслах, объединенных вместе.
Обозначение схемы симистора
Симистор, как и тиристор, имеет три вывода. Однако их названия немного сложнее присвоить, потому что основные токопроводящие клеммы подключены к тому, что фактически является катодом одного тиристора и анодом другого в пределах всего устройства.
Есть вентиль, который действует как спусковой крючок для включения устройства. В дополнение к этому, другие клеммы оба называются анодами или главными клеммами. Обычно они обозначаются как анод 1 и анод 2 или главный вывод 1 и главный вывод 2 (MT1 и MT2).При использовании симисторов MT1 и MT2 имеют очень похожие свойства.
Как работает симистор?
Прежде чем смотреть, как работает симистор, полезно понять, как работает тиристор. Таким образом, можно понять основные концепции более простого полупроводникового прибора, а затем применить их к более сложному симистору.
Что касается работы симистора, то из обозначения схемы можно представить, что симистор состоит из двух тиристоров, включенных параллельно, но по-разному.Таким образом можно рассматривать работу симистора, хотя реальная работа на полупроводниковом уровне гораздо сложнее.
Эквивалентная схема симистора
Структура симистора показана ниже, и можно увидеть, что есть несколько областей материала N-типа и P-типа, которые образуют фактически пару встречных тиристоров.
Базовая структура симистора
Симистор может работать разными способами — больше, чем тиристор. Он может проводить ток независимо от полярности напряжения на клеммах MT1 и MT2.Он также может запускаться как положительными, так и отрицательными токами затвора, независимо от полярности тока MT2. Это означает, что существует четыре режима или квадранта запуска:
I + Mode Ток MT2 равен + ve, ток затвора + ve
I- Mode Ток MT2 + ve, ток затвора -ve
III + Режим: Ток MT2 -ve, ток затвора + ve
III- Режим: Ток MT2 -ve, ток затвора -ve
Было обнаружено, что чувствительность триггерного триака по току максимальна, когда токи MT2 и затвор имеют одинаковую полярность, т.е.е. оба положительные или оба отрицательные. Если токи затвора и MT2 имеют противоположную полярность, тогда чувствительность обычно составляет примерно половину значения, когда они одинаковы.
Типичную ВАХ симистора можно увидеть на диаграмме ниже, где отмечены четыре различных квадранта.
IV характеристика симистора
Применение симистора
Симисторы используются во многих приложениях. Эти электронные компоненты часто используются при коммутации переменного тока малой и средней мощности.Там, где требуется переключение больших уровней мощности, обычно используются два тиристора / тиристора, поскольку ими легче управлять.
Тем не менее, симисторы широко используются во многих приложениях:
Управление освещением — особенно бытовые диммеры.
Управление вентиляторами и небольшими двигателями.
Электронные переключатели для общего переключения и управления переменным током
Естественно, существует множество других применений симисторов, но это одни из самых распространенных.
В одном конкретном приложении симисторы могут быть включены в модули, называемые твердотельными реле. Здесь оптическая версия этого полупроводникового устройства активируется светодиодным источником света, включающим твердотельное реле в соответствии с входным сигналом.
Обычно в твердотельных реле светодиодный источник света или инфракрасного излучения и оптический симистор содержатся в одном корпусе, при этом обеспечивается достаточная изоляция, чтобы выдерживать высокие напряжения, которые могут достигать сотен вольт или, возможно, даже больше.
Твердотельные реле бывают разных форм, но те, которые используются для переключения переменного тока, могут использовать симистор.
Использование симисторов
При использовании симисторов следует обратить внимание на ряд моментов. Хотя эти полупроводниковые устройства работают очень хорошо, чтобы получить от них максимальную производительность, необходимо понять несколько советов по использованию симисторов.
Было обнаружено, что из-за их внутренней конструкции и небольших различий между двумя половинами эти электронные компоненты не срабатывают симметрично.Это приводит к генерации гармоник: чем менее симметрично срабатывает симистор, тем выше уровень создаваемых гармоник. Обычно нежелательно иметь высокие уровни гармоник в энергосистеме, и в результате симисторы не подходят для систем большой мощности. Вместо этого для этих систем можно использовать два тиристора, так как их срабатывание легче контролировать.
Чтобы помочь в решении проблемы несимметричного срабатывания симистора и возникающих в результате гармоник, другое полупроводниковое устройство, известное как диак (диодный переключатель переменного тока), часто подключается последовательно с затвором симистора.Включение этого полупроводникового устройства помогает сделать переключение более равномерным для обеих половин цикла и тем самым создать более эффективный электронный переключатель.
Это происходит из-за того, что характеристика переключения диакритического усилителя намного лучше, чем у симистора. Поскольку диак предотвращает протекание тока затвора до тех пор, пока напряжение срабатывания триггера не достигнет определенного значения в любом направлении, это делает точку срабатывания симистора более равномерной в обоих направлениях.
Внутренняя схема симисторного регулятора освещенности
Примеры схем симистора
Есть много способов использования симисторов.Два приведенных ниже примера дают представление о том, что можно сделать с этими полупроводниковыми устройствами.
Простая схема электронного переключателя симистора: Симистор может функционировать как электронный переключатель — он может активировать пусковой импульс переключателя малой мощности для включения симистора для управления гораздо более высокими уровнями мощности, которые могут быть возможны с помощью простой переключатель. Схема простого симисторного переключателя
Схема регулируемой мощности симистора или диммера: Одна из самых популярных схем симистора изменяет фазу на входе симистора для управления мощностью, которая может рассеиваться в нагрузке.
Базовая схема симистора, использующая фазу входного сигнала для управления рассеиваемой мощностью в нагрузке
Можно использовать гораздо больше схем симистора. Устройство очень универсально и может использоваться в различных схемах, обычно для обеспечения различных форм переключения переменного тока.
Примечание по схемам и конструкции симистора:
Цепи симистора
могут переключать обе половины на переменную форму волны с помощью одного устройства, что делает их очень привлекательными для использования во многих коммутационных схемах переменного тока малой и средней мощности.
Подробнее о Симисторные схемы и конструкция
Характеристики симистора
Симисторы
имеют много характеристик, которые очень похожи на характеристики тиристоров, хотя, очевидно, они предназначены для работы симистора на обеих половинах цикла и должны интерпретироваться как таковые.
Однако их работа очень похожа, как и основные типы спецификаций. Такие параметры, как ток срабатывания затвора, повторяющееся пиковое напряжение в закрытом состоянии и т.п., необходимы при проектировании схемы симистора, обеспечивая достаточный запас для надежной работы схемы.
Симисторы
— идеальные устройства для использования во многих приложениях переменного тока малой мощности. Симисторные схемы для использования в качестве диммеров и небольших электронных переключателей широко распространены, и их легко и просто реализовать. При использовании симисторов диаки часто включаются в схему, как упоминалось выше, чтобы помочь снизить уровень генерируемых гармоник.
Другие электронные компоненты:
резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .
Разница между испытательными тиристорами и симисторами
Тиристор представляет собой двух- или трехконтактное устройство, состоящее из четырех чередующихся P- и N-слоев. Он также известен как кремниевый выпрямитель и часто используется в переключателях диммера, регуляторах скорости для электродвигателей и переключателях для высоковольтных систем передачи энергии постоянного тока.
Тиристор не работает как усилитель — его выход либо включен, либо выключен.По сути, это выпрямительный диод с внешним управлением. В отличие от двухслойного PN-диода или трехслойного биполярного транзистора NPN или PNP, тиристор имеет четыре слоя (PNPN). Самый распространенный тиристор имеет три вывода: анод, катод и затвор. В трехконтактной версии тиристора четыре слоя состоят из чередующихся материалов N- и P-типа. Анод соединен с P-слоем одним концом, а катод соединен с N-слоем другим концом. Эта конфигурация делает возможным любое из трех возможных состояний:
Когда отрицательное напряжение приложено к аноду, а положительное напряжение приложено к катоду, тиристор функционирует просто как диод с обратным смещением и не проводит.Это называется режимом обратной блокировки.
Когда на анод подается положительное напряжение, а на катод — отрицательное напряжение, но на затворе нет смещения, устройство не проводит ток. Это называется режимом прямой блокировки.
Когда положительное напряжение приложено к аноду, а отрицательное напряжение приложено к катоду и устройство перешло в режим проводимости, оно будет продолжать проводить до тех пор, пока прямой ток не упадет ниже удерживающего тока. (Таким образом, тиристор считается запорным устройством.)
Если положительное (по отношению к катоду) напряжение, приложенное к аноду, превышает уровень пробоя, как у стабилитрона, возникает лавина и начинается проводимость. Это действие происходит на более низком уровне, когда на затвор подается положительное напряжение. Скорость включения тиристора зависит от величины напряжения, приложенного к затвору. Соответственно, для срабатывания тиристора требуется минимальное напряжение затвора.
После того, как вывод затвора включил тиристор, тиристор продолжает проводить, пока пропускает достаточный ток.Ток фиксации — это наименьшая величина анодного тока, необходимая для удержания тиристора во включенном состоянии в момент включения устройства стробирующим сигналом. Ток фиксации обычно примерно в два-три раза больше тока удержания. Ток удержания — это наименьший ток, при котором анодный ток должен упасть, чтобы перейти в выключенное состояние. Таким образом, если ток удержания составляет 5 мА, тиристор должен пройти менее 5 мА, чтобы прервать проводимость.
Есть несколько других связанных устройств, работа которых близка к тиристорам.Тиристоры можно включить, только подав сигнал на вывод затвора, но нельзя выключить с помощью провода затвора. Напротив, GTO (тиристор выключения затвора) может быть включен стробирующим сигналом и выключен стробирующим сигналом отрицательной полярности. Включение осуществляется положительным импульсом тока между клеммами затвора и катода. Тиристор со статической индукцией (SITH) похож на GTO, но обычно включен (проводит). Для поддержания выключенного состояния вентиль должен иметь отрицательное смещение.
MOS-управляемые тиристоры (MCT)
работают как тиристоры GTO и имеют два полевых МОП-транзистора с противоположными типами проводимости в эквивалентных схемах.Один занимается включением, другой — выключением. Положительное напряжение на затворе относительно катода включает тиристор. Отрицательное напряжение на затворе относительно анода отключает тиристор. Трудно найти MCT. Они были коммерциализированы лишь на короткое время.
Переключатель с кремниевым управлением (SCS) или выпрямитель с кремниевым управлением, вариант тиристора. По сути, это тиристор с анодным и катодным затвором. Эта дополнительная клемма позволяет лучше контролировать устройство, в основном для отключения тиристора, когда основной ток через него превышает значение тока удержания.
Триодные тиристоры (симисторы) работают как тиристоры, но являются двунаправленными, пропуская ток в любом направлении. Симисторы могут срабатывать как положительным, так и отрицательным током, подаваемым на электрод затвора. Симисторы можно представить как два тиристора с соединенными вентилями. Как и тиристоры, симисторы продолжают проводить ток, когда ток затвора прерывается. Это состояние сохраняется до тех пор, пока основной ток не станет меньше тока удержания.
Цифровой вольтметр может быть полезен для проверки того, работает ли тиристор.Когда DVM находится в режиме высокого сопротивления, подключите отрицательный вывод к аноду тиристора, а положительный вывод к катоду. Значение сопротивления должно быть высоким. Низкое значение означает, что тиристор закорочен. Переключение выводов и повторное считывание сопротивления должны дать еще одно высокое значение. Низкое значение снова означает закороченный тиристор.
Когда цифровой вольтметр все еще подключен к аноду и катоду тиристора, прикоснитесь одним концом короткой перемычки к аноду и одновременно коснитесь другим концом перемычки к затвору тиристора.Если тиристор исправен, показание будет низким. Значение останется низким даже при отсоединении перемычки. В правильно работающем тиристоре, если вы отключите любой из проводов омметра, сопротивление вернется к высокому значению, даже когда провод снова подключен, если вы снова не закоротите анод на затвор.
Следует отметить, что некоторые тиристоры работают только с током, подаваемым DVM, установленным на настройку высокого сопротивления. Если тиристор может выдерживать больший ток, попробуйте установить R x 1000 или R x 100.
Затвор-катод идеального тиристора — это PN переход. Во многих тиристорах также существует параллельный путь короткого замыкания между затвором и анодом, предназначенный для пропускания большого начального тока, чтобы помочь тиристору сработать. Поскольку этот путь сделан из однородного кремния, легированного p-примесью, обычно измеряемое сопротивление между затвором и катодом составляет 10 ~ 50 Ом. Однако производители обычно не характеризуют это значение сопротивления. Он дается только для информирования пользователя о том, что низкое сопротивление затвор-катод не указывает на повреждение устройства.При измерении с помощью функции проверки диодов цифрового мультиметра соединение затвор-катод будет отображаться как небольшое (но ненулевое) падение напряжения (например, 0,01 ~ 0,05 В) в обоих направлениях.
Следует также отметить, что тиристоры могут давать хорошие показания DVM и все же быть дефектными. В конечном счете, единственный способ проверить SCR — это подвергнуть его току нагрузки.
Цифровой мультиметр также можно использовать для проверки исправности симистора. Переведите цифровой мультиметр в режим высокого сопротивления, затем подключите положительный провод к клемме MT1 симистора, а отрицательный провод к клемме MT2.Цифровой мультиметр покажет высокое сопротивление. Теперь выберите режим с низким сопротивлением, подключите MT1 и затвор к положительному выводу, а MT2 — к отрицательному выводу. Цифровой мультиметр должен теперь показывать низкое сопротивление (это означает, что симистор включен).
Подводя итог, для SCR, затвор-катод должен тестироваться как диод (которым он является) на цифровом мультиметре.