Симистор обозначение. Симистор: устройство, принцип работы и применение в электронике — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое симистор и как он работает. Каковы основные характеристики симисторов. Где применяются симисторы в электронике и бытовой технике. Какие преимущества у симисторов перед другими электронными компонентами.

Содержание

Что такое симистор и его основные особенности

Симистор — это полупроводниковый прибор, относящийся к семейству тиристоров. Его главная особенность заключается в способности проводить ток в обоих направлениях. По сути, симистор представляет собой два встречно-параллельных тиристора с общим управляющим электродом.

Основные особенности симистора:

Имеет три вывода — два силовых электрода и один управляющий
Может проводить ток в обоих направлениях
Управляется подачей тока на управляющий электрод
После открытия продолжает проводить ток без управляющего сигнала
Закрывается при снижении тока ниже тока удержания или при смене полярности напряжения

Устройство и принцип работы симистора

Структура симистора состоит из 5 чередующихся слоев полупроводника p- и n-типа. Между слоями образуются p-n переходы. В зависимости от полярности напряжения на силовых электродах работает либо левая, либо правая часть структуры симистора.

Принцип работы симистора:

В исходном состоянии симистор закрыт и ток через него не протекает
При подаче управляющего импульса тока симистор открывается и начинает проводить ток
После открытия симистор продолжает проводить ток без управляющего сигнала
Закрывается при снижении тока ниже тока удержания или при смене полярности напряжения
Для повторного открытия требуется новый управляющий импульс

Основные характеристики и параметры симисторов

Ключевыми характеристиками симисторов являются:

Максимальное напряжение в закрытом состоянии
Максимальный ток в открытом состоянии
Ток управления (отпирающий ток)
Напряжение в открытом состоянии

Время включения и выключения
Критическая скорость нарастания тока и напряжения
Температурный диапазон работы

Эти параметры необходимо учитывать при выборе симистора для конкретного применения. Превышение предельных значений может привести к выходу прибора из строя.

Области применения симисторов в электронике

Благодаря своим особенностям симисторы нашли широкое применение в различных областях электроники и бытовой техники:

Регуляторы мощности и яркости освещения (диммеры)
Управление электродвигателями
Системы плавного пуска электроприборов
Твердотельные реле
Управление нагревательными элементами
Стабилизаторы напряжения
Бытовая техника (стиральные машины, пылесосы, электроинструмент и др.)

Симисторы позволяют эффективно управлять мощной нагрузкой с помощью слабых управляющих сигналов.

Преимущества и недостатки симисторов

Основные преимущества симисторов:

Высокая надежность и долговечность
Отсутствие механических контактов и искрообразования
Высокое быстродействие
Возможность управления большой мощностью
Малые габариты
Низкая стоимость

К недостаткам можно отнести:

Сильный нагрев под нагрузкой
Чувствительность к помехам и перенапряжениям
Создание гармонических помех в сети
Ограничение по частоте коммутации

Типы и маркировка симисторов

Симисторы выпускаются в различных корпусах и имеют буквенно-цифровую маркировку. Наиболее распространенные типы:

КУ208 — отечественные симисторы
BT136, BT137, BT138 — симисторы производства Philips
MAC97, MAC223 — симисторы производства Motorola
TIC206 — симисторы Texas Instruments

В маркировке обычно указывается максимальный ток и напряжение. Например, BT136-600 рассчитан на ток 4А и напряжение 600В.

Проверка и тестирование симисторов

Для проверки работоспособности симистора можно использовать мультиметр или специальные тестеры. Основные этапы проверки:

Измерение сопротивления между силовыми выводами — должно быть высоким в обоих направлениях
Подача напряжения на силовые выводы и измерение тока — ток должен отсутствовать
Подача управляющего импульса — симистор должен открыться и начать проводить ток
Проверка самоудержания — после снятия управляющего сигнала симистор должен оставаться открытым

Неисправный симистор может иметь пробой, обрыв или потерю управляемости. При обнаружении неисправности симистор подлежит замене.

Схемы включения и применения симисторов

Типовые схемы с симисторами:

Регулятор мощности на симисторе с фазовым управлением
Твердотельное реле на симисторе
Схема плавного пуска электродвигателя

Стабилизатор напряжения на симисторе
Диммер для регулировки яркости освещения

При разработке схем с симисторами необходимо учитывать особенности их работы и обеспечивать надежную защиту от перенапряжений и помех.

Симистор — устройство и принцип работы прибора

Все радиолюбители, профессиональные электрики и техники, которые ежедневно имеют дело с электрическими цепями и схемами, так или иначе сталкиваются и активно используют при своей работе полупроводниковые элементы. Все они функционируют благодаря так называемым n-p и p-n-переходам, в которых электроны вступают во взаимодействие с дырками.

В самом элементарном диоде насчитывается два слоя и p-n-переход, у биполярного транзистора их уже три, а перехода оба вида. Так вот, если к биполярному добавить еще один слой, то получится уже другой полупроводниковый прибор, именуемый тиристором.

Что такое симистор

А дальше, если один тиристор подключить с другим параллельно, то выйдет уже некая симметричная фигура двух тиристоров. Вот это и есть симметричный тиристор или другими словами, симистор. В зарубежной литературе и практике больше известен под названием TRIAC.

ТРИАК имеет один управляющий и два дополнительных силовых вывода, они же электроды. На схемах главный именуется «затвором» и обозначен буквой G. Электроды силовые отмечены указателями Т1, Т2. Реже А и А1, А 1 и А2.

Стоит отметить, что тиристор такого типа в зарубежных трудах и технике – довольно редкий гость, в схемах используется нечасто. Скорее всего, из-за того, что он был придуман и получил патент на советских просторах, от чего в Европе и Америке не нашел широкого применения и распространения.

Принцип работы: как работает симистор

Уникальность такого устройства заключается в том, что анода и катода в привычном понимании относительно использования в электросхемах, тут нет. Хотя в схеме они присутствуют. Просто становятся крайне похожими друг на друга, ведь катод и анод одновременно могут иметь свойства каждого из них. То есть любой электрод данного прибора не имеет конкретного заряда. Так и выходит, что в симисторе электрический ток проходит не в одном, а сразу в двух направлениях! Что делает его незаменимым в схемах, где участвует переменный ток.

Например, в автоматическом регуляторе мощности, которые используются в любом источнике света, кондиционере или электроинструменте, симистор работает в такой схеме. Начав получать напряжение из электросети, в приборе только один силовой электрод срабатывает и получает переменное напряжение. А управляющий вывод с диодного моста получает отрицательное напряжение управления. Если включение станет чрезмерным, то симметрический тиристор сработает на открытие и отправит ток в нагрузку. Как только на входе прибора изменится полярность напряжения, он перестанет работать на открытие. Этот процесс зацикливается и повторяется снова и снова.

Из этого получается, что скорость включения симистора напрямую зависит от величины управляющего напряжения. И если оно уменьшается, то стихают и импульсы на нагрузке. А в целом, напряжение, после прохождения данного ТРИАКа, становятся регулируемыми в части импульсов и исходят в диапазоне, схожим на присущей пиле. На практике такая способность регулировки напряжения управления в симисторе дает возможность влиять и настраивать диапазон температур на острие электропаяльника или же яркость светодиодной ленты. Поэтому, например, целесообразно симметрический тиристор использовать в устройстве по регулировке яркости светодиодных лампочек, лент, модулей и прожекторов, который называется диммером.

Схемы управления симисторами

Большим преимуществом данного устройства является его возможность одновременно управлять как положительным зарядом тока, так и отрицательным. Это дает возможность говорить сразу о четырех его основных режимах работы, то есть управляющее напряжение, относительно каждой своей полярности, может разбиваться на четыре сектора работы.

Так, например, существует отдельная схема на случай, чтобы симистор не открылся случайно, а не, как положено, в момент избыточного включения. В ней между двумя силовыми электродами вводится так называемая RC-цепочка. Номинальное значение сопротивления в ее резисторе под названием R1 варьируется в пределах от пятидесяти и до 470 Ом, а конденсатора с маркировкой С1 – в величинах 0,01- 0,1 мкф. Случается, что данные показатели доводится подбирать экспериментальным путем.

Маркировка симисторов

Различают довольно много маркировок данных симметричных тиристоров, которые зависят от ряда его основных параметров. Например, в широком ассортименте в интернет-магазинах электроники и в целом на рынке подобных комплектующих можно встретить модели типа:

BT131-600
BT134-600
BT137-600E
BT138-600
BTA16-600B
MAC08MTI
BTB12-800CWRG
BTA140-600
BTA41-600BRG
BTA41-600 и прочие.

Например, модель BTA24-600B – стандартный, не оснащенный снаббером. Этот элемент необходимо устанавливать внешне и отдельно.

Отдельно стоит остановиться на таком понятии как корпус симистора. В современных моделях различают такие основные пластиковые корпусы как:

D-PAK
DO-35
M1
SOT-223
TO-126
TO-220
TO-247AC
TO-92
TOP-3

К числу основных параметров, которые следует использовать для обозначения характеристик устройства относятся показатели максимального обратного напряжения, максимальные значения тока в открытом положении и в импульсном режиме, самого малого значения тока в постоянном режиме, которого достаточно для открытия симистора, как и наименьшего импульсного тока.

Важно учитывать, какие показатели напряжения в открытом режиме могут определяться при разных значениях тока, например, 160 ампер и 300 ампер. В таком случае, они оба должны быть пропорциональны друг другу, то есть ток при 160 амперах, быть равным 5 вольтам, а при 300 амперах – 2,5 вольтам, т.е. идти на понижение.

У симисторов огромная разница во времени, когда происходит включение и выключение. Так, в среднем оно может у одной и той же модели быть, допустим, 10 микросекунд на включение и 150 микросекунд на выключение. Одним словом, здесь срабатывает принцип, когда напряжение и сила тока экспотенциальны – чем выше второе, тем меньше первое. Принцип работает и в обратном положении данных величин.

В целом TRIAC при вхождении в цепь, может выполнять функции как электровыключателя, так и реле. В таком случае, его достоинства являются существенными:

Низкая цена;
Длительный срок эксплуатации в отличие от электромеханических приборов;
Бесконтактный метод работы, а значит отсутствие дребезжания и искрения.

Однако эти полупроводниковые схемы имеют и свои негативные стороны, которых следует активно избегать:

Небольшой диапазон рабочих температур, из-за чего возможен перегрев (поэтому они устанавливаются на радиаторах вплотную)
Невозможность использования при высокочастотном режиме, поскольку по длительному разрыву между временем открытия и закрытия они не успевают правильно отреагировать на высокую частотность
Чувствителен к электромагнитному излучению, реагирует ложным открыванием, что ограничивает сферу его использования

Как проверить работоспособность симистора

Чтобы правильно осуществить проверку на работоспособность данное устройство, необходимо оснаститься специальным тестером или мультиметром. Последний за счет работы сразу в нескольких режимах сможет определить вольтаж, величину сопротивления и количество ватт, при том как в переменной области исследований, так и в постоянной.

Первый способ проверки эксплуатационных характеристик симметричного тиристора основан на показаниях мультиметра, который переведен в режим омметра. Необходимо попарно подключить выходы мультиметра к контактам ТРИАКа и измерить их в обычном положении. При этом сопротивление должно выдавать свои максимальные показатели, то есть стремиться к бесконечности. В цифровых мультиметрах это визуализируется как увеличение цифрового значения на экране прибора рывкообразно, а на аналоговом – стрелка плавно, но устойчиво будет отклоняться на радиально-линейной шкале вправо до упора. Если это случилось, то необходимо к электроду управления такого тиристора присоединить анод. Анод сработает на открытие радиодетали, а сопротивление устремиться к нулю. В такой случае, скорее всего, симмистор полностью рабочий.

Другой способ подойдет для тех, у кого под рукой не оказалось мультиметра. Тогда понадобится тестер, типа для определения фазы и нуля в цепи, и аккумуляторная пальчиковая батарейка или любой другой элемент, осуществляющий питание электронных устройств. Сначала соединяем контакты тестера и ТРИАКа. Если все хорошо, то световой сигнал лампы контроля на тестере не сработает. Затем с батарейки подаем напряжение между управляющим и силовыми выводами. Полярность тестера и рабочего электрода должны совпасть, а лампа контроля загореться. Если ток удержания в переходе нашего двойного тиристора достаточен, то лампочка не потухнет и после отключения батарейки, только если выключить сам тестер.

Область применения симисторов

Они используются в сфере эксплуатационных элементов на железных дорогах, а именно в релейных шкафах, схемах электрической централизации стрелок и устройств, в области сигнализации и связи, регулируют железнодорожные переезды и световые головки светофоров, используются в радиотехнике, например, в электропаяльниках, вентиляторах, обогревателях.

Даже после выхода из строя, можно, заменив часть устройства, продолжать его использовать еще долгие годы, пока маркировки и совсем не станет видно. В виду надежности применимы в промышленности и транспорта для сигнализации, централизации и блокировки сигналов от устройств.

Опубликовано: 2020-06-11 Обновлено: 2021-08-30

Автор: Магазин Electronoff

что это такое, принип работы, ВАХ, маркировка и разновидности

Содержание:

Симистор – электронная деталь, основанная на принципах полупроводимости. . В американской терминологии электроники они называются триаками. Главной особенностью этих радиодеталей является способность проводить ток в оба направления. Симистор выполняет роль ключа-регулятора, который используется для создания цепей и является двунаправленным транзистором. Состоят они из силовых электродов. Один из находится на стороне электрода управления, а другого в его основе.

Свой термин они получили при использовании двух параллельных тиристоров и управляющего электрода. Статья содержит материал по тому как они используются, как и где используются, какую структуру имеют, а также где их можно использовать. В качестве дополнения, статья содержит два видеоматериала, а также научную статью.

Симистор: вид с двух сторон.

Как он работает и для чего нужен

Симистор является полупроводниковым прибором. Его полное название – симметричный триодный тиристор. Его особенность – возможно проводить ток в обе стороны. Данный элемент цепи имеет три вывода: один является управляющим, а два других силовыми. В этой статье мы рассмотрим принцип работы, устройство и назначение симистора в различных схемах электроприборов. В таблице ниже представлены характеристики популярных симисторов:

Таблица характеристик популярных симисторов.

Конструкция и принцип действия

Особенность симистора является двунаправленной проводимости идущего через прибор электрического тока. Конструкция устройства строится на использовании двух встречно-параллельных тиристоров с общим управлением. Такой принцип работы дал название от сокращенного «симметрические тиристоры». Поскольку электроток может протекать в обе стороны, нет смысла обозначать силовые выводы как анод и катод. Дополняет общую картину управляющий электрод. В симисторе есть пять переходов, позволяющих организовать две структуры. Какая из них будет использоваться зависит от места образования (конкретный силовой вывод) отрицательной полярности.

Симистор.

Как работает устройство

Исходно полупроводниковый прибор находится в запертом состоянии и ток по нему не проходит. При подаче тока на управляющий электрод, последний переходит в открытое состояние и симистор начинает пропускать через себя ток. При работе от сети переменного тока полярность на контактах постоянно меняется. Схема, где используется рассматриваемый элемент, при этом будет работать без проблем. Ведь ток пропускается в обоих направлениях. Чтобы симистор выполнял свои функции, на управляющий электрод подают импульс тока, после снятия импульса ток через условные анод и катод продолжает протекать до тех пор, пока цепь не будет разорвана или они не будут находится под напряжением обратной полярности.

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.

При использовании в цепи переменного тока симистор закрывается на обратной полуволне синусоиды, тогда нужно подавать импульс противоположной полярности (той же, под которой находятся «силовые» электроды элемента).

[stextbox id=’info’]Принцип действия системы управления может корректироваться в зависимости от конкретного случая и применения. После открытия и начала протекания подавать ток на управляющий электрод не нужно. Цепь питания разрываться не будет. При надобности отключить питание следует понизить ток в цепи ниже уровня величины удержания или кратковременно разорвать цепь питания.[/stextbox]

Управляющие сигналы

Чтобы добиться желаемого результата с симистором используют не напряжение, а ток. Чтобы прибор открылся, он должен быть на определённом небольшом уровне. Для каждого симистора сила управляющего тока может быть разной, её можно узнать из даташита на конкретный элемент. Например, для симистора КУ208 этот ток должен быть больше 160 мА, а для КУ201 —не менее 70 мА.

Симистор иностранного производства.

Полярность управляющего сигнала должна совпадать с полярностью условного анода. Для управления симистором часто используют выключатель и токоограничительный резистор, если он управляется микроконтроллером – может понадобиться дополнительная установка транзистора, чтобы не сжечь выход МК, или использовать симисторный оптодрайвер, типа MOC3041 и подобных. Четырёхквадрантные симисторы могут отпираться сигналом с любой полярностью. В этом преимуществе есть и недостаток – может потребоваться увеличенный управляющий ток. При отсутствии прибор заменяется двумя тиристорами. При этом следует правильно подбирать их параметры и переделывать схему управления. Ведь сигнал будет подаваться на два управляющих вывода.

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

Достоинства и недостатки

Для чего нужен рассматриваемый полупроводниковый прибор? Самый популярный вариант использования – коммутация в цепях переменного тока. В этом плане симистор очень удобен – используя небольшой элемент можно обеспечить управление высоковольтного питания. Популярны решения, когда им заменяют обычное электромеханическое реле. Плюс такого решения – отсутствует физический контакт, благодаря чему включение питания становится надежнее, переключение бесшумным, ресурс на порядки больше, быстродействие выше. Еще одно достоинство симистора – относительно невысокая цена, что вместе с высокой надёжностью схемы и временем наработки на отказ выглядит привлекательно.

Полностью избежать минусов разработчикам не удалось. Так, приборы сильно нагреваются под нагрузкой. Приходится обеспечивать отвод тепла. Мощные (или «силовые») симисторы устанавливают на радиаторы. Ещё один недостаток, влияющий на использование, это создание гармонических помех в электросети некоторыми схемами симисторных регуляторов (например, бытовой диммер для регулировки освещенности).

[stextbox id=’info’]Отметим, что напряжение на нагрузки будет отличаться от синусоиды, что связано с минимальным напряжением и током, при которых возможно включение. Из-за этого подключать следует только нагрузку, не предъявляющую высоких требований к электропитанию. При постановке задачи добиться синусоиды такой способ коммутации не подойдёт. Симисторы сильно подвержены влиянию шумов, переходных процессов и помех. Также не поддерживаются высокие частоты переключения.[/stextbox]

Область применения

Характеристики, небольшая стоимость и простота устройства позволяет успешно применять симисторы в промышленности и быту. Их можно найти:

В стиральной машине.
В печи.
В духовках.
В электродвигателе.

В перфораторах и дрелях.
В посудомоечной машине.
В регуляторах освещения.
В пылесосе.

На этом перечень, где используется этот полупроводниковый прибор, не ограничивается. Применение рассматриваемого проводникового прибора осуществляется практически во всех электроприборах, что только есть в доме. На него возложена функция управления вращением приводного двигателя в стиральных машинках, они используются на плате управления для запуска работы всевозможных устройств – легче сказать, где их нет.

Основные характеристики

Рассматриваемый полупроводниковый прибор предназначен для управления схемами. Независимо от того, где в схеме он применяется, важны следующие характеристики симисторов:

Максимальное напряжение. Показатель, который будучи достигнут на силовых электродах не вызовет, в теории, выхода из строя. Фактически является максимально допустимым значением при условии соблюдения диапазона температур. Будьте осторожны – даже кратковременное превышение может обернуться уничтожением данного элемента цепи.
Максимальный кратковременный импульсный ток в открытом состоянии. Пиковое значение и допустимый для него период, указываемый в миллисекундах.
Рабочий диапазон температур.
Отпирающее напряжение управления (соответствует минимальному постоянному отпирающему току).
Время включения.
Минимальный постоянный ток управления, нужный для включения прибора.
Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии. Этот параметр всегда указывают в сопроводительной документации. Обозначает критическую величину напряжения, предельную для данного прибора.
Максимальное падение уровня напряжения на симисторе в открытом состоянии. Указывает предельное напряжение, которое может устанавливаться между силовыми электродами в открытом состоянии.
Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии и напряжения в закрытом. Указываются соответственно в амперах и вольтах за секунду. Превышение рекомендованных значений может привести к пробою или ошибочному открытию не к месту. Следует обеспечивать рабочие условия для соблюдения рекомендованных норм и исключить помехи, у которых динамика превышает заданный параметр.
Корпус симистора. Важен для проведения тепловых расчетов и влияет на рассеиваемую мощность.

Вот мы и рассмотрели, что такое симистор, за что он отвечает, где применяется и какими характеристиками обладает. Рассмотренные простым языком теоретические азы позволят заложить основу для будущей результативной деятельности. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Полупроводниковая структура симистора

Структура симистора состоит из пластины, состоящей из чередующихся слоев с электропроводностями p- и n- типа и из контактов электродов основного и управляющего действия. Всего в структуре полупроводника содержится пять слоев p- и n-типа. Область между слоями называется p-n-переходом, который обладает нелинейной ВАХ с небольшим сопротивлением в обратном направлении, где минус – это n-слой, а плюс – p-слой и высокое значение сопротивления в обратном направлении. Пробой p-n-перехода происходит при напряжении равном несколько тысяч вольт.

Во время включения симистора в прямом направлении в работу вступает правая половина структуры. Левая область структуры выключена, она считается для тока, с обладанием очень высоким сопротивлением. Характеристики симистора динамического и статического плана при его действии в прямом направлении, при поступлении положительного управляющего сигнала соответствуют аналогичным характеристикам тиристора, работающего в прямом направлении.

По этой схеме к СЭУ прилагается напряжение со знаком плюс, относительно СЭ, а p—n-переходы j₂ и j₄ подключаются в прямом, а p—n-переходы j₁ и j₃– в обратную сторону. Благодаря этому структура может рассматриваться, как структура тиристора, подключенная в обратном направлении, не принимающая участие в работе по пропусканию тока. В этом случае действие прибора определяется при помощи левой части структуры и представляет собой обратно ориентированную p—n—p—n структуру с добавочным пятым слоем n₀, который граничит со слоем p₁.

Использование симистора

Симистор представляется настолько гибким и универсальным устройством, что благодаря его свойству переключения в проводящее состояние запускаемым импульсом с положительным или отрицательным знаком, который не зависит от источника проявляющего свойства мгновенной полярности. По сути названия анод и катод для прибора не имеют большой актуальности.

Одно из популярных и простейших сфер использования симистора может считаться его применение в качестветвердотельного реле. Для него характерно малое значение пускового тока достаточного для нагрузки с большими токами. Функцию ключа в таком устройстве может играть геркон, или обладающее большой чувствительностью термореле и прочие контактные пары с током до 50мА, при этом величина тока нагрузки может ограничиваться исключительно показателями, на которые рассчитан симистор.
2Не менее широко использование симистора в качестве регулятора интенсивности освещения и управления скоростью вращения электромотора. Схема построена на спользовании запускающих элементов, которые устанавливаются RC-фазовращателем, такой элемент, как потенциометр регулирует интенсивность освещения, а резистор служит для ограничения тока нагрузки. Формирование импульсов выполняется с помощью динистора. После пробоя в динисторе, который происходит в результате разности потенциалов на конденсаторе, импульс разряда конденсатора, возникающий мгновенно включает симистор.
Управление мощностью в нагрузке с использованием в схеме добавочной RC-цепочки, что дает большой фазовый сдвиг, который облегчает задачу по управлению мощности.

Обозначение симистора на схеме.

Преимущества использования симисторов

Увеличение разрешенной критической величины напряжения коммутации, что разрешает управления большими реактивными нагрузками без существенных сбоев в коммутации. Это позволяет уменьшить число компонентов, размеры печатной платы, снизить цену и убрать потери на рассеивание энергии демпфером.
Повышение критической величины изменения тока коммутации, что повышает качество работы на высокой частоте для несинусоидального напряжения.
Большая чувствительность к высокой температуре рабочего процесса.
Высокое значение допустимого напряжения снижает стремление к самовключению из состояния отсутствия проводимости при большой температуре, что разрешает их использование для резистивных нагрузок по управлению бытовой и нагревательной техникой.
Долговечность симистора, обусловленная рабочими температурными перепадами, отличается практически неограниченным ресурсом.
Отсутствие искрообразования и возможность управления в момент нулевого тока в сети, что снижает электромагнитные помехи.

Основные достоинства симистора:

большая частота срабатывания для высокой точности управления;
высокий ресурс по сравнению с релейными электромеханическими устройствами;
возможность добиться небольших размеров приборов;
отсутствие шума при включении и отключении электроцепей.

Силовая электроника, с использованием симисторов, разработанная отечественными производителями благодаря своим качественным показателям может составить западным фирмам высокую конкуренцию.

Материал по теме: Как подключить конденсатор

Виды симисторов

Говоря о видах симисторов, следует принять тот факт, что это симистор является одним из видов тиристоров. Когда имеются в виду различия по работе, то и тиристор можно представить своего рода разновидностью симистора. Различия касаются лишь по управляющему катоду и в разных принципах работы этих тиристоров. Читайте что такое импульсный блок питания.

Поврежденные симисторы.

Импортные симисторы широко представлены на отечественном рынке. Их основное отличие от отечественных симисторов заключается в том, что они не требуют предварительной настройки в самой схеме, что позволяет экономить детали и место на печатной плате. Как правило, они начинают работать сразу после включения в схему. Следует лишь точно подобрать необходимый симистор по всем требуемым характеристикам.

На замену Z00607 хорошо подходят ы BT131-600, только они максимально подходят по всем характеристикам
Полностью аналогичный у Z7M является МАС97А8.
z3m . Такой же , как и чуть выше. Различия в токе по управляющему ключу и в максимальном напряжении. Полностью аналогичен по замене на MAC97A8
ВТА 16 600 — импортный , рассчитанный на использование в цепях до 16 ампер и напряжением до 600 вольт
Этот очень часто используется концерном Samsung в производстве бытовых приборов. Аналогом этого полупроводника и, несомненно, более лучшим, является BT 134-800. ы m2lz47 являются не самыми надежными с точки зрения условий эксплуатации в приборах с нестабильными параметрами питающей сети.
тс122 25. Данный симистор очень часто называют силовым тиристором, так как он используется в электроприборах или электроинструменте в механизмах плавного пуска. Отличительной особенность данного а является его большая надежность на протяжении большого срока работы.
131 6 , другое название данного а ВТ 131-600, но есть и упрощенное название, и на многих деталях имеется именно упрощенная маркировка. С этим моментом очень часто связано то, что по оригинальной или упрощенной маркировке не всегда можно найти именно ту информацию, которая нужна.

Схемы управления

Схемы управления симистором отличаются простотой и надежностью. Там, где без применения симисторов требовалось большое количество деталей, и производилась тщательная подгонка по параметрам – симисторы значительно упростили всю принципиальную схему. Включение в схему только основных элементов позволяет миниатюризировать не только саму печатную плату, но и весь прибор в целом. Читайте принцип работы индикаторной отвертки.

[stextbox id=’warning’]Схема диммера на симисторе позволяет создать компактное дополнение к выключателю освещения, для плавной регулировки уровня освещения. При необходимости схему можно дополнить компонентами для плавного изменения освещения в зависимости от яркости внешнего фона.[/stextbox]

Схема регулятора на симисторе включает в себя непосредственно сам датчик температуры, питающую сеть, и прибор нагрузки. Изменение показаний датчика температуры приводит к изменени показателей тока на ключе симистора, что приводит либо к увеличению напряжения, либо к уменьшению. Забудьте о сложных механических устройствах с биметаллическими пластинами и выгорающих контактах. Схемы управления скоростью вращения двигателя принципиально ничем не отличаются по принципу построения от других аналогичных. Нюансы касаются только параметров тока и напряжения на двигатель.

Симистр на электронной схеме.

Управление симистором через оптопару позволяет подключать электрооборудование, которым нужно управлять. Непосредственно к компьютеру через порт LPT. Оптопара в данном примере позволяет защитить непосредственно материнскую плату компьютера от перегрузки и выхода из строя. Своего рода умны предохранитель с функцией управления. Управление симистором с микроконтроллера позволяет добиться очень точных показателей по току и напряжению, при которых происходит управление самим симистором и распределению питающего напряжения на различные устройства нагрузки.

Заключение

Рейтинг автора

Написано статей

В статье описаны все особенности строения и работы симистора. Более подробно о них можно узнать из статьи Работа симистора. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.elektronchic.ru

www.samelectrik.ru

www.howelektrik.com

www.principraboty.ru

ПолупроводникиЧто такое динистор?

ПолупроводникиЧто такое тиристоры?

Симисторные схемы

Google Ads

Изучив этот раздел, вы должны уметь:
Распознавание типичных симисторных пакетов:
Понять типичную диаграмму характеристик симистора.
Понимание функции квадрантов при срабатывании симисторов:
Понимание основных принципов оптотриаков.
Понимание работы диака.
Понимать методы и ограничения для внесхемного тестирования тиристоров.
Меры безопасности при использовании устройств среднего и высокого напряжения.

Симистор

Рис. 6.3.1 Комплекты симистора

На рис. 6.3.1 показаны некоторые типичные комплекты симистора вместе с символом схемы симистора. Симистор представляет собой двунаправленный тиристор, аналогичный по принципу действия двум тиристорам, включенным в обратную параллель, но с использованием общего затвора. Следовательно, симистор может проводить и управляться как во время положительных, так и во время отрицательных полупериодов сигнала сети. Однако вместо соединений с положительным анодом и отрицательным катодом основные токоведущие соединения симистора обычно обозначаются MT1 и MT2, обозначающими основные клеммы 1 и 2 (хотя могут использоваться другие буквы), поскольку любая клемма может быть положительной или отрицательной. Симистор можно перевести в проводимость импульсом тока, подаваемым на клемму затвора (G). После срабатывания симистор будет продолжать работать до тех пор, пока основной ток не упадет ниже порога удержания тока, близкого к нулю.

Рис. 6.3.2 Характеристики симистора

На рис. 6.3.2 показаны основные характеристики симистора.
В _BO — максимальное прямое или обратное напряжение, которое может выдержать симистор, прежде чем он перейдет в неконтролируемую проводимость.
В _DRM — это максимальное повторяющееся пиковое напряжение (обычно максимальное пиковое напряжение приложенной волны переменного тока), которое можно надежно выдержать.
В _GT — это диапазон напряжений затвора, при которых запускается проводимость.
I _L — это минимальный ток, при котором симистор защелкивается и продолжает проводить ток после снятия напряжения срабатывания затвора.
I _H — это минимальный ток удержания, ниже которого проводящий симистор перестанет проводить ток.

Рис. 6.3.3 Квадранты симистора

Квадранты симистора

Поскольку ток или импульс стробирования, используемые для запуска симистора, могут подаваться, когда клемма MT2 является положительной или отрицательной, а ток или импульс стробирования также могут быть положительный или отрицательный, существует четыре различных способа запуска симистора. Они обычно описываются как «Квадранты», как показано на рис. 6.3.3

Большинство симисторов могут запускаться в любом из четырех квадрантов, и два из четырех возможных квадрантов необходимы для запуска проводимости в течение двух (положительных и отрицательных) полупериодов волны переменного тока. Квадранты I и III или квадранты II и III являются предпочтительными методами запуска, поскольку квадрант IV гораздо менее чувствителен к запуску из-за того, как устроен диак. Таким образом, если квадрант IV используется с любым из трех других квадрантов, для положительных и отрицательных полупериодов потребуются разные значения триггерного тока, что создает ненужные сложности. Кроме того, если симистор срабатывает в квадранте IV, его способность справляться с любыми быстрыми изменениями тока (δI/δt) снижается, что делает симистор более восприимчивым к повреждениям в результате таких событий, как случайные выбросы сильного тока и неизбежные высокие пусковые токи при работе ламп накаливания. включены.

Важной целью многих современных конструкций является борьба с потенциально опасными пиками перенапряжения и уменьшение склонности симистора к повторному срабатыванию во время выключенной части цикла. Это происходит во время каждого цикла переменного тока между моментом, когда ток падает ниже тока удержания тиристора, и перед следующим триггерным импульсом. Хотя обычно это не проблема, когда симистор управляет резистивной нагрузкой, такой как лампа накаливания, при использовании с индуктивными нагрузками, такими как двигатели, напряжение нагрузки и ток нагрузки, скорее всего, не будут «в фазе» друг с другом, поэтому напряжение может на самом деле быть около своего пикового значения, когда ток падает до нуля (как описано здесь), вызывая большое и быстрое изменение напряжения на симисторе, что может привести к мгновенному повторному срабатыванию симистора и, таким образом, к его повторному включению, так что контроль будет потерян.

Стандартные симисторы использовались для управления переменным током в течение многих лет, но за это время диапазон различных конструкций симисторов значительно увеличился. Современные конструкции симисторов, такие как симисторы 3Q HIGH-COM (3 квадранта, высокая коммутация) от NXP/WeEn и симисторы Snubberless _TM от ST Microelectronics, имеют много преимуществ, таких как улучшенная производительность, меньше ложных срабатываний, удобство использования как с резистивными, так и с индуктивными нагрузками и улучшенные возможности отключения без необходимости использования дополнительных схем, таких как демпферы. Дополнительное согласование входа также является особенностью некоторых конструкций, включая преобразование стробирующих импульсов, таких как детекторы пересечения нуля, входы логического уровня и т. д.

Поскольку многие функции управления в настоящее время выполняются с использованием микропроцессоров и/или логических схем, существует также множество симисторов, которые принимают логические сигналы для запуска, а не полагаются исключительно на традиционные методы управления фазой. Одним из таких симисторов является симистор 6073A Sensitive Gate от ON Semiconductor, который используется в демонстрационной схеме низкого напряжения в Тиристорном модуле 6. 4.

Рис. 6.3.4. Оптосимистор

Оптосимистор

Материалы, используемые при производстве симисторов и тринисторов, как и любых полупроводниковых устройств, светочувствительны. Их проводимость изменяется при наличии света; вот почему они обычно упаковываются в маленькие кусочки черного пластика. Однако, если в комплект входит светодиод, он может включить выход высоковольтного устройства в ответ на очень небольшой входной ток через светодиод. Этот принцип используется в Opto-Triacs и Opto-SCR, которые легко доступны в виде интегральных схем (IC) и не требуют очень сложных схем, чтобы заставить их работать. Просто подайте небольшой импульс в нужное время, чтобы зажечь встроенный светодиод, и питание будет включено. Основным преимуществом этих оптически активируемых устройств является превосходная изоляция (обычно несколько тысяч вольт) между цепями малой и большой мощности. Это обеспечивает безопасную изоляцию между низковольтной цепью управления и высоковольтным сильноточным выходом. Хотя выходной ток оптронных симисторов обычно ограничен десятками миллиампер, они обеспечивают полезный интерфейс, когда выход используется для запуска симистора большой мощности от симистора низкого напряжения.

Диак

Рис. 6.3.5 DB3 Diac & Circuit Symbol

Диак представляет собой двунаправленный триггерный диод (см. рис. 6.3.5), который в течение многих лет используется в качестве основного триггерного компонента для стандартных триаков. . Он блокирует протекание тока, когда приложенное к нему напряжение меньше его потенциала пробоя V _BO (см. рис.6.3.6), но сильно проводит, когда приложенное напряжение равно V _BO . Однако, в отличие от других диодов, проводящих только в одном направлении, диак имеет одинаковое напряжение пробоя как в положительном, так и в отрицательном направлениях. Как только переменное напряжение, приложенное к диаку, достигает +V _BO или -V _BO генерируется положительный или отрицательный импульс тока. Разрыв по потенциалу для диаков обычно составляет от 30 до 40 вольт. Это действие делает диаки особенно полезными для запуска симисторов в цепях управления переменным током из-за его способности запускать симистор во время положительного или отрицательного полупериода формы сетевого (линейного) сигнала. Условное обозначение его схемы (показанное на рис. 6.3.5) похоже на обозначение симистора, но без клеммы затвора.

Рис. 6.3.6 Типичные характеристики диака.

Характеристики диака, показанные на рис. 6.3.6, показывают, что при напряжении ниже В _BO диак имеет высокое сопротивление (характеристическая кривая почти горизонтальна, указывая на то, что ток утечки небольшой, всего несколько мкА, но как только достигается +V _BO или -V _BO, диак проявляет отрицательное сопротивление Обычно закон Ома гласит, что увеличение тока через компонент с фиксированным значением сопротивления вызывает увеличение напряжения на этом компонент, однако здесь происходит противоположный эффект, диак имеет отрицательное сопротивление при прорыве, когда ток резко возрастает, хотя фактически напряжение уменьшается. Режим отрицательного сопротивления длится в течение периода около 2 мкс, за это время прямое напряжение упало примерно до 5 В, а диатор пропускает ток 10 мА. Это действие довольно (хотя и не совсем) симметрично как в положительной (+ V), так и в отрицательной областях характеристики.

Рис. 6.3.7. Симистор с внутренним запуском (Quadrac)

Симистор с внутренним запуском (Quadrac)

Типов симисторов, доступных у поставщиков компонентов, гораздо меньше, чем симисторов. Кроме того, проще выбрать идеальный диод для срабатывания конкретного симистора, когда он уже встроен в корпус. Так обстоит дело с Quadrac или симистором с внутренним запуском, показанным на рис. 6.3.7. Эти устройства также уменьшают количество компонентов и место на печатной плате.

Триаки чувствительных затворов

Триаки, запуск которых зависит от диака, имеют недостаток для многих современных низковольтных приложений. Напряжение, необходимое для того, чтобы диак генерировал триггерный импульс, должно быть, по крайней мере, равно или больше, чем его разрывной потенциал (V _BO), что составляет около 30 В или более. Однако доступны симисторы — симисторы с чувствительным затвором, которые могут запускаться гораздо более низкими напряжениями в пределах диапазона устройств TTL, HTL, CMOS и OP AMP, а также выходов микропроцессора.

Демонстрационная схема управления симистором чувствительного затвора показана в Тиристорном модуле 6.4.

Проверка тиристоров, симисторов и диаков.

В Интернете есть множество страниц, предлагающих методы проверки тиристоров и симисторов с помощью мультиметра. В основном они включают проверку сопротивления тестируемого устройства, чтобы установить, является ли оно разомкнутой цепью. Измерение сопротивления между анодом и катодом тиристора или между двумя основными выводами симистора должно показать очень высокое сопротивление при измерении в любом направлении путем перестановки щупов измерителя.

В обоих тестах измеритель должен регистрировать значения сопротивлений, выходящие за пределы допустимого диапазона (обычно отображаемые на дисплее как «1» или «OL»), также называемые бесконечными или бесконечными сопротивлениями. Аналогичные тесты сопротивления можно провести, измерив сопротивление снова в обоих направлениях между затвором SCR и его катодом или затвором и MT1 на симисторе, и оно должно показать гораздо более низкое сопротивление, но не ноль омов.

Если какой-либо из этих четырех тестов дает нулевое значение сопротивления, можно предположить, что компонент неисправен; однако, если результаты не показывают ошибок, это только ВОЗМОЖНО означает, что компонент в порядке. Испытания на сопротивление этих высоковольтных компонентов имеют ограниченное применение, и на них можно полагаться только как на простое руководство; они не показывают, что устройство сработает при правильном напряжении или что ток удержания правильный. Тиристоры и симисторы обычно работают при сетевом (линейном) напряжении, и когда они выходят из строя, результаты могут быть драматичными. По крайней мере, бурное перегорание предохранителя будет обычным результатом короткого замыкания SCR или симистора. Однако вполне возможно, что эти устройства неисправны и не проявляют никаких признаков неисправности при проверке омметром. Они могут казаться нормальными при низком напряжении, используемом в измерительных приборах, но все равно не работают в условиях сетевого напряжения. Высоковольтные компоненты, такие как тиристоры и симисторы, также могут быть повреждены невидимыми скачками напряжения или перегрузками по току.

Обычным методом проверки оборудования, использующего тиристоры или симисторы, является проверка напряжений и форм сигналов, если цепь работает, или замена подозрительной детали при очевидных повреждениях (например, перегоревших предохранителях). Во многих случаях компоненты в источниках питания или высоковольтных схемах управления промышленного оборудования обозначаются как «критичные для безопасности компоненты» и должны заменяться только с использованием методов и компонентов, рекомендованных производителями. Обычно производители указывают полные «ремонтные комплекты» нескольких полупроводниковых устройств и, возможно, других связанных компонентов, каждый из которых должен быть заменен, поскольку отказ одного устройства управления питанием может легко повредить другие компоненты, что не всегда очевидно. на момент ремонта.

ЛЮБЫЕ РАБОТЫ С СЕТЕВЫМИ ЦЕПЯМИ ДОЛЖНЫ ВЫПОЛНЯТЬСЯ ПРИ ПОЛНОСТЬЮ ОТКЛЮЧЕННОМ СЕТИ. ТАКЖЕ ЛЮБЫЕ КОМПОНЕНТЫ, АККУМУЛИРУЮЩИЕ ЗАРЯД (например, КОНДЕНСАТОРЫ), ДОЛЖНЫ БЫТЬ РАЗРЯЖЕНЫ, ЕСЛИ ЭТО НЕ СОВЕРШЕННО НЕИЗБЕЖНО.

Если вы не обучены безопасным методам работы, необходимым для работы с этими типами цепей, НЕ ДЕЛАЙТЕ ЭТОГО! Эти цепи могут убить!

Начало страницы

7.6: TRIAC — Workforce LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 775

Tony R. Kuphaldt
Schweitzer Engineering Laboratories через All About Circuits
6
SCR представляют собой однонаправленные (односторонние) токовые устройства, что делает их полезными только для управления постоянным током. Если два SCR соединить встречно-параллельно, как два диода Шокли соединили вместе, чтобы сформировать DIAC, мы получим новое устройство, известное как 9.0170 TRIAC : (рисунок ниже)
Эквивалент TRIAC SCR и условное обозначение TRIAC
Поскольку отдельные тиристоры более гибки для использования в передовых системах управления, их чаще можно увидеть в таких схемах, как приводы двигателей; Симисторы обычно используются в простых устройствах с низким энергопотреблением, таких как бытовые диммеры. Простая схема диммера лампы показана на рисунке ниже вместе с фазосдвигающей цепью резистор-конденсатор, необходимой для афтерпикового срабатывания.
Симистор фазового управления мощностью
Симисторы
печально известны тем, что не запускают симметрично . Это означает, что они обычно не срабатывают при одном и том же уровне напряжения затвора для одной полярности, как и для другой. Вообще говоря, это нежелательно, потому что несимметричное срабатывание приводит к форме волны тока с большим разнообразием частот гармоник. Формы сигналов, которые симметричны выше и ниже их средних осевых линий, состоят только из гармоник с нечетными номерами. С другой стороны, несимметричные сигналы содержат гармоники с четными номерами (которые также могут сопровождаться или не сопровождаться гармониками с нечетными номерами).
В интересах снижения общего содержания гармоник в энергосистемах чем меньше и менее разнообразны гармоники, тем лучше — еще одна причина, по которой отдельные тиристоры предпочтительнее симисторов для сложных, мощных цепей управления. Один из способов сделать форму волны тока симистора более симметричной — использовать внешнее по отношению к симистору устройство для синхронизации запускающего импульса. DIAC, включенный последовательно с затвором, отлично справляется с этой задачей: (рисунок ниже)
DIAC улучшает симметрию управления
Напряжения отключения
DIAC, как правило, гораздо более симметричны (одинаковые для одной и другой полярности), чем пороговые значения напряжения срабатывания TRIAC. Поскольку DIAC предотвращает любой ток затвора до тех пор, пока напряжение срабатывания не достигнет определенного повторяемого уровня в любом направлении, точка срабатывания TRIAC от одного полупериода к другому имеет тенденцию быть более постоянной, а форма волны более симметричной сверху и снизу. его осевой линии.
Практически все характеристики и номинальные характеристики тиристоров в равной степени применимы к симисторам, за исключением того, что симисторы, конечно, являются двунаправленными (могут работать с током в обоих направлениях). Об этом устройстве нужно сказать немногое, за исключением важного предостережения, касающегося обозначения его клемм.
Судя по показанной ранее эквивалентной схеме, можно подумать, что основные клеммы 1 и 2 взаимозаменяемы. Это не так! Хотя полезно представить себе симистор состоящим из двух соединенных вместе тиристоров, на самом деле он состоит из одного куска полупроводникового материала, соответствующим образом легированного и слоистого. Фактические рабочие характеристики могут незначительно отличаться от характеристик аналогичной модели.
Это становится наиболее очевидным при сравнении двух простых схем, одна из которых работает, а другая нет. Следующие две схемы представляют собой вариант схемы регулятора яркости лампы, показанной ранее, фазосдвигающий конденсатор и DIAC удалены для простоты. Хотя получившейся схеме не хватает возможности точного управления более сложной версией (с конденсатором и DIAC), она выполняет функцию : (рисунок ниже)
Эта схема с выходом на MT ₂ работает.
Предположим, нам нужно поменять местами два основных вывода TRIAC. Согласно эквивалентной принципиальной схеме, показанной ранее в этом разделе, замена не должна иметь значения. Схема должна работать: (Рисунок ниже)
При переключении ворот на MT ₁ эта схема не работает.
Однако, если эту схему построить, то обнаружится, что она не работает! Нагрузка не будет получать питание, симистор вообще отказывается срабатывать, независимо от того, насколько низкое или высокое значение сопротивления установлено на управляющем резисторе. Ключом к успешному запуску симистора является обеспечение того, чтобы затвор получал ток запуска со стороны основной клеммы 2 (главная клемма на противоположной стороне символа симистора от клеммы затвора). Идентификация МТ 9Клеммы 0034 1 и MT ₂ должны быть выполнены по номеру детали TRIAC со ссылкой на техпаспорт или книгу.
- A TRIAC действует подобно двум тиристорам, соединенным встречно-параллельно для двунаправленной работы (AC).
- чаще встречаются в простых схемах малой мощности, чем в сложных схемах большой мощности. В больших цепях управления мощностью предпочтительнее использовать несколько тиристоров.
- При использовании для управления подачей переменного тока на нагрузку симисторы часто сопровождаются DIAC, соединенными последовательно с клеммами затвора. DIAC помогает TRIAC работать более симметрично (более последовательно от одной полярности к другой).
- Основные клеммы 1 и 2 симистора , а не взаимозаменяемы.
- Для успешного срабатывания симистора ток затвора должен исходить от основной клеммы 2 (MT ₂ ) стороны цепи!
Эта страница под названием 7.6: TRIAC распространяется в соответствии с лицензией GNU Free Documentation License 1.3 и была создана, изменена и/или курирована Тони Р. Купхалдтом (Все о цепях) с помощью исходного содержимого, которое было отредактировано в соответствии со стилем и стандартами. платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.
1. Наверх
- Была ли эта статья полезной?
1. Тип изделия
  Раздел или страница
  Автор
  Тони Р.