Чем отличается транзистор от тиристора. Каковы основные принципы работы этих полупроводниковых приборов. Какие преимущества и недостатки имеют транзисторы и тиристоры. В чем заключаются различия в их применении.
Структура и принцип действия транзисторов и тиристоров
Транзисторы и тиристоры являются полупроводниковыми приборами, широко используемыми в электронике. Однако между ними есть ряд существенных отличий:
- Транзистор имеет трехслойную структуру (p-n-p или n-p-n) и два p-n перехода, а тиристор — четырехслойную (p-n-p-n) и три p-n перехода.
- У транзистора три вывода — эмиттер, база и коллектор. У тиристора также три вывода — анод, катод и управляющий электрод.
- Принцип действия транзистора основан на управлении током коллектора с помощью тока базы. Тиристор же работает по принципу переключения между закрытым и открытым состоянием.
Особенности управления и режимы работы
Важное отличие заключается в особенностях управления этими приборами:
- Для поддержания транзистора в открытом состоянии необходим постоянный ток базы.
- Тиристору для открытия достаточно короткого управляющего импульса, после чего он остается открытым до снижения анодного тока ниже тока удержания.
Это определяет режимы работы устройств:
- Транзистор может работать в активном режиме как усилитель.
- Тиристор имеет только два устойчивых состояния — закрытое и открытое, поэтому используется преимущественно как ключ.
Сравнение электрических характеристик
По электрическим характеристикам тиристоры имеют ряд преимуществ перед транзисторами:
- Тиристоры способны коммутировать бóльшие токи и напряжения.
- Прямое падение напряжения на открытом тиристоре (1,2-2 В) выше, чем на насыщенном транзисторе (0,3-0,8 В).
- Тиристоры лучше выдерживают импульсные токи и высокие скорости их нарастания.
Области применения транзисторов и тиристоров
Различия в характеристиках определяют области применения этих приборов:- Транзисторы широко используются в маломощной электронике как усилители и ключи.
- Тиристоры применяются в силовой электронике для коммутации больших токов и напряжений.
Где чаще используются транзисторы?
- В аналоговых и цифровых схемах
- В источниках питания
- В усилителях звука
- В импульсных преобразователях
Основные области применения тиристоров:
- Управление электродвигателями
- Регуляторы напряжения и мощности
- Устройства плавного пуска
- Сварочное оборудование
Преимущества и недостатки транзисторов
Транзисторы имеют следующие преимущества:
- Возможность работы в линейном режиме как усилитель
- Высокое быстродействие
- Низкое падение напряжения в открытом состоянии
- Простота схем управления
К недостаткам транзисторов можно отнести:
- Меньшую нагрузочную способность по току и напряжению
- Необходимость постоянного управляющего тока
- Чувствительность к перегрузкам
Достоинства и недостатки тиристоров
Основные преимущества тиристоров:
- Высокая нагрузочная способность
- Устойчивость к перегрузкам
- Простота управления (достаточно короткого импульса)
- Способность работать на высоких частотах
Недостатки тиристоров:
- Невозможность работы в линейном режиме
- Более высокое падение напряжения в открытом состоянии
- Необходимость специальных цепей для выключения
Особенности применения в силовой электронике
В силовой электронике транзисторы и тиристоры имеют свои особенности применения:
- Транзисторные преобразователи обеспечивают лучшие массогабаритные показатели за счет работы на высоких частотах
- Тиристорные преобразователи проще в управлении и надежнее при работе с большими токами
- Для управления тиристорами требуются более мощные драйверы
- КПД транзисторных преобразователей выше на малых токах, тиристорных — на больших
Где эффективнее использовать транзисторы?
Транзисторные преобразователи предпочтительнее в следующих случаях:
- При необходимости работы на высоких частотах (десятки-сотни кГц)
- В импульсных источниках питания малой и средней мощности
- В устройствах с широким диапазоном регулирования выходных параметров
- При жестких требованиях к массогабаритным показателям
Когда лучше применять тиристоры?
Тиристорные преобразователи имеют преимущества в следующих применениях:
- Мощные выпрямители и инверторы
- Регуляторы переменного напряжения большой мощности
- Устройства плавного пуска мощных электродвигателей
- Коммутаторы в системах электроснабжения
Перспективы развития полупроводниковых приборов
Развитие технологий производства полупроводников ведет к постепенному стиранию границ между транзисторами и тиристорами:
- Появляются мощные полевые транзисторы (MOSFET), способные работать с большими токами
- Разрабатываются управляемые тиристоры (GTO, IGCT) с возможностью принудительного выключения
- Создаются гибридные приборы, сочетающие свойства транзисторов и тиристоров (IGBT)
Эти тенденции позволяют создавать все более эффективные и универсальные полупроводниковые приборы для силовой электроники.
| Тиристор представляет собой вид полупроводниковых приборов, предназначенный для однонаправленного преобразования тока (т.е. ток пропускается только в одну сторону). Схема тиристора Этот преобразователь имеет два устойчивых состояния: закрытое (состояние низкой проводимости) и открытое (состояние высокой проводимости). Назначение тиристора – выполнение функции электроключа, особенность которого – невозможность самостоятельного переключения в закрытое состояние. Прибор выполняет функции коммутатора разомкнутой цепи и ректификационного диода в сетях постоянного тока. Основным материалом при производстве этого полупроводникового устройства является кремний. Корпус изготавливается из полимерных материалов или металла – для моделей, работающих с большими токами. |
При работе этот прибор может иметь два устойчивых положения:
В транзисторе для перехода его в режим насыщения (максимальная пропускная способность) на эмиттер подаётся прямое напряжение, при этом оно между базой и коллектором снижается до единичных значений.
Это состояние напоминает режим насыщения транзистора. Сопротивление перехода становится минимальным, а величина тока определяется нагрузочным сопротивлением.
Представляет она из себя плоскую систему координат по оси Y, на которой откладывается ток нагрузки, а по оси X — напряжение на управляющем электроде. По виду нелинейности соответствия этих двух величин ВАХ относится к S-типу устройств.
Основные преимущества транзисторных выпрямителей перед тиристорными | Преобразовательная техника
Основные отличия выпрямителей, использующих высокочастотное преобразование (транзисторные), от традиционных тиристорных.
Принципиальных отличий немного:
-Высокая частота преобразования;
-Транзисторный ключ коммутирует сравнительно небольшой ток;
-Энергия может коммутироваться с использованием резонансных явлений.
Однако, эти три отличия коренным образом меняют технологию построения выпрямителя и кардинально отражаются на потребительских характеристиках выпрямителя.
Высокочастотное преобразование позволяет существенно уменьшить размеры трансформатора, а, значит, и всего выпрямителя.
Коммутируя ток в десятки раз меньше выходного, мы повышаем надежность, а значит, снижаем риск аварийного отказа.
Несколько слов о системе защиты, которая использует преимущества транзистора перед тиристором. Тиристор устроен так, что его невозможно выключить в момент перегрузки. А значит, какая бы ни была совершенная схема защиты – ток перегрузки будет продолжать течь через него до своего окончания, вызывая чрезмерный перегрев и ускоренное старение элемента, тем самым катастрофически приближает его выход из строя.
Транзистор же можно выключить в любой момент времени, т.е. защитный механизм работает без задержки.
В результате, система защиты в большинстве аварийных ситуаций «спасает» выпрямитель, и для нормального продолжения работы достаточно будет просто выключить его и включить снова, устранив причину аварии.
Используя резонансные явления при коммутации энергии, можно добиться минимальных потерь и снизить нагрузку на коммутирующий элемент. Так же существенно улучшается КПД и повышается надежность.
Еще очень важной особенностью является форма тока
на выходе выпрямителя во всем диапазоне регулирования – здесь она имеет непрерывный гладкий вид. Пульсации тока могут быть уменьшены практически до нуля. А это означает, что можно более аккуратно и качественно осуществлять процессы зарядки АКБ.
Вот и получается, что современные технологии высокочастотного преобразования позволяют строить компактные, эффективные, надежные и удобные выпрямители.
Во всем диапазоне регулировок КПД выпрямителя остается высоким, более 85%. К сведению, для тиристорного выпрямителя на токе 50% от номинального, КПД составляет всего лишь около 50%. Это значит, что наш выпрямитель будет экономить вашу электроэнергию.
Форма выходного тока, как я упоминал ранее, является неразрывной и гладкой во всем диапазоне,
Благодаря модульности конструкции, мы имеем возможность на этапе составления спецификации согласовывать с заказчиком конкретную конфигурацию выпрямителя, необходимую для его техпроцесса и не заставляем платить за функциональность, которая заказчику не нужна.
Серия выпрямителей УЗ 220В/20А…..УЗ 220В/160А построены с использованием новейших электронных компонентов (MOSFET и IGBT транзисторов и высокочастотных магнитных материалов) по современным технологиям на уровне ведущих мировых производителей по качеству, функциональным возможностям, дизайну и имеет более выгодную для потребителя стоимость, меньшие габариты и вес по сравнению с тиристорными выпрямителями, повышенную надежность
, масштабируемость.
Имеет возможность разрабатывать и изготавливать выпрямители по Вашему ТЕХЗАДАНИЮ.
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|
Перевести страницу
Разница между транзистором и тиристором
Автор: Admin
Транзистор против тиристора
И транзистор, и тиристор представляют собой полупроводниковые устройства с чередующимися полупроводниковыми слоями P-типа и N-типа. Они используются во многих коммутационных приложениях по многим причинам, таким как эффективность, низкая стоимость и небольшой размер. Оба они являются трехконечными устройствами и обеспечивают хороший диапазон регулирования тока при малом управляющем токе. Оба этих устройства имеют преимущества, зависящие от применения.
Транзистор
Транзистор состоит из трех чередующихся слоев полупроводника (P-N-P или N-P-N). Это формирует два PN-перехода (переход, образованный соединением полупроводника P-типа и полупроводника N-типа), и поэтому наблюдается уникальный тип поведения. Три электрода подключены к трем полупроводниковым слоям, а средний вывод называется «базой». Два других слоя известны как «эмиттер» и «коллектор».
В транзисторе большой ток коллектор-эмиттер (Ic) контролируется малым током базы-эмиттера (IB), и это свойство используется при разработке усилителей или переключателей. В коммутационных приложениях три слоя полупроводников действуют как проводник, когда подается базовый ток.
Тиристор
Тиристор состоит из четырех чередующихся полупроводниковых слоев (в виде P-N-P-N) и, следовательно, состоит из трех PN-переходов. При анализе это рассматривается как тесно связанная пара транзисторов (один PNP, а другой в конфигурации NPN).
Самые внешние полупроводниковые слои P- и N-типа называются соответственно анодом и катодом. Электрод, соединенный с внутренним полупроводниковым слоем P-типа, известен как «затвор».
При работе тиристор ведет себя как проводник, когда на затвор подается импульс. Он имеет три режима работы, известные как «режим обратной блокировки», «режим прямой блокировки» и «режим прямой проводки». Как только затвор срабатывает импульсом, тиристор переходит в «режим прямой проводимости» и продолжает проводить до тех пор, пока прямой ток не станет меньше порогового «тока удержания».
Тиристоры — это силовые устройства, и в большинстве случаев они используются в приложениях, где задействованы большие токи и напряжения. Чаще всего тиристор применяется для управления переменным током.
Разница между транзистором и тиристором 1. Транзистор имеет только три слоя полупроводника, тогда как тиристор имеет четыре слоя. 2. Три вывода транзистора известны как эмиттер, коллектор и база, а тиристор имеет выводы, известные как анод, катод и затвор 3. Тиристор рассматривается как тесно связанная пара транзисторов при анализе. 4. Тиристоры могут работать при более высоких напряжениях и токах, чем транзисторы. 5. Для тиристоров лучше рассчитана мощность, поскольку их номинальная мощность указана в киловаттах, а диапазон мощности транзисторов указан в ваттах. 6. Тиристору требуется только импульс для изменения режима на проводящий, тогда как транзистору требуется непрерывная подача управляющего тока. 7. Внутренние потери мощности в транзисторе выше, чем в тиристоре. |
Разница между транзисторами и тиристорами
Без категорий
администратор 0 Комментарии
В этой статье мы узнаем о разнице между транзисторами и тиристорами, а также обсудим основные принципы работы транзисторов и тиристоров.
Мы будем знать каждую разницу между транзисторами и тиристорами. Мы узнаем, чем тиристор отличается от транзистора, также обсуждается на основе их применения.
Транзисторы и тиристоры Различия в работе.
