Условное обозначение тиристора: ✅ Как обозначается тиристор на схеме

Содержание

Чем отличается диод от тиристора

Полупроводниковые приборы применялись в радиотехнике еще до изобретения электронных ламп. Изобретатель радио А. С. Попов использовал для обнаружения электромагнитных волн вначале когерер (стеклянную трубку с металличеокими опилками), а затем контакт стальной иглы с угольным электродом.

Это был первый полупроводниковый диод — детектор. Позже были созданы детекторы с использованием естественных и искусственных кристаллических полупроводников (галена, цинкита, халькопирита и т. д.).

Такой детектор состоял из кристалла полупроводника, впаянного в чашечку-держатель, и стальной или вольфрамовой пружинки с заостренным концом (рис. 1). Положение острия на кристалле находили опытным путем, добиваясь наибольшей громкости передачи-радиостанции.

Рис. 1. Полупроводниковый диод — детектор.

В 1922 г. сотрудник Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосев обнаружил замечательное явление: кристаллический детектор, оказывается, может генерировать и усиливать электрические колебания.

Это было настоящей сенсацией, но недостаточность научных познаний, отсутствие нужного экспериментального оборудования не позволили в то время глубоко исследовать суть процессов, происходящих в полупроводнике, и создать полупроводниковые приборы, способные конкурировать с электронной лампой.

Полупроводниковый диод

Полупроводниковые диоды обозначают символом, сохранившимся в общих чертах со времен первых радиоприемников (рис. 2,6).

Рис. 2. Обозначение и структура полупроводникового диода.

Вершина треугольника в этом символе указывает направление наибольшей проводимости (треугольник символизирует анод диода, а короткая черточка, перпендикулярная линиям-выводам,— его катод).

Этим же символом обозначают полупроводниковые выпрямители, состоящие, например, из нескольких последовательно, параллельно или смешанно соединенных диодов (выпрямительные столбы и т. п.).

Диодные мосты

Для питания радиоаппаратуры часто используют мостовые выпрямители. Начертание тажой схемы соединения диодов (квадрат, стороны которого образованы символами диодов) давно уже стало общепринятым, поэтому для обозначения таких выпрямителей стали иополикшать упрощенный символ — квадрат с символом одного диода внутри (рис. 3).

Рис. 3. Обозначение диодного моста.

В зависимости от значения выпрямленного напряжения каждое плечо моста может состоять из одного, двух и более диодов. Полярность выпрямленного напряжения на схемах не указивают так как ее однозначно определяет аимвол диода внутри квадрата.

Мосты конструктивно объединенные в одном корпусе, изображают отдельно показивая принадлежность к одному изделию в позиционном обозначены. Рядом с позиционным обозначением диодов, как и всех других полупроводниковых приборов, как правило, указывают их тип.

На основе символа диода построены условные обозначения полупроводниковых диодов с особыми свойствами. Для получения нужного символа используют специальные знаки, изВбражаемые либо на самом базовом символе, либо в непосредственной близости от него, а чтобы акцентировать внимание на некоторых из них, базовый символ помещают в круг — условное обозначение корпуса полупроводникового прибора.

Туннельные диоды

Знаком, напоминающим прямую скобку, обозначают катод туннельных диодов, (рис. 4,а). Их изготовляют из полупроводниковых материалов с очень большим содержанием примеси, в результате чего полупроводник превращается в полуметалл. Благодаря необычной форме вольт-амперной характеристики (на ней имеется участок отрицательного сопротивления) туннельные диоды используют для усиления и генерирования электрических сигналов и в переключающих устройствах. Важным достоинством этих диодов является то, что они могут работать на очень высоких частотах.

Рис. 4. Тунельный диод и его обозначение.

Разновидность туннельных диодов — обращенные диоды, у которых при малом напряжении на р-п переходе проводимость в обратном направлении больше, чем в прямом.

Используют такие диоды в обратном включении. В условном обозначении обращенного диода черточку-катод изображают с двумя штрихами, касающимися ее своей’серединой (рис. 4,6).

Стабилитроны

Прочное место в источниках питания, особенно низковольтных, завоевали полупроводниковые стабилитроны, работающие также на обратной ветви вольт-амперной характеристики.

Это плоскостные кремниевые диоды, изготовленные по особой технологии. При включении их в обратном направлении и определенном напряжении -на переходе последний «пробивается», и в дальнейшем, несмотря на увеличение тока через- переход напряжение на нем остался почти неизменным.

Рис. 5. Стабилитрон и его обозначение на схемах.

Благодари этому свойству стабилитроны широко применяют в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов, а также источников образцовых напряжений в стабилизаторах на транзисторах.

Для получения малых образцовых напряжений стабилитроны включают в прямом направлении, при этом напряжение стабилизации одного стабилитрона равно 0,7. 0,8 В. Такие же результаты получаются при включении в прямом направлении обычных кремниевых диодов.

Для стабилизации низких напряжений разработаны и широко применяются специальные полупроводниковые диоды — стабисторы. Отличие их от стабилитронов в том, что они работают на прямой ветви вольт-амперной характеристики, т. е. при включении в прямом (проводящем) направлении.

Чтобы показать на схеме стабилитрон, черточку-катод базового символа дополняют коротким штрихом, направленным в сторону символа анода (рис. 5,а). Следует отметить, что расположение штриха относительно символа анода должно быть неизменным независимо от положения условного обозначения стабилитрона на схеме.

Это в полной мере относится и к символу двух-анодного (двустороннего) стабилитрона (рис. 5,6), который можно включать в электрическую цепь в любом направлении (по сути, это два встречно включенных одинаковых стабилитрона).

Варикапы

Электронно-дырочный переход, к которому приложено обратное напряжение, обладает свойствами конденсатора. При этом роль диэлектрика играет сам р-п переход, в котором свободных носителей зарядов мало, а роль обкладок — прилежащие слои полупроводника с электрическими зарядами разного -знака — электронами и дырками. Изменяя напряжение, приложенное к р-п переходу, можно изменять его толщину, а следовательно, и емкость между слоями полупроводника.

Рис. 6. Варикапы и их обозначение на принципиальных схемах.

Это явление использовано в специальных полупроводниковых приборах — варикапах [от английских слов vari(able) — переменный и cap(acitor) — конденсатор]. Варикапы широко применяют для настройки колебательных контуров, в устройствах автоматической подстройки частоты, а также в качестве частотных модуляторов в различных генераторах.

Условное графическое обозначение варикапа (см. рис. 6,а), наглядно отражает их суть: дне параллельные черточки воспринимаются как символ конденсаторе. Кик и конденсаторы переменной емкости, варикапы часто изготовляют и виде блоков (их называют матрицами) с общим катодом и раздельными анодами. Для примера на рис. 6,6 показано обозначение матрицы из двух варикапов, а на рис. 6,в — из трех.

Тиристоры

На основе базового символа диода построены и условные обозначения тиристоров (от греческого thyra — дверь и английского (resi)stor — резистор). Это диоды, представляющие собой чередующиеся слои кремния с электропроводностью типов р и п. Таких слоев в тиристоре четыре, т. е. он имеет три р-п перехода (структура р-п-р-п).

Тиристоры нашли широкое применение в различных регуляторах переменного напряжения, в релаксационных генераторах, коммутирующих устройствах и т. д.

Рис. 7. Тиристор и его обозначение на принципиальных схемах.

Тиристоры с выводами только от крайних слоев структуры называют динисторимн и обозначают символом диода, перечеркнутым отрезком линии, паралельной черточке-катоду (рис 7,а). Такой же прием использован и при построении обозначения симметричного динистора (рис. 7, б), проводящего ток (после включения) в обоих направлениях.

Тиристоры с дополнительным (третьим) выводом (от одного из внутрених слоен структуры) называют тринисторами. Управление по катоду в обозначении этих приборов показывают ломаной линией, присоединенной к символу катода (рис. 7,в), по аноду — линией, продолжающей одну из сторон треугольника, символизирующего анод (рис. 7,г).

Условное обозначение симметричного (двунаправленного) трииистора получают из символа симметричного динистора добавлением третьего вывода (рис. 7,(5).

Фотодиоды

Основной частью фотодиода является переход, работающий при обратном смещении. В его корпусе имеется окошко, через которое освещается кристалл полупроводника. В отсутствие света ток через р-п переход очень мал — не превышает обратного тока обычного диода.

Рис. 8. Фотодиоды и их изображение на схемах.

При освещении кристалла обратное сопротивление перехода резко падает, ток через него растет. Чтобы показать такой полупроводниковый диод на схеме, базовый символ диода помещают в кружок, а рядом с ним (слева сверху, независимо от положения символа) изображают знак фотоэлектрического эффекта — две наклонные параллельные стрелки, направленные в сторону символа (рис. 8,а).

Подобным образом нетрудно построить и условнбе обозначение любого другого полупроводникового прибора, изменяющего свои свойства под действием оптического излучения. В качестве примера на рис. 8,6 показано обозначение фотодинистора.

Светодиоды и светодиодные индикаторы

Полупроводниковые диоды, излучающие свет при прохождении тока через р-n переход, называют светодио-дами. Включают такие диоды в прямом направлении. Условное графическое обозначение светодиода похоже на символ фотодиода и отличается от него тем, что стрелки, обозначающие оптическое излучение, помещены справа от кружка и направлены в противоположную сторону (рис. 9).

Рис. 9. Светодиоды и их изображение на схемах.

Для отображения цифр, букв и других знаков в низковольтной аппаратуре часто применяют светодиодные знаковые индикаторы, представляющие собой наборы светоизлучающих кристаллов, расположенных определенным образом и залитых прозрачной пластмассой.

Условных обозначений для подобных изделий стандарты ЕСКД не предусматривают, но на практике часто используют символы, подобные показанному на рис. 10 (символ семисегментного индикатора для отображения цифр и запятой).

Рис. 10. Обозначение светодиодных сегментных индикаторов.

Как видно, такое графическое обозначение наглядно отражает реальное расположение светоизлучающих ‘элементов (сегментов) в индикаторе, хотя и не лишено недостатка: оно не несет информации о полярности включения выводов индикатора в электрическую цепь (индикаторы выпускают как с общим для всех сегментов выводом анода, так и с общим выводом катода).

Однако особых затруднений это обычно не вызывает, поскольку подключение общего вывода индикатора (как, впрочем, и микросхем) оговаривают на схеме.

Оптроны

Светоизлучающие кристаллы широко используют в оптронах — специальных приборах, применяемых для связи отдельных частей электронных устройств в тех случаях, когда необходима их гальваническая развязка. На схемах оптроны изображают, как показано на рис. 11.

Оптическую связь излучателя света (светодиода) с фотоприемником показывают двумя параллельными стрелками, перпендикулярными линиям-выводам оптрона. Фотоприемником в оптроне могут быть не только фотодиод (рис. 11,а), но и фоторезистор (рис. 11,6), фотодинистор (рис. 11,в) и т. д. Взаимная ориентация символов излучателя и фотоприемника не регламентируется.

Рис. 11. Обозначение оптопар (оптронов).

При необходимости составные части оптрона допускается изображать раздельно, но в этом случае знак оптической связи следует заменить знаками оптического излучения и фотоэффекта, а принадлежность частей к оптрону показать в позиционном обозначении (рис. 11,г).

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

Полупроводниковые приборы применялись в радиотехнике еще до изобретения электронных ламп. Изобретатель радио А. С. Попов использовал для обнаружения электромагнитных волн вначале когерер (стеклянную трубку с металличеокими опилками), а затем контакт стальной иглы с угольным электродом.

Это был первый полупроводниковый диод — детектор. Позже были созданы детекторы с использованием естественных и искусственных кристаллических полупроводников (галена, цинкита, халькопирита и т. д.).

Такой детектор состоял из кристалла полупроводника, впаянного в чашечку-держатель, и стальной или вольфрамовой пружинки с заостренным концом (рис. 1). Положение острия на кристалле находили опытным путем, добиваясь наибольшей громкости передачи-радиостанции.

Рис. 1. Полупроводниковый диод — детектор.

В 1922 г. сотрудник Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосев обнаружил замечательное явление: кристаллический детектор, оказывается, может генерировать и усиливать электрические колебания.

Это было настоящей сенсацией, но недостаточность научных познаний, отсутствие нужного экспериментального оборудования не позволили в то время глубоко исследовать суть процессов, происходящих в полупроводнике, и создать полупроводниковые приборы, способные конкурировать с электронной лампой.

Полупроводниковый диод

Полупроводниковые диоды обозначают символом, сохранившимся в общих чертах со времен первых радиоприемников (рис. 2,6).

Рис. 2. Обозначение и структура полупроводникового диода.

Вершина треугольника в этом символе указывает направление наибольшей проводимости (треугольник символизирует анод диода, а короткая черточка, перпендикулярная линиям-выводам,— его катод).

Этим же символом обозначают полупроводниковые выпрямители, состоящие, например, из нескольких последовательно, параллельно или смешанно соединенных диодов (выпрямительные столбы и т. п.).

Диодные мосты

Для питания радиоаппаратуры часто используют мостовые выпрямители. Начертание тажой схемы соединения диодов (квадрат, стороны которого образованы символами диодов) давно уже стало общепринятым, поэтому для обозначения таких выпрямителей стали иополикшать упрощенный символ — квадрат с символом одного диода внутри (рис. 3).

Рис. 3. Обозначение диодного моста.

В зависимости от значения выпрямленного напряжения каждое плечо моста может состоять из одного, двух и более диодов. Полярность выпрямленного напряжения на схемах не указивают так как ее однозначно определяет аимвол диода внутри квадрата.

Мосты конструктивно объединенные в одном корпусе, изображают отдельно показивая принадлежность к одному изделию в позиционном обозначены. Рядом с позиционным обозначением диодов, как и всех других полупроводниковых приборов, как правило, указывают их тип.

На основе символа диода построены условные обозначения полупроводниковых диодов с особыми свойствами. Для получения нужного символа используют специальные знаки, изВбражаемые либо на самом базовом символе, либо в непосредственной близости от него, а чтобы акцентировать внимание на некоторых из них, базовый символ помещают в круг — условное обозначение корпуса полупроводникового прибора.

Туннельные диоды

Знаком, напоминающим прямую скобку, обозначают катод туннельных диодов, (рис. 4,а). Их изготовляют из полупроводниковых материалов с очень большим содержанием примеси, в результате чего полупроводник превращается в полуметалл. Благодаря необычной форме вольт-амперной характеристики (на ней имеется участок отрицательного сопротивления) туннельные диоды используют для усиления и генерирования электрических сигналов и в переключающих устройствах. Важным достоинством этих диодов является то, что они могут работать на очень высоких частотах.

Рис. 4. Тунельный диод и его обозначение.

Разновидность туннельных диодов — обращенные диоды, у которых при малом напряжении на р-п переходе проводимость в обратном направлении больше, чем в прямом.

Используют такие диоды в обратном включении. В условном обозначении обращенного диода черточку-катод изображают с двумя штрихами, касающимися ее своей’серединой (рис. 4,6).

Стабилитроны

Прочное место в источниках питания, особенно низковольтных, завоевали полупроводниковые стабилитроны, работающие также на обратной ветви вольт-амперной характеристики.

Это плоскостные кремниевые диоды, изготовленные по особой технологии. При включении их в обратном направлении и определенном напряжении -на переходе последний «пробивается», и в дальнейшем, несмотря на увеличение тока через- переход напряжение на нем остался почти неизменным.

Рис. 5. Стабилитрон и его обозначение на схемах.

Благодари этому свойству стабилитроны широко применяют в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов, а также источников образцовых напряжений в стабилизаторах на транзисторах.

Для получения малых образцовых напряжений стабилитроны включают в прямом направлении, при этом напряжение стабилизации одного стабилитрона равно 0,7. 0,8 В. Такие же результаты получаются при включении в прямом направлении обычных кремниевых диодов.

Для стабилизации низких напряжений разработаны и широко применяются специальные полупроводниковые диоды — стабисторы. Отличие их от стабилитронов в том, что они работают на прямой ветви вольт-амперной характеристики, т. е. при включении в прямом (проводящем) направлении.

Чтобы показать на схеме стабилитрон, черточку-катод базового символа дополняют коротким штрихом, направленным в сторону символа анода (рис. 5,а). Следует отметить, что расположение штриха относительно символа анода должно быть неизменным независимо от положения условного обозначения стабилитрона на схеме.

Это в полной мере относится и к символу двух-анодного (двустороннего) стабилитрона (рис. 5,6), который можно включать в электрическую цепь в любом направлении (по сути, это два встречно включенных одинаковых стабилитрона).

Варикапы

Электронно-дырочный переход, к которому приложено обратное напряжение, обладает свойствами конденсатора. При этом роль диэлектрика играет сам р-п переход, в котором свободных носителей зарядов мало, а роль обкладок — прилежащие слои полупроводника с электрическими зарядами разного -знака — электронами и дырками. Изменяя напряжение, приложенное к р-п переходу, можно изменять его толщину, а следовательно, и емкость между слоями полупроводника.

Рис. 6. Варикапы и их обозначение на принципиальных схемах.

Это явление использовано в специальных полупроводниковых приборах — варикапах [от английских слов vari(able) — переменный и cap(acitor) — конденсатор]. Варикапы широко применяют для настройки колебательных контуров, в устройствах автоматической подстройки частоты, а также в качестве частотных модуляторов в различных генераторах.

Условное графическое обозначение варикапа (см. рис. 6,а), наглядно отражает их суть: дне параллельные черточки воспринимаются как символ конденсаторе. Кик и конденсаторы переменной емкости, варикапы часто изготовляют и виде блоков (их называют матрицами) с общим катодом и раздельными анодами. Для примера на рис. 6,6 показано обозначение матрицы из двух варикапов, а на рис. 6,в — из трех.

Тиристоры

На основе базового символа диода построены и условные обозначения тиристоров (от греческого thyra — дверь и английского (resi)stor — резистор). Это диоды, представляющие собой чередующиеся слои кремния с электропроводностью типов р и п. Таких слоев в тиристоре четыре, т. е. он имеет три р-п перехода (структура р-п-р-п).

Тиристоры нашли широкое применение в различных регуляторах переменного напряжения, в релаксационных генераторах, коммутирующих устройствах и т. д.

Рис. 7. Тиристор и его обозначение на принципиальных схемах.

Тиристоры с выводами только от крайних слоев структуры называют динисторимн и обозначают символом диода, перечеркнутым отрезком линии, паралельной черточке-катоду (рис 7,а). Такой же прием использован и при построении обозначения симметричного динистора (рис. 7, б), проводящего ток (после включения) в обоих направлениях.

Тиристоры с дополнительным (третьим) выводом (от одного из внутрених слоен структуры) называют тринисторами. Управление по катоду в обозначении этих приборов показывают ломаной линией, присоединенной к символу катода (рис. 7,в), по аноду — линией, продолжающей одну из сторон треугольника, символизирующего анод (рис. 7,г).

Условное обозначение симметричного (двунаправленного) трииистора получают из символа симметричного динистора добавлением третьего вывода (рис. 7,(5).

Фотодиоды

Основной частью фотодиода является переход, работающий при обратном смещении. В его корпусе имеется окошко, через которое освещается кристалл полупроводника. В отсутствие света ток через р-п переход очень мал — не превышает обратного тока обычного диода.

Рис. 8. Фотодиоды и их изображение на схемах.

При освещении кристалла обратное сопротивление перехода резко падает, ток через него растет. Чтобы показать такой полупроводниковый диод на схеме, базовый символ диода помещают в кружок, а рядом с ним (слева сверху, независимо от положения символа) изображают знак фотоэлектрического эффекта — две наклонные параллельные стрелки, направленные в сторону символа (рис. 8,а).

Подобным образом нетрудно построить и условнбе обозначение любого другого полупроводникового прибора, изменяющего свои свойства под действием оптического излучения. В качестве примера на рис. 8,6 показано обозначение фотодинистора.

Светодиоды и светодиодные индикаторы

Полупроводниковые диоды, излучающие свет при прохождении тока через р-n переход, называют светодио-дами. Включают такие диоды в прямом направлении. Условное графическое обозначение светодиода похоже на символ фотодиода и отличается от него тем, что стрелки, обозначающие оптическое излучение, помещены справа от кружка и направлены в противоположную сторону (рис. 9).

Рис. 9. Светодиоды и их изображение на схемах.

Для отображения цифр, букв и других знаков в низковольтной аппаратуре часто применяют светодиодные знаковые индикаторы, представляющие собой наборы светоизлучающих кристаллов, расположенных определенным образом и залитых прозрачной пластмассой.

Условных обозначений для подобных изделий стандарты ЕСКД не предусматривают, но на практике часто используют символы, подобные показанному на рис. 10 (символ семисегментного индикатора для отображения цифр и запятой).

Рис. 10. Обозначение светодиодных сегментных индикаторов.

Как видно, такое графическое обозначение наглядно отражает реальное расположение светоизлучающих ‘элементов (сегментов) в индикаторе, хотя и не лишено недостатка: оно не несет информации о полярности включения выводов индикатора в электрическую цепь (индикаторы выпускают как с общим для всех сегментов выводом анода, так и с общим выводом катода).

Однако особых затруднений это обычно не вызывает, поскольку подключение общего вывода индикатора (как, впрочем, и микросхем) оговаривают на схеме.

Оптроны

Светоизлучающие кристаллы широко используют в оптронах — специальных приборах, применяемых для связи отдельных частей электронных устройств в тех случаях, когда необходима их гальваническая развязка. На схемах оптроны изображают, как показано на рис. 11.

Оптическую связь излучателя света (светодиода) с фотоприемником показывают двумя параллельными стрелками, перпендикулярными линиям-выводам оптрона. Фотоприемником в оптроне могут быть не только фотодиод (рис. 11,а), но и фоторезистор (рис. 11,6), фотодинистор (рис. 11,в) и т. д. Взаимная ориентация символов излучателя и фотоприемника не регламентируется.

Рис. 11. Обозначение оптопар (оптронов).

При необходимости составные части оптрона допускается изображать раздельно, но в этом случае знак оптической связи следует заменить знаками оптического излучения и фотоэффекта, а принадлежность частей к оптрону показать в позиционном обозначении (рис. 11,г).

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

В этом посте мы попытаемся понять, что такое тиристор, как он работает, его характеристики, режимам работы, применения, преимущества и недостатки.

Тиристор в основном представляет собой двухпозиционный переключатель для управления выходной мощностью электрической цепи путем включения и выключения цепи нагрузки в определенные промежутки времени.

Что такое тиристор

Тиристор представляет собой однонаправленное полупроводниковое твердотельное устройство с четырьмя слоями чередующегося материала P и N-типа. Он состоит из трех электродов: анода, катода и затвора. Анод — это положительный конец, а катод — это отрицательный конец.

Вход контролируют поток тока между анодом и катодом. Он используется в электронных устройствах и оборудовании для контроля электроэнергии или тока. Он действует как выпрямитель и может передавать ток только в одном направлении.

Первый тиристор был выпущен в 1956 году. Самым распространенным типом тиристоров является кремниевый управляемый выпрямитель (SCR).

Купить тиристор на Алиэкспресс вы можете нажав на картинку ниже:

Как работает тиристор

Тиристор действует как диод. Он состоит из двух слоев полупроводников, а именно p-типа и n-типа, расположенных между собой для образования соединения. Анод соединен с внешним p-слоем, катод с внешним n-слоем и затвором с внутренним p-слоем. Он имеет 3 соединения, а именно J1, J2, J3.

Когда анод имеет положительный потенциал относительно катода, на затвор не подается напряжение. Соединения J1, J3 смещены в прямом направлении, а J2 — в обратном. Так что никакой проводимости здесь не происходит.

Теперь, когда положительный потенциал увеличивается за пределами напряжения пробоя, происходит пробой соединения J2, и он начинает проводить ток. Как только происходит пробой, он продолжает проводить независимо от напряжения на затворе, пока потенциал на аноде не будет удален или ток через устройство не станет меньше, чем ток удержания.

Теперь, когда положительный потенциал приложен к клемме затвора по отношению к катоду, происходит пробой соединения J2. Чтобы быстро включить тиристор, необходимо выбрать соответствующее значение потенциала.

Вход действует как управляющий электрод. Когда небольшое напряжение, известное как импульс затвора, подается на его затвор, устройство переключается в состояние проводимости. Это продолжается до тех пор, пока напряжение на устройстве не изменится или не будет снято.

Ток запуска затвора изменяется обратно пропорционально напряжению затвора, и для его запуска требуется минимальный заряд затвора. Таким образом, переключением тиристоров можно управлять через его импульс затвора.

Двухтранзисторная аналогия тиристора

Ток коллектора от NPN-транзистора подается непосредственно на базу PNP-транзистора, а ток коллектора PNP-транзистора подается на базу NPN-транзистора. Эти соединенные транзисторы полагаются друг на друга для проводимости.

Таким образом, для проведения одного из транзисторов требуется базовый ток. Когда анодный вывод тиристора является отрицательным по отношению к катоду, NP-переход становится смещенным вперед, а PN-переход становится обратным смещением.

Два транзисторных аналога тиристора

Здесь поток обратного тока блокируется до тех пор, пока не будет приложено напряжение пробоя. После пробивного напряжения оно начинает проводить без подачи сигнала затвора. Это одна из отрицательных характеристик тиристоров, так как она запускает проводимость при обратном разрыве напряжения.

Когда анодный вывод сделан положительным по отношению к катоду, внешние переходы смещены в прямом направлении, а центральный переход NP смещен в обратном направлении и блокирует прямой ток. Таким образом, чтобы вызвать его в проводимости, положительный ток прикладывается к базе транзисторов.

Два транзистора соединены в регенеративном контуре, и это заставляет транзистор проводить насыщение. Таким образом, можно сказать, что тиристоры блокируют ток как в направлении источника переменного тока в выключенном состоянии, так и могут включаться путем приложения положительного тока к базе транзистора.

Характеристики Тиристора

Тиристоры могут иметь прямое или обратное смещение. Посмотрим, как это работает в обоих направлениях.

Тиристоры в состоянии смещения вперед

Когда анод становится положительным, PN-соединения на концах смещены вперед, а центральное соединение (NP) становится смещенным назад. Он будет оставаться в заблокированном (ВЫКЛ) режиме (также известном как этап прямой блокировки) до тех пор, пока он не будет вызван импульсом тока затвора или приложенное напряжение не достигнет напряжения прямого отключения.

Запуск по импульсу тока затвора Когда он запускается импульсом тока затвора, он начинает проводить и будет действовать как переключатель замыкания. Тиристоры остаются во включенном состоянии, то есть остаются в заблокированном состоянии. Здесь вход теряет контроль, чтобы выключить устройство.

Запуск по напряжению прямого отключения — Когда подается прямое напряжение, ток утечки начинает протекать через блокировку (J2) в среднем соединении тиристоров. Когда напряжение превышает прямое отключение перенапряжения или критического предела, то J2 выходит из строя и достигает состояния ON.

Когда ток затвора (Ig) увеличивается, он уменьшает площадь блокировки и, таким образом, уменьшается прямое отключающее напряжение. Он включится, когда будет поддерживаться минимальный ток, называемый запирающим током.

Когда ток затвора Ig = 0 и ток анода падают ниже определенного значения, называемого удерживающим током, во время состояния ВКЛ, он снова достигает своего состояния прямой блокировки.

Тиристоры в обратном смещенном состоянии

Если анод является отрицательным по отношению к катоду, то есть с приложением обратного напряжения, оба PN-перехода на конце, то есть J1 и J3, становятся смещенными в обратном направлении, и центральное соединение J2 становится смещенным в прямом направлении. Через него протекает только небольшой ток утечки. Это режим блокировки обратного напряжения или выключенное состояние тиристора.

Когда обратное напряжение увеличивается еще больше, то при определенном напряжении происходит лавинный пробой J1 и J2, и он начинает проводить в обратном направлении. Максимальное обратное напряжение, при котором тиристор начинает проводить ток, называется обратным напряжением пробоя.

  • Тиристор блокирует напряжение как в прямом, так и в обратном направлении, и, таким образом, образуется симметричная блокировка.
  • Тиристор включается при приложении положительного тока затвора и выключается, когда напряжение на аноде падает до нуля.
  • Небольшой ток от затвора к катоду может запустить тиристор, изменив его с разомкнутой цепи на короткое замыкание.

Режимы работы тиристора

Тиристор имеет три режима работы:

  • Блокировка вперед
  • Обратная блокировка
  • Прямая проводимость
Блокировка вперед

В этом состоянии или режиме прямая проводимость тока блокируется. Верхний диод и нижний диод смещены в прямом направлении, а соединение в центре — в обратном направлении. Таким образом, тиристор не включается, поскольку затвор не срабатывает, и через него не протекает ток.

Обратная блокировка

В этом режиме соединение анода и катода меняется на обратное, и через него по-прежнему не протекает ток. Тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, и он блокирует в обратном направлении, поэтому поток тока блокируется.

Прямая проводимость

При подаче тока на затвор срабатывает тиристор, и он начинает проводить ток. Он остается включенным до тех пор, пока прямой ток не упадет ниже порогового значения, и этого можно достичь, отключив цепь.

Типы тиристоров

Основываясь на возможностях включения и выключения и физической структуре, тиристоры классифицируются как:

  • Тиристоры с силиконовым управлением (SCR)
  • Тиристор отключения эмиттера (ETO)
  • Тиристоры с быстрым переключением (SCR)
  • Светоактивированные кремниевые выпрямители (LASCR)
  • Ворота отключают тиристоры (GTO)
  • Тиристоры с обратной проводимостью (RCT)
  • Тиристоры с управлением FET (FET-CTH)
  • MOS-контролируемый тиристор (MTO)
  • Двунаправленные фазово-управляемые тиристоры (BCT)

Применение тиристора

Тиристор используется в различных применениях, таких как:

  • В основном используется в двигателях с переменной скоростью.
  • Используется для управления электроприводом высокой мощности.
  • Используется в основном в двигателях переменного тока, светильниках, сварочных аппаратах и ​​т. Д.
  • Используется в ограничителе тока короткого замыкания и выключателе.
  • Быстрая скорость переключения и низкая проводимость возможны в тиристоре ETO.
  • Используется в качестве диммеров на телевидении, в кинотеатрах.
  • Используется в фотографии для вспышек.
  • Может использоваться в охранной сигнализации.
  • Используется в регулировании скорости вращения электрического вентилятора.
  • Используется в автомобильных зажиганиях.

Преимущества тиристора

Преимущества тиристора включают в себя:

  • Бюджетный.
  • Может быть защищен с помощью предохранителя.
  • Может обрабатывать большое напряжение / ток.
  • Способен контролировать мощность переменного тока.
  • Очень легко контролировать.
  • Легко включить.
  • Тиристор GTO или Gate Turnoff обладает высокой эффективностью.
  • Занимает меньше времени на работу.
  • Тиристорные выключатели могут работать с большой частотой.
  • Требует меньше места по сравнению с механическими переключателями.
  • Может использоваться для надежных операций.
  • Стоимость обслуживания тиристора очень меньше.
  • Очень прост в использовании для сложного управления.
  • Грузоподъемность очень хорошая.
  • Может использоваться в качестве генератора в цифровых цепях.
  • Может быть подключен параллельно и последовательно для обеспечения электронного управления на высоких уровнях мощности.
  • Тиристоры проводят ток только в одном направлении.
  • Он может использоваться как защитное устройство, как предохранитель в линии электропередачи.

Недостатки тиристора

К недостаткам тиристора можно отнести:

  • Не может использоваться для более высоких частот.
  • В цепи переменного тока тиристор должен быть включен на каждом цикле.
  • SCR требуется время для включения и выключения. Это вызывает задержку или повреждение в нагрузке.
  • Он может остановить двигатель при подключении, но не может удерживать его в неподвижном состоянии.
  • Скорость отклика тиристора очень низкая.
  • Не часто используется в цепях постоянного тока, так как тиристор нельзя отключить, просто сняв привод затвора.
  • Низкая эффективность.
  • Ток фиксации и удержания больше в тиристоре GTO.
  • Возможность обратной блокировки напряжения меньше возможности прямой блокировки.
  • Надежность тиристора TRIAC меньше, чем SCR.
  • TRIAC имеют более низкий рейтинг dv / dt по сравнению с SCR.

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

Условное обозначение тиристора – Telegraph

Условное обозначение тиристора

Скачать файл — Условное обозначение тиристора

По способу включения тиристоры делятся на незапираемые выключение обеспечивается только уменьшением тока до величины, меньшей удерживающего тока, либо отключением анодного напряжения и запираемые выключение возможно по входной управляющей цепи. По способу управления существуют: Первые управляются внешним электрическим сигналом по управляющему электроду. Фототиристор управляется внешним оптическим сигналом, а оптотиристор — внутренним оптическим сигналом излучатель — светодиод и фототиристор составляют единую конструкцию. Приведенная классификация указывает, что управление тиристором можно выполнять не только по катодному p-n переходу, но и по анодному. Действительно, наличие внутренней ПОС не делает разницы между тем, какой из эмиттеров будет усиливать инжекцию носителей при подаче управляющего сигнала. Причем, как уже отмечалось при выводе уравнения ВАХ, наличие управляющего тока необходимо только до момента переключения тиристора в открытое состояние, а затем он уже не нужен. То есть, управляющий сигнал может быть в форме кратковременного импульса. Обычные тиристоры, рассмотренные здесь, относятся к незапираемым, то есть перевести их из открытого состояния в закрытое можно либо снижением тока ниже I уд , либо выключением анодного напряжения, Но разработаны и широко применяются запираемые тиристоры, которые выключаются подачей на управляющий электрод импульса напряжения обратной полярности. Весьма полезны для многих практических задач симметричные тиристоры симисторы, триаки , которые имеют одинаковый вид ВАХ при подаче на них как прямого, так и обратного напряжения рис. О применении тиристоров в качестве электронных ключей упоминалось во введении. Такие ключи находят очень широкое применение во многих практических схемах. Например, управляемые выпрямители с возможностью регулирования тока через нагрузку рис. Если на анод тиристора подать переменное напряжение, то тиристор будет выполнять еще и функцию выпрямления переменного напряжения, то есть ток через тиристор и нагрузку R A сможет протекать только в положительные полупериоды, и по форме будет представлять последовательность импульсов. В каждом таком импульсе тиристор откроется только в момент времени t 1 , рис. В этот момент тиристор открывается, напряжение на нем резко падает, а ток через тиристор и нагрузку возрастает скачком. В конце импульса напряжение на тиристоре становится равным нулю и тиристор выключается. Изменением напряжения на управляющем электроде можно изменять ток управления и тем самым, момент включения тиристора и длительность импульса тока. А от этого будет зависеть среднее значение за период тока в нагрузке и мощности. Второй пример — это генератор пилообразного напряжения рис. В этой схеме конденсатор сравнительно медленно заряжается через резистор R от источника внешнего напряжения Е2. Пока напряжение на конденсаторе U C меньше напряжения включения тиристор закрыт. В конце разряда конденсатора ток через тиристор снижается до удерживающего тока, после чего тиристор запирается и снова начинается цикл заряда конденсатора. Из курса теоретической электротехники известно, что напряжение на конденсаторе, включенном в цепь постоянной ЭДС, нарастает по закону: Скорость разряда будет зависеть от постоянной времени разряда t р. Таким образом, выбором сопротивлений R и R Н можно регулировать скорость нарастания и спада напряжения на конденсаторе. В цепь управления обычно тоже включают ограничительный резистор. Если зафиксирована величина U вкл , то период пилообразного напряжения можно изменять регулировкой сопротивлений R и R Н. При заданных величинах R и R Н период можно изменять изменением величины U вкл. Маркировка динисторов начинается с букв КН кремниевый, неуправляемый , после чего следуют три цифры и буква, которые кодируют эксплуатационные параметры динистора. Маркировка тринисторов содержит первыми буквы КУ кремниевый, управляемый , за которыми следуют три цифры и буквенный индекс, обозначающие определенный набор параметров. В этой системе в обозначении тринисторов используется первой буква Т — тиристор. Далее может быть или не быть вторая буква, обозначающая: ТП — тиристор, проводящий в обратном направлении; ТД — тиристор-диод; ТЛ — лавинный тиристор; ТС — симметричный тиристор симистор, триак ; ТФ — фототиристор; ТО — оптотиристор. После этих букв следует набор цифр, обозначающих эксплуатационные параметры тиристора. Для тринисторов к числу основных параметров добавляются еще параметры цепи управления: Важными параметрами тиристоров являются также время включения t вкл , время выключения t выкл. Время включения тиристоров составляет обычно единицы микросекунд, а время выключения — десятки микросекунд. Это связано с тем, что для рассасывания избыточного заряда, накопленного базовыми областями, которое происходит путем рекомбинации, требуется определенное время. Поэтому тиристоры могут работать только в низкочастотном диапазоне. Верхняя граничная частота этого диапазона указывается в справочниках и обычно составляет единицы килогерц. Работа выполняется на лабораторном стенде, включающем в себя лабораторный и базовый модули, в состав которых входят встроенные источники питания, цифровые измерительные приборы, генераторы импульсов и переменного низкочастотного напряжения, монтажное поле, функциональные элементы. Соотношение между постоянными заряда и разряда конденсатора , а период следования импульсов. Результаты измерений занести в табл. Данные занести в табл. Исследовать работу тиристора в схеме управляемого выпрямителя рис. Зарисовать осциллограммы тока и напряжения U A. Значения сопротивлений R У и R А взять по 1кОм. Исследовать работу генератора пилообразного напряжения рис. Величины сопротивлений резисторов и емкость конденсатора подобрать в соответствии с результатами расчета в разделе 4. Зарисовать осциллограммы напряжения на конденсаторе при 2…3 значениях тока управления и 2…3 значениях напряжения на выходе источника Е2. При измерении передаточной характеристики п. Затем, плавно увеличивая напряжение источника Е1, следить за изменением тока управления. Особенно внимательно нужно проводить измерения, когда напряжение U А начнет заметно изменяться. Миллиамперметр mА2 установить на предел измерений mА. Зафиксировать значения и ;. Величина тока не должна превышать предельно допустимой;. При исследовании работы тиристора в схеме управляемого выпрямителя п. Записать значение I У для каждой осциллограммы. Если тиристор открылся напряжение на нём упало до 1,5…0,8В , а генерация не возникла , уменьшить ток управления до запирания тиристора , повысить напряжение на аноде источником Е2 на 1,5…2 В и повторить снова запуск генерации увеличением тока управления. Для каждой осциллограммы записать значения тока управления и напряжений на тиристоре и на выходе источника питания Е2. Объяснить характер наблюдаемых изменений в осциллограммах. Нарисуйте структуру динистора, укажите полярность включения источника питания и объясните процессы, происходящие в тиристоре на различных участках ВАХ. Какова роль управляющего электрода в тиристоре? Как будет выглядеть управляющая характеристика и почему? Объясните вид осциллограмм тока и напряжения при работе тиристора в схеме управляемого выпрямителя. C Главные закономерности и основные условные проблемы развития медицины I. Условные предложения в английском языке вводятся союзами: Бессоюзные условные предложения VIII. Сигналы, применяемые для обозначения поездов, локомотивов и другого железнодорожного подвижного состава Адреналин эпинефрин Эффекты и применение Аллергические пробы, их сущности, применение Асинхронный электродвигатель. Конструкция, принцип действия, классификация, обозначение двигателей серии 4А и АИ Безусловные и условные рефлексы Билет Строение, свойства, применение Билет Производство стали, ее классификация, применение Билет Астрономия Биология География Другие языки Интернет Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Механика Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Транспорт Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика Электроника.

Статьи и схемы

Горы сибири на карте

Можно ли есть сладкое

Маркировка (условные обозначения) тиристоров.

Банкротство физических лиц отзывы

Турнирная таблица английской лиги

Круассаны с сыром из готового теста

Рыбы знак зодиака женщины характеристика совместимость

Классификация, условные обозначения и применение тиристоров

Как приготовить язычки из слоеного теста

Zoeva история бренда

Ремонт рулевой рейки логан своими руками видео

Тиристоры

Работник имеет право отказаться

Интеграционные курсы в германии

Краска для одежды simplicol инструкция

Тиристор. Семистор. Силовые компоненты копиров.

Тиристор. Семистор. Силовые компоненты копиров.

К силовым полупроводниковым приборам относятся управляемые приборы, используемые в различных силовых устройствах: электроприводе, источниках пи­тания, мощных преобразовательных установках и др. Для снижения потерь эти приборы в основном работают в ключевом режиме. Основные требования, предъявляемые к силовым приборам, сводятся к следующим:

—         малые потери при коммутации;

—         большая скорость переключения из одного состояния в другое;

—         малое потребление по цепи управления;

—         большой коммутируемый ток и высокое рабочее напряжение.

Силовая электроника непрерывно развивается, и силовые приборы постоянно совершенствуются. Разработаны и выпускаются приборы на токи до 1000 А, и рабочее напряжение свыше 6кВ. Быстродействие силовых приборов таково, что они могут работать на частотах до 1 МГц. Значительно снижена мощность управ­ления силовыми ключами. Разработаны и выпускаются мощные биполярные и униполярные транзисторы. Специально для целей силовой электроники разработаны и выпускаются мощные четырехслойные приборы — тиристоры и симисторы. 

Тиристор.

В тиристоре реализован второй способ включения четырехслойной структуры. Для этого в нем имеется вывод от одной из баз эквивалентных транзи­сторов Тх или Г2. Если подать в одну из этих баз ток управления, то коэффициент передачи соответствующего транзистора увеличится и произойдет включение тиристора.

 

Рис. 1. Вольт-амперные характеристики тиристора

В зависимости от расположения управляющего электрода (УЭ) тиристоры делятся на тиристоры с катодным управлением и тиристоры с анодным управле­нием (рис. 1). Вольт-амперная харак­теристика тиристора приведена на рис. 1. Она отличается от характеристики динистора тем, что напряжение включения ре­гулируется изменением тока в цепи управляющего электрода. При увеличении тока управле­ния снижается напряжение включения. Таким образом, ти­ристор эквивалентен динистору с управляемым напряжением включения.

После включения управляю­щий электрод теряет управляю­щие свойства и, следовательно, с его помощью выключить тиристор нельзя. Основные схемы выключения тирис­тора такие же, как и для динистора.

Как динисторы, так и тиристоры подвержены самопроизвольному включению при быстром изменении напряжения на аноде. Это явление получило назва­ние «эффекта dU/dt». Оно связано с зарядом емкости перехода Сп при быстром изменении напряжения на аноде тиристора (или динистора): ic2 = C2dU/dt. Даже при небольшом напряжении на аноде тиристор может включиться при большой скорости его изменения.

Условное обозначение динисторов и тиристоров содержит информацию о материале полупроводника (буква К), обозначении типа прибора: (динистор — буква Н, тиристор — буква У), классе по мощности (1 — ток анода <0,ЗА, 2 — ток анода >0,ЗА) и порядковом номере разработки. Например, динистор КН102— кремниевый, малой мощности; тиристор КУ202 —: кремниевый, боль­шой мощности.

К основным параметрам динисторов и тиристоров относятся:

— допустимое обратное напряжение Uобр;

— напряжение в открытом состоянии Uпр при заданном прямом токе;

— допустимый прямой ток Iпр;

— времена включения tвкл и выключения tвыкл.

При включении тиристора током управления после подачи импульса тока Iytв управляющий электрод проходит некоторое время, необходимое для включения тиристора. Кривые мгновенных значений токов и напряжений в тиристоре при его включении на резистивную нагрузку приведены на рис. 2. Процесс нараста­ния тока в тиристоре начинается спустя некоторое время задержки tЗД, которое зависит от амплитуды импульса тока управления Iyt. При достаточно большом токе управления время задержки достигает долей микросекунды (от О,1 до 1…2 мкс).


Рис. 2. Переходные процессы при включении тиристора

Затем происходит нарастание тока через прибор, которое обычно называют временем лавинного на­растания. Это время существенно зависит от начального прямого на­пряжения Unp0на тиристоре и пря­мого тока Iпр через включенный тиристор. Включение тиристора обычно осуществляется импульсом тока управления.

 Для надежного включения тиристора необходимо, чтобы параметры импульса тока управления: его амплитуда и дли­тельность и, скорость нарастания dl/dt отвечали определенным тре­бованиям, которые обеспечивают включение тиристора  в  заданных условиях. Длительность импульса тока управления должна быть такой, чтобы к моменту его окончания анодный ток тиристора был больше тока удержания I аУД.
Если тиристор выключается приложением обратного напряжения Uобр, то процесс выключения можно разделить на две стадии:

 —  время восстановления обратного сопротивления Iоб.в

 —  время выключения tвых.

После окончания времени восстановления tоб.в - ток в тиристоре достигает нулевого значения, однако он не выдерживает приложения прямого напряжения. Только спустя время tвых к тирис­тору можно повторно прикладывать прямое напряжение Uпр0.

Потери в тиристоре состоят из потерь при протекании прямого тока, потерь при протекании обратного тока, коммутационных потерь и потерь в цепи управ­ления. Потери при протекании прямого и обратного токов рассчитываются так же, как в диодах. Коммутационные потери и потери в цепи управления зависят от способа включения и выключения тиристора.

 

Симистор.

Симистор — это симметричный тиристор, который предназначен для комму­тации в цепях переменного тока. Он может использоваться для создания реверсив­ных выпрямителей или регуляторов переменного тока. Структура симметричного тиристора приведена на рис. 2, а, а его схематическое обозначение на рис. 2,б. Полупроводниковая структура симистора содержит пять слоев полупроводников с различным типом проводимостей и имеет более сложную конфигурацию по сравнению с тиристором. Вольт-амперная характеристика симистора приведена на рис. 3.

Как следует из вольт-амперной характеристики симистора, прибор включает­ся в любом направлении при подаче на управляющий электрод УЭ положительно­го импульса управления. Требования к импульсу управления такие же, как и для тиристора. Основные характеристики симистора и система его обозначений такие же, как и для тиристора. Симистор можно заменить двумя встречно-параллельно включенными тиристорами с общим электродом управления. Так, например, симистор КУ208Г может коммутировать переменный ток до 10 А при напряжении до 400 В. Отпирающий ток в цепи управления не превышает 0,2 А, а время вклю­чения — не более 10 мкс.

Рис. 2. Структура симметричного тиристора (а) и его схематическое изображение (б)


Рис. 3. Вольт-амперная характеристика симистора

О тиристорах простым языком | ЭТМ для профессионалов

В современной электронике применяется множество полупроводниковых ключей для управления нагрузкой, а также в составе вторичных источников питания. Один из видов полупроводниковых ключей – это тиристоры. В сегодняшней статье мы расскажем о тиристорах простым языком.

Определение

Тиристоры – это полупроводниковые ключи с p-n-p-n-структурой с тремя или более p-n-переходами и двумя стабильными состояниями:

• «закрытое» состояние — состояние низкой проводимости. Это такое состояние, при котором ключ разомкнут и не проводит ток.

• «открытое» состояние — состояние высокой проводимости. Это такое состояние, при котором ключ замкнут и проводит ток.

Основное их применение — это управление мощной нагрузкой, с помощью слабых токов. Тиристор, как и полупроводниковый диод, проводит ток в одном направлении. Другое название тиристоров – не полностью управляемые или полууправляемые ключи. это связано с их главной особенностью – самый простой тиристор можно только открыть, подав сигнал на управляющий электрод, но закрыть его нельзя. Тиристор будет в открытом состоянии до тех пор, пока он под напряжением и через него будет протекать ток силой выше, чем ток удержания.

Ток удержания – минимальный ток, который должен протекать через тиристор, чтобы удерживать его в открытом состоянии.

Если с тиристора снять напряжение или прервать ток через него, или подать напряжение обратной полярности он перейдёт в закрытое состояние.

Существуют и такие тиристоры, которые можно закрыть с помощью управляющего электрода, они называются двухоперационными или запираемыми, чтобы закрыть такой тиристор нужно на управляющий электрод подать ток обратной полярностью. Соответственно простые тиристоры, которые нельзя закрыть таким образом называются однооперационными, они чаще встречаются и просты для понимания, поэтому рассматривать принцип работы мы будем на их примере.

Условное графическое обозначение тиристора на схемах похоже на обозначение диода, но отличается дополнительной чёрточкой — это управляющий электрод. Анод соединён с внешним p-слоем p-n-перехода, а катод с внешним n-слоем. В зависимости от реального расположения управляющего электрода в структуре кристалла управляющий электрод на УГО изображается со стороны анода (а) или со стороны катода (б).

Принцип работы

Тиристор состоит из 4 слоёв полупроводника с разной проводимостью (p-n-p-n), соединённых последовательно. Его можно представить в виде двух транзисторов с разной проводимостью: прямой (pnp) и обратной (npn), у которых соединены база с коллектором, а эммитеры представляют собой «крайние» выводы тиристора — анод и катод.

Принцип работы будем рассматривать на примере аналогии с двумя транзисторами. Для лучшего понимания на рисунке ниже вы видите обозначение транзистора на схеме и название его выводов.

При таком представлении крайние области структуры можно назвать эмиттерными, а центральный переход коллекторной. Чтобы понять принцип работы тиристора рассмотрим его вольт-амперную характеристику (ВАХ).

ВАХ тиристора. Справа вверху изображена ветвь при прямом включении, когда на анод подан + источника, а на катод — это называется прямая ветвь. Слева внизу изображена обратная ветвь ВАХ.

ВАХ тиристора. Справа вверху изображена ветвь при прямом включении, когда на анод подан + источника, а на катод — это называется прямая ветвь. Слева внизу изображена обратная ветвь ВАХ.

Вернёмся к тиристору. Если на анод подать какое-то положительное относительно катода напряжение, то «эмиттерные» переходы будут смещены в прямом направлении, а коллекторный в обратном, и всё приложенное напряжение упадёт на нём. Участок ВАХ от 0 до 1 – похож на обратную ветвь диода. Так ведёт себя тиристор в закрытом состоянии, то есть при увеличении напряжения сила тока практически не увеличивается и приближена к нулю.

При дальнейшем увеличении напряжения на аноде происходит инжекция основных носителей зарядов в области баз, тогда ток через тиристор начнёт расти. С увеличением напряжения и тока через тиристор, при достижении напряжения включения, напряжение на коллекторном переходе резко уменьшится — участок ВАХ 1-2. Этот участок называют «участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением». Отрицательным оно называется, потому что при уменьшении напряжения возрастает ток. Три p-n-перехода сместятся в прямом направлении, и тиристор откроется, на ВАХ это состояние отображает участок 2-3.

Тиристор будет открытым до тех пор, пока p-n-переходы смещены в прямом направлении. Если уменьшить ток тиристора, то в результате рекомбинации уменьшится количество неравновесных носителей заряда в базовых областях и коллекторный переход сместится в обратном направлении, а тиристор закроется. А также тиристор можно закрыть если подать на его анод отрицательное напряжение.

Если говорить простым языком, то можно представить водопроводную трубу, на которой установлен клапан, который открывается под большим давлением воды. Вода как бы «прорывает» клапан. А если перекрыть воду задвижкой, установленной где-то до него, то клапан без давления сразу же закроется.

Если к аноду приложить не положительное, а отрицательное напряжение, то есть включить тиристор в обратном направлении, то его вольтамперная характеристика в целом повторяет обратную ветвь ВАХ обычного выпрямительного диода. Напряжение, при котором он начнет пропускать ток в таком направлении называется напряжением пробоя. Это аварийный режим работы для тиристора.

Но почему на прямой ветви ВАХ изображено несколько графиков? Самый правый участок ветви ВАХ, обозначенный Iупр1=0, показывает поведение тиристора без подачи тока управления на управляющий электрод (УЭ), то есть он сам откроется при достижении определённого напряжения на аноде (Uак).

Чем больше ток управления, тем меньше напряжение нужно для включения тиристора, это видно по участкам ВАХ с подписью Iупр2 > 0 и Iупр3 > Iупр2. Напомню, что для открытия тиристора достаточно кратковременной подачи управляющего тока на УЭ, после его прекращения тиристор продолжит проводить ток.

Смысл использования тиристора состоит в том, что управляющий ток может быть во много раз меньше чем ток через анод тиристора, таким образом и происходит управление мощными нагрузками с помощью маломощных ключей, кнопок или контроллеров.

Если вернуться к структурной схеме тиристора, то при таком включении оба транзистора охвачены сильной положительной обратной связью. Положительная обратная связь – это когда изменение выходного сигнала элемента усиливает входной сигнал, то есть чем больше на выходе – тем больше на входе.

Ключ, собранный по такой схеме, отпирается кратковременной подачей тока на управляющий электрод. Так открывается транзистор VT2 и через него начинает протекать ток (Ik2) от источника (А) через переход эммитер-база транзистора VT1, открывая и его. После снятия тока с управляющего электрода ток коллектора VT1 (Iк1) втекает в базу VT2, поддерживая его в открытом состоянии.

И так по кругу — токи коллекторов обоих транзисторов протекают через их базы и поддерживают их в открытом состоянии. Это и есть работа положительной обратной связи.

Поэтому тиристоры не нуждаются в поддержании управляющего тока и отпираются коротким импульсом.

Основные характеристики

Выбирают тиристоры по техническим характеристикам, в зависимости от напряжения в цепи и требуемого номинального тока. Перечислим основные технические характеристики, в скобках будет приведено буквенное обозначение в отечественной и зарубежной литературе:

  1. Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).
  2. Наибольшее постоянное прямое напряжение на аноде в закрытом состоянии (VD или Uзс), это величина напряжения, которая может быть приложена к аноду, не вызывающая переключение тиристора из закрытого состояния в открытое.
  3. Импульсное неповторяющееся напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс, нп), — наибольшее мгновенное значение неповторяющегося напряжения на аноде, не вызывающее его переключение из закрытого состояния в открытое.
  4. Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).
  5. Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток, который может выдержать тиристор, включённый в прямом смещении.
  6. Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток, который может протекать через открытый тиристор.
  7. Обратный ток (IR) — ток при определённом обратном напряжении.
  8. Постоянный ток в закрытом состоянии, указывается при определённом прямом напряжении (ID или Iзс).
  9. Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ) — напряжение, которое нужно подать на управляющий электрод для того, чтобы тиристор открылся.
  10. Ток управления (IGT) — ток, который нужно пропустить через управляющий электрод, для открытия тиристора.
  11. Максимальный ток управления электрода (IGM).
  12. Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу).

Разновидности тиристоров

Выше мы рассмотрели принцип работы самого распространённого типа полууправляемых полупроводниковых ключей – однооперационного тиристора. Давайте разберёмся какими вообще они бывают! По количеству выводов можно выделить две группы ключей: динисторы (двухвыводные) и тринисторы (трёхвыводные).

Динистор отличается от тиристора тем, что у него нет управляющего вывода, соответственно вы никак не можете управлять моментом его открытия. Динистор открывается при достижении на аноде определённого напряжения — напряжения включения (VBO­).

Напряжение включения зависит от модели динистора, например, у популярного DB3, который использовался в качестве порогового элемента во многих схемах автогенераторных импульсных источников питания оно находится в районе 30-40 вольт.

Следующий по популярности элемент – это симистор, он же симметричный тиристор, он же диак (DIAC). Он состоит из двух тиристоров, соединённых встречно-параллельно, благодаря чему проводит ток в двух направлениях, что позволяет их использовать в цепях переменного синусоидального тока. В таком применении один симистор заменяет два тиристора.

При использовании в цепи переменного тока одного тиристора – в нагрузку будет проходить одна полуволна.

Кроме перечисленных есть и другие виды тиристоров, среди которых: запираемые тиристоры, тиристоры с полевым управлением, фототиристоры (управляемые световым потоком). Подробно их рассматривать не будем, но ниже приведена сводная диаграмма, на которой вы видите перечень видов тиристоров с их англоязычными обозначениями.

Что такое диод, стабилитрон, варикап, тиристор, светодиод

Полупроводниковые приборы применялись в радиотехнике еще до изобретения электронных ламп. Изобретатель радио А. С. Попов использовал для обнаружения электромагнитных волн вначале когерер (стеклянную трубку с металличеокими опилками), а затем контакт стальной иглы с угольным электродом.

Это был первый полупроводниковый диод — детектор. Позже были созданы детекторы с использованием естественных и искусственных кристаллических полупроводников (галена, цинкита, халькопирита и т. д.).

Такой детектор состоял из кристалла полупроводника, впаянного в чашечку-держатель, и стальной или вольфрамовой пружинки с заостренным концом (рис. 1). Положение острия на кристалле находили опытным путем, добиваясь наибольшей громкости передачи-радиостанции.

 Рис. 1. Полупроводниковый диод — детектор.

В 1922 г. сотрудник Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосев обнаружил замечательное явление: кристаллический детектор, оказывается, может генерировать и усиливать электрические колебания.

Это было настоящей сенсацией, но недостаточность научных познаний, отсутствие нужного экспериментального оборудования не позволили в то время глубоко исследовать суть процессов, происходящих в полупроводнике, и создать полупроводниковые приборы, способные конкурировать с электронной лампой.

Полупроводниковый диод

Полупроводниковые диоды обозначают символом, сохранившимся в общих чертах со времен первых радиоприемников (рис. 2,6).

Рис. 2. Обозначение и структура полупроводникового диода.

Вершина треугольника в этом символе указывает направление наибольшей проводимости (треугольник символизирует анод диода, а короткая черточка, перпендикулярная линиям-выводам,— его катод).

Этим же символом обозначают полупроводниковые выпрямители, состоящие, например, из нескольких последовательно, параллельно или смешанно соединенных диодов (выпрямительные столбы и т. п.).

Диодные мосты

Для питания радиоаппаратуры часто используют мостовые выпрямители. Начертание тажой схемы соединения диодов (квадрат, стороны которого образованы символами диодов) давно уже стало общепринятым, поэтому для обозначения таких выпрямителей стали иополикшать упрощенный символ — квадрат с  символом одного диода внутри (рис. 3).

Рис. 3. Обозначение диодного моста.

В зависимости от значения выпрямленного напряжения каждое плечо моста может состоять из одного, двух и более диодов. Полярность выпрямленного напряжения на схемах не указивают так как ее однозначно определяет аимвол диода внутри квадрата.

Мосты конструктивно  объединенные в одном корпусе, изображают отдельно показивая принадлежность к одному изделию в позиционном обозначены. Рядом с позиционным обозначением диодов, как и всех других полупроводниковых приборов, как правило, указывают их тип.

На основе символа диода построены условные обозначения полупроводниковых диодов с особыми свойствами. Для получения нужного символа используют специальные знаки, изВбражаемые либо на самом базовом символе, либо в непосредственной близости от него, а чтобы акцентировать внимание на некоторых из них, базовый символ помещают в круг — условное обозначение корпуса полупроводникового прибора.

Туннельные диоды

Знаком, напоминающим прямую скобку, обозначают катод туннельных диодов, (рис. 4,а). Их изготовляют из полупроводниковых материалов с очень большим содержанием примеси, в результате чего полупроводник превращается в полуметалл. Благодаря необычной форме вольт-амперной характеристики (на ней имеется участок отрицательного сопротивления) туннельные диоды используют для усиления и генерирования электрических сигналов и в переключающих устройствах. Важным достоинством этих диодов является то, что они могут работать на очень высоких частотах.

 Рис. 4. Тунельный диод и его обозначение.

Разновидность туннельных диодов — обращенные диоды, у которых при малом напряжении на р-п переходе проводимость в обратном направлении больше, чем в прямом.

Используют такие диоды в обратном включении. В условном обозначении обращенного диода черточку-катод изображают с двумя штрихами, касающимися ее своей’серединой (рис. 4,6).

Стабилитроны

Прочное место в источниках питания, особенно низковольтных, завоевали полупроводниковые стабилитроны, работающие также на обратной ветви вольт-амперной характеристики.

Это плоскостные кремниевые диоды, изготовленные по особой технологии. При включении их в обратном направлении и определенном напряжении -на переходе последний «пробивается», и в дальнейшем, несмотря на увеличение тока через- переход напряжение на нем остался почти неизменным.

Рис. 5. Стабилитрон и его обозначение на схемах.

Благодари этому свойству стабилитроны широко применяют в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов, а также источников образцовых напряжений в стабилизаторах на транзисторах.

Для получения малых образцовых напряжений стабилитроны включают в прямом направлении, при этом напряжение стабилизации одного стабилитрона равно 0,7… 0,8 В. Такие же результаты получаются при включении в прямом направлении обычных кремниевых диодов.

Для стабилизации низких напряжений разработаны и широко применяются специальные полупроводниковые диоды — стабисторы. Отличие их от стабилитронов в том, что они работают на прямой ветви вольт-амперной характеристики, т. е. при включении в прямом (проводящем) направлении.

Чтобы показать на схеме стабилитрон, черточку-катод базового символа дополняют коротким штрихом, направленным в сторону символа анода (рис. 5,а). Следует отметить, что расположение штриха относительно символа анода должно быть неизменным независимо от положения условного обозначения стабилитрона на схеме.

Это в полной мере относится и к символу двух-анодного (двустороннего) стабилитрона (рис. 5,6), который можно включать в электрическую цепь в любом направлении (по сути, это два встречно включенных одинаковых стабилитрона).

Варикапы

Электронно-дырочный переход, к которому приложено обратное напряжение, обладает свойствами конденсатора. При этом роль диэлектрика играет сам р-п переход, в котором свободных носителей зарядов мало, а роль обкладок — прилежащие слои полупроводника с электрическими зарядами разного -знака — электронами и дырками. Изменяя напряжение, приложенное к р-п переходу, можно изменять его толщину, а следовательно, и емкость между слоями полупроводника.

Рис. 6. Варикапы и их обозначение на принципиальных схемах.

Это явление использовано в специальных полупроводниковых приборах — варикапах [от английских слов vari(able) — переменный и cap(acitor) — конденсатор]. Варикапы широко применяют для настройки колебательных контуров, в устройствах автоматической подстройки частоты, а также в качестве частотных модуляторов в различных генераторах.

Условное графическое обозначение варикапа (см. рис. 6,а), наглядно отражает их суть: дне параллельные черточки воспринимаются как символ конденсаторе. Кик и конденсаторы переменной емкости, варикапы часто изготовляют и виде блоков (их называют матрицами) с общим катодом и раздельными анодами. Для примера на рис. 6,6 показано обозначение матрицы из двух варикапов, а на рис. 6,в — из трех.

Тиристоры

На основе базового символа диода построены и условные обозначения тиристоров (от греческого thyra — дверь и английского (resi)stor — резистор). Это диоды, представляющие собой чередующиеся слои кремния с электропроводностью типов р и п. Таких слоев в тиристоре четыре, т. е. он имеет три р-п перехода (структура р-п-р-п).  

Тиристоры нашли широкое применение в различных регуляторах переменного напряжения, в релаксационных генераторах, коммутирующих устройствах и т. д.

Рис. 7. Тиристор и его обозначение на принципиальных схемах.

Тиристоры с выводами только от крайних слоев структуры называют динисторимн и обозначают символом диода, перечеркнутым отрезком линии, паралельной черточке-катоду (рис 7,а). Такой же прием использован и при построении обозначения симметричного динистора (рис.  7, б), проводящего ток (после включения) в обоих направлениях.

Тиристоры с дополнительным (третьим) выводом (от одного из внутрених слоен структуры) называют тринисторами. Управление по катоду в обозначении этих приборов показывают ломаной линией, присоединенной к символу катода (рис. 7,в), по аноду — линией, продолжающей одну из сторон треугольника, символизирующего анод (рис. 7,г).

Условное обозначение симметричного (двунаправленного) трииистора получают из символа симметричного динистора добавлением третьего вывода (рис. 7,(5).

Фотодиоды

Основной частью фотодиода является переход, работающий при обратном смещении. В его корпусе имеется окошко, через которое освещается кристалл полупроводника. В отсутствие света ток через р-п переход очень мал — не превышает обратного тока обычного диода.

 

Рис. 8. Фотодиоды и их изображение на схемах.

При освещении кристалла обратное сопротивление перехода резко падает, ток через него растет. Чтобы показать такой полупроводниковый диод на схеме, базовый символ диода помещают в кружок, а рядом с ним (слева сверху, независимо от положения символа) изображают знак фотоэлектрического эффекта — две наклонные параллельные стрелки, направленные в сторону символа (рис. 8,а).

Подобным образом нетрудно построить и условнбе обозначение любого другого полупроводникового прибора, изменяющего свои свойства под действием оптического излучения. В качестве примера на рис. 8,6 показано обозначение фотодинистора.

Светодиоды и светодиодные индикаторы

Полупроводниковые диоды, излучающие свет при прохождении тока через р-n переход, называют светодио-дами. Включают такие диоды в прямом направлении. Условное графическое обозначение светодиода похоже на символ фотодиода и отличается от него тем, что стрелки, обозначающие оптическое излучение, помещены справа от кружка и направлены в противоположную сторону (рис. 9).

 Рис. 9. Светодиоды и их изображение на схемах.

Для отображения цифр, букв и других знаков в низковольтной аппаратуре часто применяют светодиодные знаковые индикаторы, представляющие собой наборы светоизлучающих кристаллов, расположенных определенным образом и залитых прозрачной пластмассой.

Условных обозначений для подобных изделий стандарты ЕСКД не предусматривают, но на практике часто используют символы, подобные показанному на рис. 10 (символ семисегментного индикатора для отображения цифр и запятой).

Рис. 10. Обозначение светодиодных сегментных индикаторов.

Как видно, такое графическое обозначение наглядно отражает реальное расположение светоизлучающих ‘элементов (сегментов) в индикаторе, хотя и не лишено недостатка: оно не несет информации о полярности включения выводов индикатора в электрическую цепь (индикаторы выпускают как с общим для всех сегментов выводом анода, так и с общим выводом катода).

Однако особых затруднений это обычно не вызывает, поскольку подключение общего вывода индикатора (как, впрочем, и микросхем) оговаривают на схеме.

Оптроны

Светоизлучающие кристаллы широко используют в оптронах — специальных приборах, применяемых для связи отдельных частей электронных устройств в тех случаях, когда необходима их гальваническая развязка. На схемах оптроны изображают, как показано на рис. 11.

Оптическую связь излучателя света (светодиода) с фотоприемником показывают двумя параллельными стрелками, перпендикулярными линиям-выводам оптрона. Фотоприемником    в оптроне могут быть не только фотодиод (рис. 11,а), но и фоторезистор (рис. 11,6), фотодинистор (рис. 11,в) и т. д. Взаимная ориентация символов излучателя и фотоприемника не регламентируется.

Рис. 11. Обозначение оптопар (оптронов).

При необходимости составные части оптрона допускается изображать раздельно, но в этом случае знак оптической связи следует заменить знаками оптического излучения и фотоэффекта, а принадлежность частей к оптрону показать в позиционном обозначении (рис. 11,г).

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

Отличие тиристора от диода — Мастер Фломастер

П олупроводниками являются вещества, занимающие промежуточное положение между проводниками и изоляторами, по своим электропроводящим свойствам.
В полупроводниках, как и в металлах ток представляет из себя упорядоченное движение заряженных частиц.
Однако, вместе с перемещением отрицательных зарядов(электронов) в полупроводниках имеет место упорядоченное перемещение положительных зарядов, т. н. — дырок.

Дырки получаются при участии ионов вещества полупроводника — атомов с сбежавшими электронами. В реальности, ионизированные атомы не покидают своего места, в кристаллической решетке. На самом деле, имеет место поэтапное изменение состояния атомов вещества, когда электроны перескакивают с одного атома, на другой. Возникает процесс, внешне выглядящий, как упорядоченное движение неких условных положительно заряженных частиц — дырок.

В обычном, чистом полупроводнике соотношение дырок и свободных электродов 50%:50%.
Но стоит добавить в полупроводник небольшое количество вещества — примеси, как это соотношение претерпевает значительные изменения. В зависимости от особенностей добавленного вещества полупроводник приобретает либо ярко выраженную электронную проводимость(n-тип), либо его основными носителями становятся дырки(p-тип).

Полупроводниковый переход(p-n) формируется на стыке двух фрагментов полупроводникового материала, имеющих разную проводимость. Он представляет из себя крайне тонкую область, обедненную носителями обоих типов. p-n переход имеет незначительное сопротивление, когда направление тока — прямое, и очень большое, когда направление тока — обратное.

Обычный полупроводниковый диод состоит из одного полупроводникового перехода, снабженного двумя выводами — анодом(положительным электродом) и катодом — отрицательным электродом. Соответственно, диод обладает свойством односторонней проводимости — он хорошо проводит ток в прямом направлении и плохо в обратном.

Что это означает на практике?
Представим себе электрическую цепь, состоящую из батарейки и лампочки накаливания, подключенной последовательно через полупроводниковый диод. Лампочка будет гореть только в том случае, если анод (положительный электрод) подключен к плюсу источника питания (батарейки) а катод (отрицательный электрод) к минусу — через накальную нить лампочки.

Это и является прямым включением полупроводникового диода. Если поменять полярность источника питания, включение диода окажется обратным — лампочка гореть не будет. Обратите внимание как выглядит обозначение полупроводникового диода на схеме — треугольная стрелочка, указывающая прямое включение, совпадает с общепринятым в электротехнике направлением тока — от плюса источника питания, к минусу. Вертикальная черточка примыкающая к ней символизирует преграду для движения тока в обратном направлении.

Существует одно обязательное условие для нормальной работы любого полупроводникового диода. Напряжение источника питания должно превышать некоторый порог (величину потенциала внутреннего смещения p-n перехода). Для выпрямительных диодов он как правило — меньше 1 вольта, для германиевых высокочастотных диодов порядка 0,1 вольта, для светодиодов может превышать 3 вольта. Это свойство полупроводниковых диодов можно использовать при создании низковольтных стабилизированных источников питания.

Если диод подключить обратно и постепенно повышать напряжение источника питания, в некоторый момент обязательно наступит обратный электрический пробой p-n перехода. Диод начнет пропускать ток и в обратном направлении, а переход окажется испорченным. Величина максимального допустимого обратного напряжения (Uобр.и.) широко разнится у различных типов полупроводниковых диодов и является очень важным параметром.

Вторым, не менее важным параметром можно назвать предельное значение прямого тока-Uпр. Этот параметр напрямую зависит от величины падения напряжения на переходе полупроводникового диода, материала полупроводника и теплообменных характеристик корпуса.

Выпрямление переменного тока.

Заменим источник питания постоянного тока, на источник переменного тока, близкого напряжения. Лампочка будет гореть, но более тускло, с небольшим мерцанием. Как известно, переменный ток частотой 50 гц. плавно меняет свое направление 50 раз в секунду. Диод пропустит полуволны направленные в его прямом направлении, и обрежет направленные в обратном.
На рисунке ниже, отрицательные полуволны для наглядности, изображены синим цветом, а положительные — красным.

Таким образом на лампочке окажется выпрямленное напряжение, пульсирующее с два раза, меньшей частотой. Результируещее напряжение при этом, окажется несколько ниже номинального. Для более качественного выпрямления переменного тока применяется так называемая, мостовая схема, из четырех диодов в однофазной цепи.

В трехфазной цепи переменного тока, положительная ветвь диодного мост выглядит вот — так:

Для надежной работы при проектировании источников питания выбираются полупроводниковые диоды с 50 % запасом по параметрам Uобр.и. и Jпр. Это связано с тем, что при работе на предельных токах надежность выпрямителя снижается, из-за нагрева p-n переходов.

Стабилизация напряжения и Стабилитроны.

Выходное напряжение обычного, нестабилизированного источника постоянного электрического тока подвержено колебаниям, из- за изменений напряжения на его входе. Рисунок. При подключении различных потребителей потребляющих разный ток напряжение так же меняется – возрастает при меньшей нагрузке, падает при большей. Для нормальной работы электронных устройств необходимо это напряжение стабилизировать, сделав его величину независимой от вышеупомянутых факторов. Стабилитроны это полупроводниковые диоды, использующиеся для стабилизации напряжения в различных источниках питания. В отличии от обычных диодов работают при обратном включении, в режиме пробоя. Это не наносит им вреда, если не превышается предел рассеивающей мощности, величина которого является производной, от падения напряжения на переходе и тока через него протекающего.

Итак, важнейшие параметры стабилитрона — это напряжение стабилизации и максимальный рабочий ток. Рабочий ток стабилитрона, ограничивается с помощью последовательно включенного резистора.

Тиристоры.

Трехэлектродные тиристоры(тринисторы) — полупроводниковые приборы, применяемые для регулирования мощности в сетях переменного и постоянного токов. Тиристор легко переходит из закрытого (непроводящего) состояния в открытое, при подаче на управляющий электрод открывающего импульса. После того, как тиристор открыт, он остается в таком состоянии, пока протекающий через него ток не снизится до определенного порогового значения.

При работе в цепях переменного тока, подобное снижение происходит с каждой сменой полярности, при изменении фазы. В цепях постоянного тока, для отключения используются специальные схемы.

Разновидности диодов.

Помимо способности пропускать ток только в одном направлении, p-n переход обладает рядом других интересных особенностей. Например, способностью излучать(в т. ч. и в видимом диапазоне) при протекании тока в прямом направлении и генерировать эл. ток под воздействием излучения. Эта особенность используется при реализации таких электронных элементов как светодиоды, фотодиоды и фотоэлементы.
Кроме того, любой p-n переход обладает еще и электрической емкостью, а кроме того, возможностью ее изменять с помощью напряжения приложенного в обратном направлении. Используя ее удалось создать такие полезные элементы как ВАРИКАПЫ.

Варикапы.

Итак, p-n переход обладает электрической емкостью, величина которой зависит от его площади и ширины. Если подавать напряжение в обратном направлении — переход смещается, площадь остается неизменной, но ширина увеличивается. Емкость, при этом соответственно — уменьшается. Появляется возможность, изменяя величину приложенного напряжения, эту емкость регулировать. Электронные элементы(диоды, по сути) созданные на этом принципе называют — варикапами.

Варикапы используются в радиоаппаратуре вместо обычных конденсаторов переменной емкости для перестройки частоты колебательных контуров. Приемущество Применение варикапов позволило значительно снизить габариты и повысить эффективность блоков селекции радиоприемных устойств, относительно просто и недорого реализовать автоматизацию процессов настройки(проводимых ранее вручную).

Диоды Шоттки.

Диод Шоттки(диод с барьером Шоттки) — полупроводниковый диод с малым падением напряжения(0,2—0,4 вольт) при прямом включении. Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. В диодах Шоттки в отличие от обычных диодов,вместо p-n перехода используется переход металл-полупроводник. Это дает ряд особых преимуществ — пониженное падение напряжения при прямом включении, очень маленький заряд обратного восстановления.

Последнее объясняется тем, что в отличии от обычных диодов диоды Шоттки работают только на основных носителях, а их быстродействие ограничивается лишь барьерной емкостью. Диоды Шоттки наиболее целесообразно использовать в быстродействующих импульсных цепях, для выпрямления малых напряжений высокой частоты, в высокочастотных смесителях, в ключах и коммутаторах.

Светодиоды.

При протекании прямого тока через любой p-n переход(любого диода!) происходит генерация фотонов. Это является следствием циклической рекомбинации — восстановления атомов вещества в процессе перемещения основных носителей тока.
Электронные элементы служащие для генерации света и основанный на этом принципе называется соответственно — светодиодами. Светодиоды используют для индикации, передачи информации, в составе таких электронных приборов как оптопары.

К.П.Д. и яркость современных светодиодов настолько высоки, что на настоящий момент они являются наиболее перспективными источниками искуственного освещения. В зависимости от материала выбранного в качестве полупроводника светодиоды излучают на разных длинах волн.
ИК — диоды излучают в инфракрасной области, индикаторные и осветительные светодиоды в видимой части спектра(зеленые, красные, желтые и т. п.). Наиболее высоким К.П.Д. отличаются светодиоды излучающее в ультрафиолетовой области. Интересно, что как раз этот тип наиболее часто применяется для освещения. Белый свет получается при использовании специального люминофора, преобразующего ультрафиолет.

Интенсивность излучения светодиода возрастает при увеличении тока протекающего через p-n переход, до определенного предела. После его достижения сетодиод выходит из строя. Поэтому, для нормальной работы необходимо ограничивать ток.
Как правило, это реализуется с помощью последовательного подключения резистора.

Стабисторы.

Существующие стабилитроны имеют ограничение по минимальному напряжению стабилизации(около 3 В).
Что делать, если необходим источник стабилизированного напряжения до 3-х вольт? Использовать прямую ветвь Вольт — Амперной Характеристики диода(ВАХ). В области прямого смещения p-n-перехода напряжение на нем может иметь значение 0,7. 2 В(в зависимости от материала полупроводника) и мало зависит от тока.
Диоды специально используемые в этом качестве, называют — СТАБИСТОРАМИ.

Фотодиоды.

Фотодиод — это светочувствительный полупроводниковый элемент с одним p-n переходом, обратный ток которого меняется в зависимости от уровня освещенности. Величина на которую происходит его изменение при этом, называется фототоком.

Фотодиоды используют для преобразования сигналов передаваемых в оптическом режиме в электрическую форму. Малая инерционость фотодиодов способствует приему передачи информации, с большой плотностью, например, в при передаче ее по оптоволоконным линиям. Кроме того фотодиоды могут использоваться в фотоприемниках дистанционного управления и т. д.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Полупроводниковые приборы применялись в радиотехнике еще до изобретения электронных ламп. Изобретатель радио А. С. Попов использовал для обнаружения электромагнитных волн вначале когерер (стеклянную трубку с металличеокими опилками), а затем контакт стальной иглы с угольным электродом.

Это был первый полупроводниковый диод — детектор. Позже были созданы детекторы с использованием естественных и искусственных кристаллических полупроводников (галена, цинкита, халькопирита и т. д.).

Такой детектор состоял из кристалла полупроводника, впаянного в чашечку-держатель, и стальной или вольфрамовой пружинки с заостренным концом (рис. 1). Положение острия на кристалле находили опытным путем, добиваясь наибольшей громкости передачи-радиостанции.

Рис. 1. Полупроводниковый диод — детектор.

В 1922 г. сотрудник Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосев обнаружил замечательное явление: кристаллический детектор, оказывается, может генерировать и усиливать электрические колебания.

Это было настоящей сенсацией, но недостаточность научных познаний, отсутствие нужного экспериментального оборудования не позволили в то время глубоко исследовать суть процессов, происходящих в полупроводнике, и создать полупроводниковые приборы, способные конкурировать с электронной лампой.

Полупроводниковый диод

Полупроводниковые диоды обозначают символом, сохранившимся в общих чертах со времен первых радиоприемников (рис. 2,6).

Рис. 2. Обозначение и структура полупроводникового диода.

Вершина треугольника в этом символе указывает направление наибольшей проводимости (треугольник символизирует анод диода, а короткая черточка, перпендикулярная линиям-выводам,— его катод).

Этим же символом обозначают полупроводниковые выпрямители, состоящие, например, из нескольких последовательно, параллельно или смешанно соединенных диодов (выпрямительные столбы и т. п.).

Диодные мосты

Для питания радиоаппаратуры часто используют мостовые выпрямители. Начертание тажой схемы соединения диодов (квадрат, стороны которого образованы символами диодов) давно уже стало общепринятым, поэтому для обозначения таких выпрямителей стали иополикшать упрощенный символ — квадрат с символом одного диода внутри (рис. 3).

Рис. 3. Обозначение диодного моста.

В зависимости от значения выпрямленного напряжения каждое плечо моста может состоять из одного, двух и более диодов. Полярность выпрямленного напряжения на схемах не указивают так как ее однозначно определяет аимвол диода внутри квадрата.

Мосты конструктивно объединенные в одном корпусе, изображают отдельно показивая принадлежность к одному изделию в позиционном обозначены. Рядом с позиционным обозначением диодов, как и всех других полупроводниковых приборов, как правило, указывают их тип.

На основе символа диода построены условные обозначения полупроводниковых диодов с особыми свойствами. Для получения нужного символа используют специальные знаки, изВбражаемые либо на самом базовом символе, либо в непосредственной близости от него, а чтобы акцентировать внимание на некоторых из них, базовый символ помещают в круг — условное обозначение корпуса полупроводникового прибора.

Туннельные диоды

Знаком, напоминающим прямую скобку, обозначают катод туннельных диодов, (рис. 4,а). Их изготовляют из полупроводниковых материалов с очень большим содержанием примеси, в результате чего полупроводник превращается в полуметалл. Благодаря необычной форме вольт-амперной характеристики (на ней имеется участок отрицательного сопротивления) туннельные диоды используют для усиления и генерирования электрических сигналов и в переключающих устройствах. Важным достоинством этих диодов является то, что они могут работать на очень высоких частотах.

Рис. 4. Тунельный диод и его обозначение.

Разновидность туннельных диодов — обращенные диоды, у которых при малом напряжении на р-п переходе проводимость в обратном направлении больше, чем в прямом.

Используют такие диоды в обратном включении. В условном обозначении обращенного диода черточку-катод изображают с двумя штрихами, касающимися ее своей’серединой (рис. 4,6).

Стабилитроны

Прочное место в источниках питания, особенно низковольтных, завоевали полупроводниковые стабилитроны, работающие также на обратной ветви вольт-амперной характеристики.

Это плоскостные кремниевые диоды, изготовленные по особой технологии. При включении их в обратном направлении и определенном напряжении -на переходе последний «пробивается», и в дальнейшем, несмотря на увеличение тока через- переход напряжение на нем остался почти неизменным.

Рис. 5. Стабилитрон и его обозначение на схемах.

Благодари этому свойству стабилитроны широко применяют в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов, а также источников образцовых напряжений в стабилизаторах на транзисторах.

Для получения малых образцовых напряжений стабилитроны включают в прямом направлении, при этом напряжение стабилизации одного стабилитрона равно 0,7. 0,8 В. Такие же результаты получаются при включении в прямом направлении обычных кремниевых диодов.

Для стабилизации низких напряжений разработаны и широко применяются специальные полупроводниковые диоды — стабисторы. Отличие их от стабилитронов в том, что они работают на прямой ветви вольт-амперной характеристики, т. е. при включении в прямом (проводящем) направлении.

Чтобы показать на схеме стабилитрон, черточку-катод базового символа дополняют коротким штрихом, направленным в сторону символа анода (рис. 5,а). Следует отметить, что расположение штриха относительно символа анода должно быть неизменным независимо от положения условного обозначения стабилитрона на схеме.

Это в полной мере относится и к символу двух-анодного (двустороннего) стабилитрона (рис. 5,6), который можно включать в электрическую цепь в любом направлении (по сути, это два встречно включенных одинаковых стабилитрона).

Варикапы

Электронно-дырочный переход, к которому приложено обратное напряжение, обладает свойствами конденсатора. При этом роль диэлектрика играет сам р-п переход, в котором свободных носителей зарядов мало, а роль обкладок — прилежащие слои полупроводника с электрическими зарядами разного -знака — электронами и дырками. Изменяя напряжение, приложенное к р-п переходу, можно изменять его толщину, а следовательно, и емкость между слоями полупроводника.

Рис. 6. Варикапы и их обозначение на принципиальных схемах.

Это явление использовано в специальных полупроводниковых приборах — варикапах [от английских слов vari(able) — переменный и cap(acitor) — конденсатор]. Варикапы широко применяют для настройки колебательных контуров, в устройствах автоматической подстройки частоты, а также в качестве частотных модуляторов в различных генераторах.

Условное графическое обозначение варикапа (см. рис. 6,а), наглядно отражает их суть: дне параллельные черточки воспринимаются как символ конденсаторе. Кик и конденсаторы переменной емкости, варикапы часто изготовляют и виде блоков (их называют матрицами) с общим катодом и раздельными анодами. Для примера на рис. 6,6 показано обозначение матрицы из двух варикапов, а на рис. 6,в — из трех.

Тиристоры

На основе базового символа диода построены и условные обозначения тиристоров (от греческого thyra — дверь и английского (resi)stor — резистор). Это диоды, представляющие собой чередующиеся слои кремния с электропроводностью типов р и п. Таких слоев в тиристоре четыре, т. е. он имеет три р-п перехода (структура р-п-р-п).

Тиристоры нашли широкое применение в различных регуляторах переменного напряжения, в релаксационных генераторах, коммутирующих устройствах и т. д.

Рис. 7. Тиристор и его обозначение на принципиальных схемах.

Тиристоры с выводами только от крайних слоев структуры называют динисторимн и обозначают символом диода, перечеркнутым отрезком линии, паралельной черточке-катоду (рис 7,а). Такой же прием использован и при построении обозначения симметричного динистора (рис. 7, б), проводящего ток (после включения) в обоих направлениях.

Тиристоры с дополнительным (третьим) выводом (от одного из внутрених слоен структуры) называют тринисторами. Управление по катоду в обозначении этих приборов показывают ломаной линией, присоединенной к символу катода (рис. 7,в), по аноду — линией, продолжающей одну из сторон треугольника, символизирующего анод (рис. 7,г).

Условное обозначение симметричного (двунаправленного) трииистора получают из символа симметричного динистора добавлением третьего вывода (рис. 7,(5).

Фотодиоды

Основной частью фотодиода является переход, работающий при обратном смещении. В его корпусе имеется окошко, через которое освещается кристалл полупроводника. В отсутствие света ток через р-п переход очень мал — не превышает обратного тока обычного диода.

Рис. 8. Фотодиоды и их изображение на схемах.

При освещении кристалла обратное сопротивление перехода резко падает, ток через него растет. Чтобы показать такой полупроводниковый диод на схеме, базовый символ диода помещают в кружок, а рядом с ним (слева сверху, независимо от положения символа) изображают знак фотоэлектрического эффекта — две наклонные параллельные стрелки, направленные в сторону символа (рис. 8,а).

Подобным образом нетрудно построить и условнбе обозначение любого другого полупроводникового прибора, изменяющего свои свойства под действием оптического излучения. В качестве примера на рис. 8,6 показано обозначение фотодинистора.

Светодиоды и светодиодные индикаторы

Полупроводниковые диоды, излучающие свет при прохождении тока через р-n переход, называют светодио-дами. Включают такие диоды в прямом направлении. Условное графическое обозначение светодиода похоже на символ фотодиода и отличается от него тем, что стрелки, обозначающие оптическое излучение, помещены справа от кружка и направлены в противоположную сторону (рис. 9).

Рис. 9. Светодиоды и их изображение на схемах.

Для отображения цифр, букв и других знаков в низковольтной аппаратуре часто применяют светодиодные знаковые индикаторы, представляющие собой наборы светоизлучающих кристаллов, расположенных определенным образом и залитых прозрачной пластмассой.

Условных обозначений для подобных изделий стандарты ЕСКД не предусматривают, но на практике часто используют символы, подобные показанному на рис. 10 (символ семисегментного индикатора для отображения цифр и запятой).

Рис. 10. Обозначение светодиодных сегментных индикаторов.

Как видно, такое графическое обозначение наглядно отражает реальное расположение светоизлучающих ‘элементов (сегментов) в индикаторе, хотя и не лишено недостатка: оно не несет информации о полярности включения выводов индикатора в электрическую цепь (индикаторы выпускают как с общим для всех сегментов выводом анода, так и с общим выводом катода).

Однако особых затруднений это обычно не вызывает, поскольку подключение общего вывода индикатора (как, впрочем, и микросхем) оговаривают на схеме.

Оптроны

Светоизлучающие кристаллы широко используют в оптронах — специальных приборах, применяемых для связи отдельных частей электронных устройств в тех случаях, когда необходима их гальваническая развязка. На схемах оптроны изображают, как показано на рис. 11.

Оптическую связь излучателя света (светодиода) с фотоприемником показывают двумя параллельными стрелками, перпендикулярными линиям-выводам оптрона. Фотоприемником в оптроне могут быть не только фотодиод (рис. 11,а), но и фоторезистор (рис. 11,6), фотодинистор (рис. 11,в) и т. д. Взаимная ориентация символов излучателя и фотоприемника не регламентируется.

Рис. 11. Обозначение оптопар (оптронов).

При необходимости составные части оптрона допускается изображать раздельно, но в этом случае знак оптической связи следует заменить знаками оптического излучения и фотоэффекта, а принадлежность частей к оптрону показать в позиционном обозначении (рис. 11,г).

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

Мы очень часто применяем в своих схемах диоды, а знаете ли вы как он работает и что из себя представляет? Сегодня в «семейство» диодов входит не один десяток полупроводниковых приборов, носящих название «диод». Диод представляет собой небольшую емкость с откачанным воздухом, внутри которой на небольшом расстоянии друг от друга находится анод и второй электрод — катод, один из которых обладает электропроводностью типа р, а другой — n.

Чтобы представить как работает диод, возьмем для примера ситуацию с накачиванием колеса при помощи насоса. Вот мы работаем насосом, воздух закачивается в камеру через ниппель, а обратно этот воздух выйти через ниппель не может. По сути воздух, это тот же электрон в диоде, вошел электрончик, а обратно выйти уже нельзя. Если вдруг ниппель выйдет из строя то колесо сдуется, будет пробой диода. А если представить что ниппель у нас исправный, и если мы будем нажимая на пипку ниппеля выпускать воздух из камеры, причем нажимая как нам хочется и с какой длительностью – это будет управляемый пробой. Из этого можно сделать вывод что диод пропускает ток только в одном направлении (в обратном направлении тоже пропускает, но совсем маленький)

Внутреннее сопротивление диода (открытого) — величина непостоянная, она зависит от прямого напряжения приложенного к диоду. Чем больше это напряжение, тем больше прямой ток через диод, тем меньше его пропускное сопротивление. Судить о сопротивлении диода можно по падению напряжения на нем и току через него. Так, например, если через диод идет прямой ток Iпр. = 100 мА (0,1 А) и при этом на нем падает напряжение 1В, то (по закону Ома) прямое сопротивление диода будет: R = 1 / 0,1 = 10 Ом.

Отмечу сразу, что вдаваться в подробности и сильно углубляться, строить графики, писать формулы мы не будем – рассмотрим все поверхностно. В данной статье рассмотрим разновидности диодов, а именно светодиоды, стабилитроны, варикапы, диоды Шоттки и др.

Диоды

Обозначаются на схемах вот так:

Треугольная часть является АНОД’ом, а черточка это КАТОД. Анод это плюс, катод – минус. Диоды например, используют в блоках питания для выпрямления переменного тока, при помощи диодного моста можно превратить переменной ток в постоянный, применяются для защиты разных устройств от неправильной полярности включения и т. п.

Диодный мост представляет собой 4 диода, которые подключаются последовательно, причем два диода из этих четырех включены встречно, посмотрите на рисунки ниже.

Именно так и обозначается диодный мост, правда в некоторых схемах обозначают сокращенным вариантом:

подключаются к трансформатору, на схеме это будет выглядеть вот так:

Диодный мост предназначен для преобразования, чаще говорят для выпрямления переменного тока в постоянный. Такое выпрямление называется двухполупериодным. Принцип работы диодного моста заключается в пропускании положительной полуволны переменного напряжения положительными диодами и обрезании отрицательной полуволны отрицательными диодами. Поэтому на выходе выпрямителя образуется немного пульсирующее положительное напряжение с постоянной величиной.

Для того, чтобы этих пульсаций не было, ставят электролитические конденсаторы. после добавления конденсатора напряжение немного увеличивается, но отвлекаться не будем, про конденсаторы можете почитать здесь.

Диодные мосты применяют для питания радиоаппаратуры, применяются в блоках питания и зарядных устройствах. Как уже говорил, диодный мост можно составить из четырех одинаковых диодов, но продаются и готовые диодные мосты, выглядят они вот так:

Диод Шоттки

Диоды Шоттки имеют очень малое падение напряжения и обладают повышенным быстродействием по сравнению с обычными диодами.

Ставить вместо диода Шоттки обычный диод не рекомендуется, обычный диод может быстро выйти из строя. Обозначается на схемах такой диод так:

Стабилитрон

Стабилитрон препятствует превышению напряжения выше определённого порога на конкретном участке схемы. Может выполнять как защитные так и ограничительные функции, работают они только в цепях постоянного тока. При подключении следует соблюдать полярность. Однотипные стабилитроны можно соединять последовательно для повышения стабилизируемого напряжения или образования делителя напряжений.

Стабилитроны на схемах обозначаются следующим образом:

Основным параметром стабилитронов является напряжение стабилизации, стабилитроны имеют различные напряжения стабилизации, например 3в, 5в, 8.2в, 12в, 18в и т.п.

Варикап

Варикап (по другому емкостной диод) меняет своё сопротивление в зависимости от поданного на него напряжения. Применяется как управляемый конденсатор переменной емкости, например, для настройки высокочастотных колебательных контуров.

Тиристор

Тиристор имеет два устойчивых состояния: 1) закрытое, то есть состояние низкой проводимости, 2) открытое, то есть состояние высокой проводимости. Другими словами он способен под действием сигнала переходить из закрытого состояния в открытое.

Тиристор имеет три вывода, кроме Анода и Катода еще и управляющий электрод — используется для перевода тиристора во включенное состояние. Современные импортные тиристоры выпускаются и в корпусах ТО-220 и ТО-92.

Тиристоры часто используются в схемах для регулировки мощностей, для плавного пуска двигателей или включения лампочек. Тиристоры позволяют управлять большими токами. У некоторых типов тиристоров максимальный прямой ток достигает 5000 А и более, а значение напряжений в закрытом состоянии до 5 кВ. Мощные силовые тиристоры вида Т143(500-16) применяются в шкафах управления эл.двигателями, частотниках.

Симистор

Симистор используется в системах, питающихся переменным напряжением, его можно представить как два тиристора, которые включены встречно-параллельно. Симистор пропускает ток в обоих направлениях.

Светодиод

Светодиод излучает свет при пропускании через него электрического тока. Светодиоды применяются в устройствах индикации приборов, в электронных компонентах (оптронах), сотовых телефонах для подсветки дисплея и клавиатуры, мощные светодиоды используют как источник света в фонарях и т.д. Светодиоды бывают разного цвета свечения, RGB и т.д.

Обозначение на схемах:

Подробнее про светодиоды можно почитать здесь.

Инфракрасный диод

Инфракрасные светодиоды (сокращенно ИК диоды) излучают свет в инфракрасном диапазоне . Области применения инфракрасных светодиодов это оптические контрольно-измерительные приборы, устройства дистанционного управления, оптронные коммутационные устройства, беспроводные линии связи. Ик диоды обозначаются так же как и светодиоды.

Инфракрасные диоды излучают свет вне видимого диапазона, свечение ИК диода можно увидеть и посмотреть например через камеру сотового телефона, данные диоды так же применяют в камерах видеонаблюдения, особенно на уличных камерах чтобы в темное время суток была видна картинка.

Фотодиод

Фотодиод преобразует свет попавший на его фоточувствительную область, в электрический ток, находит применение в преобразовании света в электрический сигнал.

Фото диоды (а так же фоторезисторы, фототранзисторы) можно сравнить с солнечными батареями. Обозначаются на схемах так:

Маркировка

Главная » Диоды, тиристоры, силовые приборы » Маркировка

МАРКИРОВКА ТИРИСТОРА

 Т    143   630   16    Т1    А3   УХЛ

1      2        3       4      5      6       7

1   Т — Тиристор; ТЛ — лавинный тиристор
2   Конструктивное исполнение
3   Средний ток в открытом состоянии; А
4   Класс по напряжению
5   Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии
6   Группа по времени выключения
7   Климатическое исполнение

 МАРКИРОВКА БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО ТИРИСТОРА

 Т     БИ   133  400   11    А2    В4    К4    УХЛ

1      2       3       4       5      6       7      8       9

1   Т — Тиристор
2   Б — быстродействующий; И — импульсный; Ч — частотный
3   Конструктивное исполнение
4   Средний ток в открытом состоянии; А
5   Класс по напряжению
6   Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии
7   Группа по времени выключения
8   Группа по времени включения
9   Климатическое исполнение


 МАРКИРОВКА ДИОДА

Д    123   500    Х     18          УХЛ

1       2        3      4       5     6      7

1   Д — Диод
2   Конструктивное исполнение
3   Средний прямой ток; А
4   Х — Символ обратной полярности (при необходимотси)
5   Класс по напряжению
6   Импульсное прямое напряжение, В (при необходимости)
7   Климатическое исполнение

 МАРКИРОВКА ЛАВИННОГО ДИОДА

Д     Л    161   200    12    М4    УХЛ

1      2       3       4        5      6        7

1   Д — Диод
2   Л — лавинный
3   Конструктивное исполнение
4   Средний прямой ток; А
5   Класс по напряжению
6   Группа по времени обратного восстановления (при необходимости)
7   Климатическое исполнение

 МАРКИРОВКА БЫСТРОВОССТАНАВЛИВАЮЩЕГОСЯ ДИОДА

ДЧ   271   500    Х     10    Е4    УХЛ

1        2         3      4      5       6       7

1   ДЧ — Диод быстровосстанавливающийся
2   Конструктивное исполнение
3   Средний прямой ток; А
4   Х — Символ обратной полярности (при необходимости)
5   Класс по напряжению
6   Группа по времени обратного восстановления (при необходимости)
7   Климатическое исполнение

 МАРКИРОВКА БЫСТРОВОССТАНАВЛИВАЮЩЕГОСЯ ЛАВИННОГО ДИОДА

Д     ЧЛ    233   250    12    Н4    УХЛ

1       2        3        4       5      6        7

1   Д — Диод
2   ЧЛ — быстровосстанавливающийся лавинный
3   Конструктивное исполнение
4   Средний прямой ток; А
5   Класс по напряжению
6   Группа по времени обратного восстановления (при необходимости)
7   Климатическое исполнение


  МАРКИРОВКА СИЛОВОГО МОДУЛЯ

М     Т/Д    3    250    18    А2    Т2    К4    УХЛ

1        2      3       4        5     6       7       8       9

1   М — Модуль
2   Т, ТТ — тиристорный; Д, ДД — диодный; ТД, Т/Д, ДТ, Д/Т — тиристорно-диодный
3   Схема подключения
4   Средний ток в открытом состоянии; А
5   Класс по напряжению
6   Критическая скорость нарастания напряжения в открытом состоянии
7   Группа по времени выключения
8   Группа по времени включения
9   Климатическое исполнение


 МАРКИРОВКА ОХЛАДИТЕЛЯ

О     253     55                   УХЛ

1        2         3      4      5      6

1   О — буква, характеризующая принадлежность охладителя к воздушной     системе охлаждения
2   Порядковый номер модификации конструкции
3   Условное обозначение размера (диаметра отверстия под монтажный винт прибора или диаметра контактной поверхности, или диаметра окружности расположения отверстий для монтажа)
4   Условное обозначение конструктивного исполнения
5   Длина охладителя, мм
6   Климатическое исполнение


 

Типы тиристоров

Семейство тиристоров Типы тиристоров

Символ цепи Diac Обозначение тиристорной цепи Символ симистора Символ Ujt

Устройства P-N-P-N с нулевым, одним или двумя вентилями составляют основной тиристор. Но сегодня в семейство тиристоров входят и другие подобные многослойные устройства. Полный список членов семейства тиристоров включает diac (двунаправленный диодный тиристор), triac (двунаправленный триодный тиристор), SCR (кремниевый выпрямитель), диод Шокли, SCS (кремниевый управляемый переключатель), SBS (кремниевый двусторонний переключатель). ), SUS (кремниевый односторонний переключатель), также известный как дополнительный SCR или CSCR, LASCR (световой SCR), LAS (световой переключатель) и LASCS (световой SCS).

Самым важным членом семейства тиристоров является кремниевый управляемый выпрямитель (SCR). SCR — это четырехслойное (P-N-P-N) полупроводниковое устройство с тремя переходами с тремя выводами, а именно анодом, катодом и затвором. Это одностороннее устройство, и проводимость происходит от анода к катоду при надлежащих условиях смещения (прямое смещение).

Диаки и симисторы являются двунаправленными устройствами. Диак — это двухконтактное трехслойное устройство, которое обычно используется для запуска симисторов.Симистор представляет собой трехконтактный полупроводниковый прибор, который можно рассматривать как эквивалент двух тиристоров, соединенных антипараллельно. Диод Шокли представляет собой двухконтактный тиристор с обратным блокировочным диодом, не имеющий затвора. SCS (переключатель, управляемый кремнием) похож на SCR, за исключением того, что он имеет два затвора и может быть включен или выключен любым затвором. SUS (кремниевый односторонний переключатель) имеет затвор на анодной стороне и может использоваться как программируемый однопереходный транзистор (PUJT). SBS (кремниевый двусторонний переключатель) — это устройство, состоящее из двух идентичных структур SUS, расположенных антипараллельно, но имеющих только один затвор, который используется только для внешней синхронизации или для правильного смещения.LASCR — это активируемый светом SCR, который включается фотонной бомбардировкой.

UJT (однопереходный транзистор), в отличие от биполярного транзистора, имеет только один переход и, как и другие обычные транзисторы, обрабатывает действие транзистора и работает как переключатель. Характеристики UJT аналогичны характеристикам SUS. Однако его конструкция отличается, и он не относится к семейству тиристоров.

ECSTUFF4U для электронщика: Типы тиристоров

  • Термины «тиристор» включают все четырехслойные устройства P-N-P-N, используемые для управления мощностью в системах переменного и постоянного тока.
  • Кремниевый управляемый выпрямитель — самый популярный член семейства тиристоров. Есть несколько других членов семейства тиристоров, таких как GTO, ETO, PUT, SUS, SCS, TRIAC, DIAC и т. Д.
В зависимости от возможностей включения и выключения и, следовательно, физической конструкции, мы классифицируем тиристоры на следующие категории:

Основные типы тиристоров:
  • Тиристор с кремниевым управлением или тиристоры
  • Двунаправленный тиристор с фазовым управлением или BCT
  • Тиристор с быстрым переключением или тиристоры
  • Двунаправленный триодный тиристор или BCT
  • Светоактивированные кремниевые выпрямители или ЛАЗЕРЫ
  • Тиристор обратного тока или РПЦ
  • Тиристор с управлением на полевых транзисторах или полевые транзисторы-CD
  • Затвор отключающий тиристор или ГТО
  • Эмиттер выключения тиристора или ЭТО
  • МОП отключающий тиристор или МТО
  • Интегрированные тиристоры с затворной коммутацией или IGCT
В последние годы большая часть усилий по разработке была направлена ​​как на непрерывную интеграцию управляющей электроники и управляющей электроники в тиристорные модули, так и на использование технологии MOS для создания структур затворов, интегрированных в сам тиристор.
  • Многие вариации этой темы разрабатываются, и некоторые технологии должны превзойти другие в ближайшие годы.

1. ПОСТАВИТЬ:
  • Полная форма PUT — это программируемый унифицированный транзистор. — это устройство P-N-P-N, такое же, как и SCR, полное значение, но главное отличие состоит в том, что затвор соединен с материалом n-типа рядом с анодом, как показано на рисунке.
  • PUT используется в основном для временной задержки, логики, а также имеет триггерные схемы SCR.Обозначение схемы и ВАХ PUT показаны на рисунке.
  • В PUT затвор всегда смещен положительно по отношению к катоду. Когда анодное напряжение превышает напряжение затвора примерно на 0,7 В, точка перехода j1 смещается в прямом направлении и включается PUT. Когда анодное напряжение становится меньше, чем напряжение затвора, PUT отключается.


2. SUS:
  • Полноразмерный кремниевый односторонний переключатель SUS аналогичен PUT, но со встроенным лавинным диодом низкого напряжения между затвором и катодом, как показано на рисунке.
  • Из-за наличия диода SUS включается при фиксированном напряжении между анодом и катодом, в отличие от тринистора, триггерное напряжение и / или ток которого широко варьируются при изменении температуры окружающей среды.
  • SUS используется в основном в схемах синхронизации, логики и триггера. Его номинальное значение составляет около 20 В и 0,5 А. Обозначение цепи, эквивалентная схема и ВАХ SUS показаны на рисунке.






3. SCS:

  • Полный кремниевый управляющий переключатель SCS.Например четырехэлектронный тиристор. Он имеет два затвора: один анодный затвор (AG), как устройство PUT, и другой катодный затвор (KG), как SCR.
  • Другими словами, SCS представляет собой четырехуровневое устройство P-N-P-N с четырьмя оконечными устройствами; с анодом A, катодом K, анодным затвором, называемым AG, и катодным затвором, называемым KG, как показано на рисунке.
  • SCS может быть включен любым затвором. Условное обозначение схемы, а также ВАХ СКС показаны на рисунке.
  • Когда на анод затвора (AG) подается отрицательный импульс, переход J1 смещается в прямом направлении, и в это время включается SCS.Положительный импульс на AG перевернет соединение смещения j1 и отключит SCS.
  • Положительный импульс на стробирующем катоде (KG) включает устройство, а отрицательный импульс на KG выключает его.
  • Приложение включает в себя синхронизирующие, логические и пусковые цепи, генераторы импульсов, датчики напряжения, генераторы.












4. Тиристоры световые:

  • Обозначение схемы и ВАХ световых активированных тиристоров, также называемых LASCR, показаны на рисунке.
  • LASCR включается световым импульсом на кремниевую пластину тиристора. Импульс соответствующей длины волны направляется оптическими волокнами в специальную чувствительную область пластины.
  • Если интенсивность света превышает определенное значение, избыточная электронно-дырочная пара генерируется из-за излучения и включается тиристор с прямым смещением.
  • Основное применение тиристоров с легким зажиганием — высокое напряжение, сильноточные приложения, а также статическая компенсация реактивной мощности и т. Д.
  • Световой тиристор имеет полную электрическую изоляцию между источником запуска света и высоковольтной цепью анод-катод.
  • Световые тиристоры доступны до 6 кВ, а также до 3,5 кА, с падением напряжения во включенном состоянии около 2 В и с требованием срабатывания светового сигнала 5 мВт.


5. Diac (двунаправленный тиристорный диод):
  • Поперечное сечение DIAC, показывающее все его слои и соединения, показано на рисунке.
  • Если напряжение V12, с клеммой 1, положительной по отношению к клемме 2, превышает напряжение разрыва VB01, то структура P-N-P-N является проводящей.
  • Термин Diac образован заглавными буквами и называется DIode, который может работать на AC. Чтобы показать на рисунке, Diac имеет симметричные характеристики пробоя.
  • Его выводы взаимозаменяемы. Его напряжение включения составляет около 30 В. В проводящем режиме он действует как низкое сопротивление с падением на нем около 3 В, как показано на рисунке.
  • В отключенном состоянии действует как разомкнутый выключатель.DIAC иногда называют TRIAC без гейт.

6. SCR:
SCR обозначает выпрямитель с кремниевым управлением. Это в основном четырехслойное твердотельное устройство с контролем тока. SCR могут проводить ток только в одном направлении, SCR может нормально запускаться током, который подается на клемму затвора. Чтобы узнать больше о SCR, перейдите по ссылке, чтобы узнать больше о SCR (тиристоре). ВАХ тиристора


7.Симистор:
  • Полный кремниевый управляющий выпрямитель SCR — это однонаправленное устройство, которое может проводить ток только от анода к катоду, но не от катода к аноду, тогда как симистор может проводить ток в обоих направлениях.
  • TRIAC, таким образом, является двунаправленным тиристором с тремя выводами MT1, MT2 и Gate. Он широко используется для управления мощностью в цепи переменного тока.
  • Слово Triac образовано из заглавных букв слов TRIode и AC. В рабочем состоянии симистор эквивалентен двум антипараллельным тиристорам.Условное обозначение схемы и ее характеристики показаны на рисунке.

  • Термины «тиристор» включают все четырехслойные устройства P-N-P-N, используемые для управления мощностью в системах переменного и постоянного тока.
  • Кремниевый управляемый выпрямитель — самый популярный член семейства тиристоров. Есть несколько других членов семейства тиристоров, таких как GTO, ETO, PUT, SUS, SCS, TRIAC, DIAC и т. Д.
В зависимости от возможностей включения и выключения и, следовательно, физической конструкции, мы классифицируем тиристоры на следующие категории:

Основные типы тиристоров:
  • Тиристор с кремниевым управлением или тиристоры
  • Двунаправленный тиристор с фазовым управлением или BCT
  • Тиристор с быстрым переключением или тиристоры
  • Двунаправленный триодный тиристор или BCT
  • Светоактивированные кремниевые выпрямители или ЛАЗЕРЫ
  • Тиристор обратного тока или РПЦ
  • Тиристор с управлением на полевых транзисторах или полевые транзисторы-CD
  • Затвор отключающий тиристор или ГТО
  • Эмиттер выключения тиристора или ЭТО
  • МОП отключающий тиристор или МТО
  • Интегрированные тиристоры с затворной коммутацией или IGCT
В последние годы большая часть усилий по разработке была направлена ​​как на непрерывную интеграцию управляющей электроники и управляющей электроники в тиристорные модули, так и на использование технологии MOS для создания структур затворов, интегрированных в сам тиристор.
  • Многие вариации этой темы разрабатываются, и некоторые технологии должны превзойти другие в ближайшие годы.

1. ПОСТАВИТЬ:
  • Полная форма PUT — это программируемый унифицированный транзистор. — это устройство P-N-P-N, такое же, как и SCR, полное значение, но главное отличие состоит в том, что затвор соединен с материалом n-типа рядом с анодом, как показано на рисунке.
  • PUT используется в основном для временной задержки, логики, а также имеет триггерные схемы SCR.Обозначение схемы и ВАХ PUT показаны на рисунке.
  • В PUT затвор всегда смещен положительно по отношению к катоду. Когда анодное напряжение превышает напряжение затвора примерно на 0,7 В, точка перехода j1 смещается в прямом направлении и включается PUT. Когда анодное напряжение становится меньше, чем напряжение затвора, PUT отключается.


2. SUS:
  • Полноразмерный кремниевый односторонний переключатель SUS аналогичен PUT, но со встроенным лавинным диодом низкого напряжения между затвором и катодом, как показано на рисунке.
  • Из-за наличия диода SUS включается при фиксированном напряжении между анодом и катодом, в отличие от тринистора, триггерное напряжение и / или ток которого широко варьируются при изменении температуры окружающей среды.
  • SUS используется в основном в схемах синхронизации, логики и триггера. Его номинальное значение составляет около 20 В и 0,5 А. Обозначение цепи, эквивалентная схема и ВАХ SUS показаны на рисунке.






3. SCS:

  • Полный кремниевый управляющий переключатель SCS.Например четырехэлектронный тиристор. Он имеет два затвора: один анодный затвор (AG), как устройство PUT, и другой катодный затвор (KG), как SCR.
  • Другими словами, SCS представляет собой четырехуровневое устройство P-N-P-N с четырьмя оконечными устройствами; с анодом A, катодом K, анодным затвором, называемым AG, и катодным затвором, называемым KG, как показано на рисунке.
  • SCS может быть включен любым затвором. Условное обозначение схемы, а также ВАХ СКС показаны на рисунке.
  • Когда на анод затвора (AG) подается отрицательный импульс, переход J1 смещается в прямом направлении, и в это время включается SCS.Положительный импульс на AG перевернет соединение смещения j1 и отключит SCS.
  • Положительный импульс на стробирующем катоде (KG) включает устройство, а отрицательный импульс на KG выключает его.
  • Приложение включает в себя синхронизирующие, логические и пусковые цепи, генераторы импульсов, датчики напряжения, генераторы.












4. Тиристоры световые:

  • Обозначение схемы и ВАХ световых активированных тиристоров, также называемых LASCR, показаны на рисунке.
  • LASCR включается световым импульсом на кремниевую пластину тиристора. Импульс соответствующей длины волны направляется оптическими волокнами в специальную чувствительную область пластины.
  • Если интенсивность света превышает определенное значение, избыточная электронно-дырочная пара генерируется из-за излучения и включается тиристор с прямым смещением.
  • Основное применение тиристоров с легким зажиганием — высокое напряжение, сильноточные приложения, а также статическая компенсация реактивной мощности и т. Д.
  • Световой тиристор имеет полную электрическую изоляцию между источником запуска света и высоковольтной цепью анод-катод.
  • Световые тиристоры доступны до 6 кВ, а также до 3,5 кА, с падением напряжения во включенном состоянии около 2 В и с требованием срабатывания светового сигнала 5 мВт.


5. Diac (двунаправленный тиристорный диод):
  • Поперечное сечение DIAC, показывающее все его слои и соединения, показано на рисунке.
  • Если напряжение V12, с клеммой 1, положительной по отношению к клемме 2, превышает напряжение разрыва VB01, то структура P-N-P-N является проводящей.
  • Термин Diac образован заглавными буквами и называется DIode, который может работать на AC. Чтобы показать на рисунке, Diac имеет симметричные характеристики пробоя.
  • Его выводы взаимозаменяемы. Его напряжение включения составляет около 30 В. В проводящем режиме он действует как низкое сопротивление с падением на нем около 3 В, как показано на рисунке.
  • В отключенном состоянии действует как разомкнутый выключатель.DIAC иногда называют TRIAC без гейт.

6. SCR:
SCR обозначает выпрямитель с кремниевым управлением. Это в основном четырехслойное твердотельное устройство с контролем тока. SCR могут проводить ток только в одном направлении, SCR может нормально запускаться током, который подается на клемму затвора. Чтобы узнать больше о SCR, перейдите по ссылке, чтобы узнать больше о SCR (тиристоре). ВАХ тиристора


7.Симистор:
  • Полный кремниевый управляющий выпрямитель SCR — это однонаправленное устройство, которое может проводить ток только от анода к катоду, но не от катода к аноду, тогда как симистор может проводить ток в обоих направлениях.
  • TRIAC, таким образом, является двунаправленным тиристором с тремя выводами MT1, MT2 и Gate. Он широко используется для управления мощностью в цепи переменного тока.
  • Слово Triac образовано из заглавных букв слов TRIode и AC. В рабочем состоянии симистор эквивалентен двум антипараллельным тиристорам.Условное обозначение схемы и ее характеристики показаны на рисунке.

Его работа, типы и применение — все о технике

Что такое тиристор (SCR)? Как они работают, их типы и области применения

Тиристор — это твердотельный полупроводниковый коммутационный аппарат. Это бистабильный коммутатор , который работает в двух стабильных состояниях; непроводящее и проводящее состояние. Они считаются идеальным переключателем, но на практике у них есть некоторые ограничения, основанные на их характеристиках.В основном они используются в цепях большой мощности.

Тиристоры представляют собой семейство полупроводниковых устройств, которое состоит из четырех слоев чередующихся подложек P-типа и N-типа. SCR является членом семейства тиристоров. Обычные тиристоры (SCR) разработаны без функции отключения затвора, из-за чего они переключаются из проводящего в непроводящее состояние только тогда, когда ток доведен до нуля. Однако запирающие тиристоры затвора предназначены для управления обоими его состояниями.

Тиристоры

имеют более низкие потери в открытом состоянии и высокую управляемую мощность по сравнению с транзисторами.Однако они имеют низкую скорость переключения и более высокие потери переключения.

Тиристор

Это четырехслойное полупроводниковое переключающее устройство PNPN с тремя P-N переходами. Имеет три терминала; два основных терминала , анод и , катод и управляющий терминал, называемый , вентиль .

Обозначение

Символ тиристора напоминает диод, потому что оба они позволяют току течь в одном направлении, за исключением того, что тиристоры управляются входом внешнего затвора.

Структура

Он состоит из четырех слоев подложки чередующегося типа P и N, как показано на рис. Анодный вывод прикреплен к внешнему материалу P-типа, а вывод катода — к материалу N-типа на противоположном конце. Вывод затвора прикреплен к материалу P-типа рядом с выводом катода. Есть три перехода j1, j2 и j3 последовательно от анода, показанного на рис.

Подробнее о: Различия между конденсатором и батареей

Конструкцию тиристора можно разделить на два NPN и PNP BJT , как показано на рис.Эта структура представляет собой два BJT, затвор и коллекторы которых соединены друг с другом в виде петли, как показано на рис. 3.

состояния тиристора:

Тиристоры имеют три состояния.

1. Режим прямой блокировки : когда есть положительное напряжение между анодом и катодом, но нет входа затвора, чтобы перевести тиристор в состояние проводимости.

2. Режим прямой проводимости: , когда тиристор переводится в состояние проводимости и прямой ток поддерживается выше «удерживающего тока».

3. Обратный режим блокировки: Когда на анод по отношению к катоду приложено отрицательное напряжение, тиристор блокирует ток, как обычный диод.

Работа тиристора
Блокировка вперед

Когда на его анод относительно его катода подается положительное напряжение, переход J1 и J3 становится смещенным в прямом направлении. Переход J2 становится обратным смещением. Поскольку переход J2 имеет обратное смещение, тиристор не проводит ток и остается в закрытом состоянии.Это известно как « Режим прямой блокировки ». Тем не менее, все еще существует ток утечки, известный как « ток в закрытом состоянии ».

Прогнозируемая разбивка

Если приложенное напряжение анод-катод очень сильно возрастет до определенного предела, это приведет к разрыву перехода обратного смещения j2. Это явление известно как « лавинный пробой », а это напряжение называется «, напряжение прямого пробоя ».

После пробоя тиристор включится, что приведет к пропусканию большого прямого тока, поскольку переходы J1 и J2 уже находились в прямом смещении.На практике этот тип переключения может быть деструктивным, и прямое напряжение следует поддерживать ниже напряжения пробоя.

Ворота коммутации

Правильный способ включения тиристора — подать положительный импульс напряжения на его затвор относительно катода. Переход J2 станет прямым смещением. Тиристор перейдет в состояние проводимости, потому что все три перехода J1, J2 и J3 смещены в прямом направлении.

В состоянии проводимости тиристор действует как диод.Он будет проводить ток непрерывно без какого-либо внешнего управления. Он не может выключиться, если (a) прямое напряжение не будет снято или (b) ток через тиристор не уменьшится до уровня, известного как « удерживающий ток ».

Тиристор — фиксирующее устройство. Когда он запускается с помощью входа строба, устройство остается во включенном состоянии. Чтобы оставаться в состоянии проводимости, не требуется постоянное питание затвора. Однако есть загвоздка; анодный ток не должен уменьшаться от предела, известного как « фиксирующий ток ».« ток фиксации » больше, чем « удерживающий ток ».

Блокировка обратного хода

Когда на анод относительно катода подается отрицательное напряжение, переход J2 становится смещенным в прямом направлении, но переходы J1 и J3 остаются смещенными в обратном направлении. Следовательно, тиристор не проводит ток. Это состояние известно как «, состояние обратной блокировки ». Однако все еще существует ток утечки, известный как « обратный ток утечки ».

Также читайте: Трансформатор и его работа, характеристики и применение

Методы включения

Обычно тиристор включается за счет увеличения анодного тока. Этого можно добиться разными способами. Эти методы включения зависят от различных параметров тиристора и его характеристик для конкретных приложений. Но некоторые из них разрушительны, и их следует избегать или защищать устройство от них.

1) Высокое напряжение

При увеличении прямого анодно-катодного напряжения больше, чем его «напряжение прямого пробоя », тиристорный переход выйдет из строя.Это приводит к сильному протеканию тока, который переводит его в состояние проводимости. Этот тип включения является деструктивным, и его следует избегать.

2) Ток затвора

Когда тиристор смещен в прямом направлении, т.е. напряжение на анодном выводе больше, чем на катодном выводе. Приложение положительного напряжения затвора по отношению к катодному выводу обеспечит ток затвора, достаточный для включения устройства.

3) Тепловой

Тепло может переключить тиристор в состояние проводимости.Если его температура достаточно высока, он будет производить электронно-дырочные пары, что приведет к увеличению тока утечки. Такого типа включения обычно избегают. Потому что это может вызвать теплового разгона ; процесс, при котором сильный ток из-за высокой температуры, в свою очередь, высвобождает больше тепловой энергии и неконтролируемо создает положительную обратную связь.

4) Свет

Так же, как фотодиоды, если свет (фотоны) достигает контактов тиристора, он производит электронно-дырочные пары.Эти электронно-дырочные пары приводят к увеличению тока и, в конечном итоге, переключению тиристора в состояние проводимости.

5) дв / дт

дв / дт — скорость изменения напряжения во времени. Как известно, переходы обладают емкостным сопротивлением. Таким образом, если скорость нарастания напряжения между анодом и катодом достаточно высока, он может заряжать емкостной переход, чтобы перевести тиристор в состояние проводимости. Однако у них есть максимально допустимый предел для dv / dt. Увеличение dv / dt от указанного предела может привести к выходу устройства из строя.

Также читайте: Идеальный трансформатор и его характеристики

Отказ тиристора и его защита
di / dt Защита

Di / dt — скорость изменения тока во времени. Тиристор необходимо защитить от быстрорастущих всплесков тока. После переключения требуется минимальное время, чтобы равномерно установить ток во всех переходах. В противном случае быстрорастущий ток во время переключения может повредить переход из-за чрезмерного нагрева, и в конечном итоге устройство выйдет из строя.

Di / dt можно ограничить с помощью индуктора. Таким образом, индуктор используется в серии для ограничения di / dt анодного тока.

Дв / дт Защита

Как мы знаем, если мы приложим быстро нарастающее напряжение между анодом и катодом тиристора, он может включиться без входа затвора. Но мы пока не хотим включать устройство.

В таком случае параллельно используется конденсатор , который ограничивает быстро нарастающее напряжение.Конденсатор будет заряжаться и разрядиться при включении тиристора. Для ограничения тока разряда конденсатора последовательно с ним используется резистор . Такая схема, которая подавляет скачки напряжения, известна как Snubber .

Также читайте: Как проверить конденсатор? Использование различных методов

Типы тиристоров
1) Тиристор с фазовым регулированием (SCR)

Тиристор с фазовым управлением, также известный как кремниевый выпрямитель ( SCR ), включается путем подачи тока затвора, когда он находится в прямом смещении.у него нет возможности выключения. Итак, он отключается, когда анодный ток достигает нуля.

2) Двунаправленный тиристор с фазовым управлением (BCT)

BCT использует два тиристора ( SCR ) в антипараллельной конфигурации в одном устройстве. Он имеет две отдельные клеммы затвора; по одному на каждый тиристор. Один из выводов затвора включает ток в прямом направлении, а другой вывод затвора включает ток в обратном направлении.

3) Тиристор с быстрым переключением (SCR)

Обычно это выпрямители с кремниевым управлением (SCR), но они имеют высокую скорость переключения.Он использует резонансный инвертор для принудительной коммутации. Он также известен как тиристор инвертора .

4) Светоактивированный кремниевый выпрямитель (LASCR)

LASCR запускается с помощью источника света , такого как LED и т. Д. Световые (фотонные) частицы при попадании на переход образуют пары электрон-дырка, которые запускают ток, отбрасывающий устройство.
LASCR электрически изолирует цепь высокой мощности от цепи источника света.

5) Двунаправленный триодный тиристор (TRIAC)

TRIAC использует два SCR, соединенных в антипараллельной конфигурации с общим выводом затвора. Он может проводить в обоих направлениях, и они используются для управления фазой в приложениях переменного тока. Он не имеет клемм анода и катода. Так что его можно использовать в любом направлении.

TRIAC включается подачей положительного и отрицательного импульса затвора. Когда TRIAC подключен к источнику переменного тока, положительный импульс затвора запускает устройство на полупериод, а отрицательный импульс затвора — на другой полупериод.

6) Тиристор с обратной проводимостью (RCT)

RCT может работать в обратном направлении без какого-либо управляющего входа. Он состоит из SCR с диодом в антипараллельной конфигурации для обратной проводимости токов реактивной нагрузки. Он используется в приложениях, где обратная блокировка не требуется. Однако он имеет более низкое номинальное обратное напряжение, чем его номинальное значение прямого напряжения. Из-за обратного потока тока он позволяет RCT относительно быстро отводить свои несущие от своего перехода, обеспечивая высокую скорость переключения .

Подробнее о: Различия между синхронным и асинхронным двигателем

7) Тиристор выключения затвора (GTO)

GTO включается как обычный тиристор, подавая положительное напряжение затвора. Однако его можно отключить, подав отрицательное напряжение затвора. Это устройство без фиксации; для поддержания состояния проводимости требуется минимум 1% импульса включения.

8) Тиристор с управлением на полевых транзисторах (FET-CTH)

FET-CTH использует SCR с MOSFET .МОП-транзистор подключен к его клемме затвора. Когда на затвор полевого МОП-транзистора подается достаточное напряжение около 3 В , он обеспечивает необходимый пусковой ток на затвор SCR .

FET-CTH не имеет возможности отключения затвора. Он обеспечивает гальваническую развязку между управляющим входом и выходной цепью.

9) MOS Тиристор отключения (MTO)

В тиристорах такого типа используется комбинация GTO и MOSFET . MTO работает так же, как GTO , но ограничением GTO является требование высокого импульсного тока для его выключенного состояния. MTO преодолевает это ограничение, используя MOSFET для функции выключения. MOSFET активируется, обеспечивая только уровень напряжения сигнала.

МТО имеет два затвора; ворота включения и ворота выключения. Для включения МТО на пусковой вентиль подается импульс тока, который фиксирует устройство. Для выключения устройства на запирающий вентиль подается импульс напряжения.

10) Тиристор выключения эмиттера (ETO)

ETO также использует комбинацию GTO и MOSFET . Он состоит из двух N-MOSFET, P-MOSFET и GTO. N-MOS подключается последовательно со своим катодным выводом, а P-MOS подключается между затвором и катодным выводом SCR.

Имеет два зажима для ворот; нормальный терминал затвора для включения и другой терминал затвора для выключения, соединенный с последовательным N-MOSFET.Он включается подачей положительного напряжения затвора на оба затвора, что приводит к включению N-MOS и выключению P-MOS. Он выключается путем подачи отрицательного напряжения на затвор N-MOS, обеспечивая прохождение остаточной несущей через P-MOS, что также обеспечивает быстрое переключение.

Подробнее о: разница между Arduino и Raspberry Pi

11) Интегрированный тиристор с коммутацией затвора (IGCT)

IGCT объединяет тиристор с коммутацией затвора ( GCT ) с многослойной печатной платой для схем управления затвором.

GCT — это устройство с аппаратной коммутацией, которое использует очень быстро нарастающий и большой импульс тока для отвода всего тока от катода, чтобы обеспечить быстрое отключение . Он имеет встроенный диод для проведения реактивной нагрузки.

IGCT включается, обеспечивая ток затвора. Он отключается многослойной печатной платой, которая обеспечивает быстро нарастающий большой ток примерно 4 КВ / мкс. Он сбрасывает весь ток со своего катода и немедленно отключается.

Приложения

Основное применение тиристоров — управление цепями большой мощности.
• Они находят применение в источниках питания для цифровых схем.
• Контроллеры скорости двигателей переменного и постоянного тока состоят из тиристоров.
• Тиристор также используется в диммерах.

Вы также можете прочитать:

Какой символ у тиристора? — AnswersToAll

Какой символ у тиристора?

Обозначение кремниевого управляемого выпрямителя, тиристора или тиристора, используемого в принципиальных схемах или схемах, направлено на то, чтобы подчеркнуть характеристики выпрямителя, а также показать управляющий вентиль.В результате символ тиристора представляет собой традиционный символ диода с входом управляющего затвора рядом с переходом.

Какие части тиристора?

В своей основной форме тиристор имеет три вывода: анод (положительный вывод), катод (отрицательный вывод) и затвор (контрольный вывод). Затвор контролирует поток тока между анодом и катодом. Основная функция тиристора — контролировать электрическую мощность и ток, действуя как переключатель.

Что делают тиристоры?

Тиристоры

в основном используются там, где используются высокие токи и напряжения, и часто используются для управления переменными токами, когда изменение полярности тока вызывает автоматическое отключение устройства, что называется операцией «перехода через ноль».

Является ли DIAC тиристором?

DIAC означает «Диод для переменного тока». DIAC — это устройство с двумя электродами, входящее в семейство тиристоров.

Что такое ГТО в силовой электронике?

Затворный запорный тиристор (GTO) — это особый тип тиристора, который представляет собой высокомощный полупроводниковый прибор. Его изобрела компания General Electric. GTO, в отличие от обычных тиристоров, представляют собой полностью управляемые переключатели, которые могут включаться и выключаться их третьим выводом, выводом затвора.

Как узнать, неисправен ли мой SCR?

Чтобы проверить тиристор, подключите положительный выходной вывод омметра к аноду, а отрицательный вывод — к катоду. Омметр должен показывать отсутствие обрыва. Прикоснитесь затвором SCR к аноду. Омметр должен показывать обрыв цепи через тиристор.

Какой угол открытия?

Угол открытия: количество градусов от начала цикла, когда SCR включен, является углом открытия. Любой тиристор начнет проводить в определенной точке напряжения источника переменного тока.Конкретная точка определяется как угол открытия.

Как работают тиристорные схемы?

Тиристоры — это устройства, работающие от тока, малый ток затвора управляет большим анодным током. Тиристор действует как выпрямительный диод при срабатывании «ВКЛ». Анодный ток должен быть больше тока удержания для поддержания проводимости. Блокирует ток при обратном смещении, независимо от того, применяется ли ток затвора.

Как работает тиристорный нагреватель?

Описание тиристоров Для управления током в обоих направлениях используются два тиристора в обратно-параллельной конфигурации.Управляющие сигналы, подаваемые на GATE, или «запускающие» сигналы, синхронизируются для включения и выключения питания для подачи энергии в течение необходимого времени для контроля температуры.

Что делает тиристор однонаправленным устройством?

Тиристор также является однонаправленным устройством, как диод, что означает, что он пропускает ток только в одном направлении. Он состоит из трех последовательно соединенных PN-переходов, как и из четырех слоев. Клемма затвора, используемая для запуска SCR путем подачи небольшого напряжения на эту клемму, которую мы также назвали методом запуска затвора для включения SCR.

Как тиристор работает как диод?

Подобно диоду, тиристор также является однонаправленным устройством, но, в отличие от диода, он может использоваться как переключатель разомкнутой цепи. В тиристоре кремниевая пластина легирована четырьмя чередующимися типами P и N, которые выглядят как два транзистора, соединенных друг с другом (как показано на рисунке ниже).

Откуда взялось название тиристора?

Этимология. Более раннее устройство с газонаполненной трубкой, называемое тиратроном, обеспечивало аналогичную возможность электронного переключения, когда небольшое управляющее напряжение могло переключать большой ток.Термин «тиристор» происходит от комбинации «тиратрон» и «транзистор».

В чем разница между тиристором и тиристором?

Проще говоря, SCR — это разновидность тиристора. SCR или тиристор — это четырехслойное полупроводниковое переключающее устройство с тремя переходами. Он имеет три вывода: анод, катод и затвор. Тиристор также является однонаправленным устройством, как диод, что означает, что он пропускает ток только в одном направлении. Он состоит из трех последовательно соединенных PN-переходов, как и из четырех слоев.

Его работа, типы и применение

Кремниевый тиристор

Исследования показали, что для передачи напряжений очень большой величины на большие расстояния передача #HVDC (High Voltage Direct Current) более экономична. Таким образом, существует необходимость преобразовать генерируемый переменный ток высокого напряжения на электростанциях в постоянный ток высокого напряжения. Тиристор , похоже, способен на это эффективно даже при высоких напряжениях и токах.Это четырехслойное твердотельное полупроводниковое устройство с 3 выводами, которое может действовать как бистабильный переключатель, выпрямитель и многое другое. Давайте познакомимся подробнее с этим компактным и привлекательным устройством.

Что такое тиристор?

Если источник питания подключен к нормальному транзистору, один из двух переходов между слоями P и N будет иметь обратное смещение. Таким образом, между выводами эмиттера и базы подается постоянное вторичное напряжение, чтобы перевести транзистор во включенное состояние.Но этот вторичный источник напряжения означает большие потери мощности, особенно для приложений с большой мощностью.

В качестве решения этой проблемы William Shockley впервые предложил тиристор в 1950 году. Название Thyristor представляет собой смесь THYRatron и transISTOR . Он может работать даже после отключения вторичного источника напряжения. По сути, это полупроводниковый прибор с 4 чередующимися слоями P и N. Базовая форма тиристора имеет три терминала: катод, анод и затвор.Вывод затвора соединен с P-слоем около катода. Он контролирует поток зарядов между анодным и катодным выводами.

Обозначения тиристора

Как работает тиристор?

Чтобы разобраться в работе тиристора, давайте вкратце познакомимся с диодами. В диоде два полупроводниковых материала, один из которых легирован примесями P-типа, а другой — примесями N-типа, соединены с образованием PN-перехода. На стыке образуется обедненный слой из-за начальной миграции электронов и дырок, тем самым ограничивая дальнейшее движение носителей заряда через переход.Потенциал, возникающий в переходе из-за начальной миграции носителей заряда, называется барьерным потенциалом.

PN Junction Diode

Когда к диоду подключается источник напряжения, превышающий потенциал барьера, носители заряда преодолевают блокировку, и диод начинает проводить. Это называется прямым смещением . Когда полярность источника напряжения, подключенного к диоду, меняется, носители заряда перемещаются дальше от перехода, и проводимость не происходит.Это состояние распознается как обратное смещение .

К тиристору присоединяются четыре чередующихся P- и N-слоя полупроводников. Рассмотрим тиристор P-N-P-N #, подключенный к источнику напряжения. В этом случае по крайней мере один из трех переходов (средний переход) тиристора будет иметь обратное смещение. Чтобы устройство стало проводящим, область истощения должна быть разбита. Это достигается с помощью процесса , активирующего шлюз .

Тиристор до и после подключения вторичного источника напряжения

Вторичный источник напряжения подключается между затвором и выводом катода, и электроны вводятся в P-область.В конце концов, P-область заполняется электронами и становится N-областью. Три нижних слоя теперь относятся к N-типу, а самый верхний слой — к P-типу. Таким образом, он функционирует как диод с PN-переходом и начинает проводить, а продолжает проводить, даже если вторичный источник напряжения удален. Это связано с тем, что в P-область вводится достаточное количество # электронов, и они пробились в N-область.

Таким образом, когда на вывод затвора тиристора подается достаточный импульс положительного сигнала или ток #, он начинает проводить.Минимальное значение тока, известное как Ток удержания (Ih), необходимо для работы тиристора во включенном состоянии. На уровне #semiconductor, чтобы тиристор включился (или зафиксировался) и начал проводить, сумма коэффициентов усиления по току обоих транзисторов с общей базой должна превышать единицу. Требуемый ток известен как ток фиксации .

Как выключить тиристор?

Чтобы выключить тиристор, необходимо изменить значение тока через него так, чтобы сумма коэффициентов усиления по току была меньше единицы.Выключение начинается после того, как значение тока становится меньше, чем ток удержания. Их также можно выключить, подключив их в настроенную LC-цепь, где они подвергаются колебаниям напряжения вместо постоянного напряжения.

Характеристики переключения

Вольт-амперные характеристики

Подавая питание, мы получаем вольт-амперные характеристики между катодным напряжением ВА и анодным током Ia . По полученным характеристикам делается вывод, что тиристор может иметь три режима работы.Это

Обратный блокирующий режим:

Обратный блокирующий режим

В этом режиме катод становится слегка положительным по отношению к аноду. Вторичный источник напряжения не подключен. Таким образом, переходы 1 и 3 имеют обратное смещение, а переход 2 — прямое. Тиристор ведет себя как два последовательно включенных диода с подключенным к ним источником обратного напряжения. Через прибор протекает лишь небольшой ток утечки порядка микроампер. Это состояние выключенного тиристора.

Когда приложенное обратное напряжение превышает определенный порог, называемый напряжением пробоя, на переходах с обратным смещением возникает лавина, и ток быстро увеличивается. Это может вызвать чрезмерный нагрев и повреждение устройства. Таким образом, обратное рабочее напряжение устройства должно быть меньше напряжения пробоя (Vbr). В режиме обратной блокировки тиристор обеспечивает высокий обратный импеданс и, таким образом, может рассматриваться как разомкнутая цепь.

Режим прямой блокировки:

Режим прямой блокировки

В этом режиме анод является положительным по сравнению с катодом.Переключатель на терминале ворот остается открытым. Впоследствии переходы 1 и 3 смещаются в прямом направлении, а переход 2 — в обратном. Небольшое значение начального прямого тока утечки протекает от анода к катоду с небольшим падением напряжения на клеммах. Предлагаемый импеданс очень высок, и, следовательно, в этом случае устройство работает как разомкнутая цепь.

Режим прямой проводимости:

Тиристор можно перевести в режим прямой проводимости из режима прямой блокировки, подключив соответствующий импульс затвора между клеммами затвора и катода.В этом режиме тиристор проводит максимальный ток при минимальном напряжении и, как говорят, находится в состоянии ВКЛ. .

Классификация тиристоров

Тиристоры можно классифицировать в зависимости от их включения и выключения, а также характеристик V-I. На приведенной ниже блок-схеме показана классификация тиристоров. Рассмотрим подробно каждую из них.

Классификация тиристоров

Выпрямитель с кремниевым управлением (SCR):

Выпрямители с кремниевым управлением (SCR)

SCR являются наиболее распространенными известными тиристорами.Они могут проводить даже после снятия стробирующего импульса. Их характеристики идеальны для регулирования фазы. Они используются в схемах переключения, статических переключателях, инверторах и приводах двигателей постоянного тока.

Тиристор с обратной проводимостью (RCT):

Обычно тиристоры работают только в прямом режиме, блокируя любые обратные токи. Но в RCT SCR интегрирован с обратным диодом для удаления ненужных индуктивностей контура и переходных процессов напряжения. RCT может вести даже в обратном режиме с приличной коммутацией.Они используются в инверторных цепях и приводах постоянного тока мощных прерывателей.

Светоактивированный кремниевый выпрямитель (LASCR):

Обозначение LASCR

Они также известны как световые тиристоры (LTT). В этих устройствах количество электронно-дырочных пар в обратносмещенном переходе увеличивается, когда на переход легкие частицы попадают. Они используются в передаче высокого напряжения постоянного тока, генераторах импульсов высокого напряжения и компенсаторах мощности.

Для тиристоров, описанных выше, они могут быть включены с помощью подходящего управляющего импульса.Но для их выключения необходимо прервать питающий ток, так как ток не обращается в ноль естественным образом. Это неудобство можно уменьшить, используя термисторы с отключающей способностью.

Тиристор отключения затвора (GTO):

Обозначение GTO

Их также называют переключателями с управлением затвором (GCS), потому что их можно легко отключить, изменив полярность тока затвора. Его можно выключить в 10 раз быстрее, чем SCR. GTO используются в инверторах большой мощности, приводах двигателей постоянного и переменного тока.

MOS Тиристор с выключением (MTO):

В MTO GTO соединен с MOSFET, чтобы еще больше сократить время выключения. Чтобы выключить МТО, на полевой МОП-транзистор подается импульс напряжения. Он закорачивает эмиттер и базу NPN-транзистора, тем самым прекращая фиксацию. Они используются в моторных приводах, гибких линиях передачи переменного тока (FACT) и системах высокого напряжения до 20 МВА.

Тиристор выключения эмиттера (ETO):

Обозначение ETO

Он похож на MTO, за исключением второй клеммы затвора, подключенной последовательно с полевым МОП-транзистором.Чтобы выключить ETO, на #MOSFET подается импульс отрицательного напряжения. NMOS выключается и переносит весь заряд с катода, таким образом, блокировка прекращается. Они используются в инверторах высокого напряжения, статических синхронных компенсаторах (STATCOM) и гибких линиях передачи переменного тока (FACT).

Чтобы использовать тиристоры для управления напряжением переменного тока, две цепи должны быть соединены встречно параллельно, в результате чего образуются две цепи управления. Это увеличивает сложность и количество проводов. Таким образом, разработаны двунаправленные управляющие тиристоры, которые могут работать в обоих направлениях при срабатывании триггера.

Триод переменного тока (TRIAC):

Символ TRIAC

#TRIAC представляет собой пятиуровневое устройство. Это вторые по распространенности тиристоры после SCR. Они позволяют протекать двунаправленный ток, тем самым обеспечивая контроль над обеими половинами переменного сигнала. Обычно они используются только для приложений с низким энергопотреблением, поскольку они имеют существенные недостатки в приложениях с высоким энергопотреблением из-за их несимметричной природы. Они используются для регулирования скорости различных приборов и в качестве регуляторов яркости света.

Диод переменного тока (DIAC):

Обозначение DIAC

Обычно они используются в сочетании с TRIAC. Они соединены последовательно с клеммой затвора TRIAC. DIAC не пропускает ток через TRIAC до тех пор, пока в DIAC не будет достигнут определенный уровень напряжения, тем самым обеспечивая симметричный запуск в любом направлении. Обычно они используются в диммерах.

Кремниевый диод переменного тока (SIDAC):

Обозначение SIDAC

Они очень похожи на DIAC, за исключением того, что SIDAC имеют более высокое напряжение и могут непосредственно использоваться в качестве переключателей вместо использования их в качестве триггеров для других устройств.Они используются во многих устройствах специального назначения, например, в генераторах релаксации.

Области применения тиристоров

Здесь перечислены несколько областей применения тиристоров:

  • Они в основном используются в передаче высокого напряжения постоянного тока.

  • Они используются для переключения и выпрямления при очень высоких напряжениях и токах.

  • Они используются в качестве элементов управления в контроллерах с фазным зажиганием.

  • Используется в качестве источников питания в цифровых схемах.

  • Они используются в качестве расширенных автоматических выключателей для предотвращения повреждения других компонентов системы электроснабжения.

  • Тиристоры, к зажиму затвора которых подключен стабилитрон, используются в качестве ломов. Лом более выгоден, чем обычный автоматический выключатель или предохранитель.

  • Первое крупномасштабное применение тиристоров было в театре, телевидении и кино.

  • Они заменили реостаты и автотрансформаторы во многих приложениях.

  • Они являются важной частью вспышек, а также используются в фотографии.

Тиристорный клапан

Заключение

Хотя тиристоры используются в выпрямлении переменного тока в постоянный с высоким напряжением, низкие и средние напряжения выпрямляются с помощью других превосходных выпрямителей, таких как силовые полевые МОП-транзисторы. МОП-транзисторы также заменяют тиристоры в высокочастотных приложениях, поскольку тиристоры имеют более длительное время переключения из-за биполярной проводимости.

Однако, когда дело доходит до работы с высокими напряжениями и токами, тиристоры могут выдерживать до 6000 В и 4500 А.Они могут быстро переключаться между состояниями проводимости и непроводимости. В дополнение ко всем его преимуществам, его стоимость обслуживания невысока, и он может работать без сбоев в течение многих лет при надлежащих условиях окружающей среды.

См. Также

Что такое полупроводники?

Диоды

Сверхпроводники

Силовые полупроводниковые приборы — тиристоры и симисторы

Тиристор 2,5 А; Пиковое повторяющееся напряжение в закрытом состоянии, Vdrm: 600 В; Ток Igt: 500 мкА

Тиристор , также называемый кремниевым выпрямителем (SCR), в основном представляет собой четырехслойное трехпозиционное устройство pnpn .Он имеет три вывода: анод, катод и затвор. Устройство включается подачей короткого импульса на затвор и катод. Как только устройство включается, ворота теряют контроль, чтобы выключить устройство.

Отключение достигается приложением обратного напряжения между анодом и катодом. Обозначение тиристора и его вольт-амперные характеристики показаны на рисунке 1. Существуют два основных класса тиристоров: преобразователь и преобразователь. Разница между тиристором преобразователя и тиристором инвертора заключается в малом времени отключения (порядка нескольких микросекунд) для последнего.

Тиристоры преобразователя медленного типа используются в приложениях с естественной коммутацией (или фазовым управлением). Тиристоры инверторного класса используются в приложениях с принудительной коммутацией, таких как прерыватели постоянного и постоянного тока и инверторы постоянного и переменного тока . Тиристоры инверторного класса отключаются путем обнуления тока с помощью внешней коммутационной схемы.

Это требует дополнительных коммутирующих компонентов, что приводит к дополнительным потерям в инверторе.

Тиристоры представляют собой высокопрочные устройства с точки зрения переходных токов, di / dt и dv / dt .Прямое падение напряжения в тиристорах составляет от 1,5 до 2 В, и даже при более высоких токах порядка 1000 А оно редко превышает 3 В.

В то время как прямое напряжение определяет потери мощности устройства в открытом состоянии при любом заданном значении. тока, коммутационная потеря мощности становится доминирующим фактором, влияющим на температуру перехода устройства на высоких рабочих частотах. Из-за этого максимальные частоты коммутации, возможные при использовании тиристоров, ограничены по сравнению с другими силовыми устройствами, рассматриваемыми в этом разделе.

РИСУНОК 1 — (a) Обозначение тиристора и (b) вольт-амперные характеристики.

Тиристоры I 2 t выдерживают нагрузку и могут быть защищены предохранителями. Устойчивость к неповторяющимся импульсным токам тиристоров примерно в 10 раз превышает их номинальный среднеквадратичный (среднеквадратичный) ток. Они должны быть защищены демпферными сетями для эффектов dv / dt и di / dt . Если указанное значение dv / dt превышено, тиристоры могут начать проводить без подачи управляющего импульса.В приложениях преобразования постоянного тока в переменный необходимо использовать встречно-параллельный диод с одинаковым номиналом на каждом основном тиристоре.

Тиристоры доступны до 6000 В, 3500 А.

РИСУНОК 2 — (a) Обозначение симистора и (b) вольт-амперные характеристики.

Симистор — это пара тиристоров преобразователя, соединенных встречно параллельно. Символ симистора и вольт-амперные характеристики показаны на рисунке 2. Из-за интеграции симистор имеет плохое повторное включение dv / dt , плохую чувствительность по току затвора при включении и более длительное время выключения.

Симисторы в основном используются в приложениях управления фазой, например, в регуляторах переменного тока для управления освещением и вентиляторами, а также в твердотельных реле переменного тока.

ИСТОЧНИК: Kaushik Rajashekara — Delphi Automotive Systems

Что такое SCR (кремниевый выпрямитель), как он работает и различные типы SCR и пакеты

Термин SCR обозначает выпрямитель с кремниевым управлением, который является одним из наиболее важные представители семейства тиристоров .Он более популярен, чем другие тиристоры, такие как TRIAC, SCS, DIAC и т. Д., Поэтому некоторые люди даже используют слова Thyristor и SCR как синонимы. Так что в следующий раз, когда кто-то скажет просто «тиристор» в целом, они будут иметь в виду SCR.

SCR

изготовлены из кремния и чаще всего используются для преобразования переменного тока в постоянный (выпрямление), отсюда и название «Кремниевый управляемый выпрямитель ». Они также используются в других приложениях, таких как регулирование мощности, инверсия и т. Д.SCR обладают способностью выдерживать высокие значения тока и напряжения, поэтому они используются в большинстве промышленных приложений.

Символ SCR

Символ SCR будет аналогичен символу диода, кроме того; он имеет терминал ворот, как показано ниже. SCR — это однонаправленное устройство, которое позволяет току течь в одном направлении и противодействовать ему в другом направлении. SCR имеет три клеммы, а именно анод (A), катод (K) и затвор (G), он может быть включен или выключен, контролируя условия смещения или вход затвора.

И снова символ тиристора и символ SCR совпадают. Теперь, когда мы знаем, как SCR / тиристор может быть представлен на принципиальной схеме, давайте рассмотрим конструкцию SCR Construction and Working , чтобы понять о ней больше.

Строительство SCR

SCR — это четырехслойное полупроводниковое устройство, которое формирует структуру NPNP или PNPN, которая в конечном итоге формирует три перехода J1, J2 и J3.Среди трех выводов SCR анод является положительным электродом, он будет на P-слое, а катод — отрицательным электродом, он будет на N-слое SCR, затвор действует как управляющий вывод SCR. Изображение SCR Construction показано ниже.

Внешние слои P и N, на которых размещены два электрода, будут сильно легированы, а средние слои P и N будут слегка легированы, вывод затвора будет соединен с P-слоем в середине.SCR имеют три различных типа: плоский, Mesa-тип и Press pack.

Как работает SCR

Чтобы понять принцип работы SCR , мы должны изучить различные способы его работы. В зависимости от полярности приложенного напряжения и импульса затвора, подаваемого на SCR, он может работать в трех различных режимах, таких как

  • Режим блокировки вперед
  • Режим прямой проводимости
  • Обратный режим блокировки

Теперь давайте разберемся, как работает тиристор , посмотрев на каждый из режимов работы с его принципиальной схемой.

Режим прямой блокировки

В этом режиме работы положительное напряжение подается на анод, а отрицательное напряжение подается на катод, на затвор не будет подаваться импульс, он будет оставаться в открытом состоянии. После подачи напряжения переходы J1 и J3 будут смещены в прямом направлении, а переход J2 — в обратном. Поскольку J2 смещен в обратном направлении, ширина обедненной области увеличивается, и она действует как препятствие для проводимости, поэтому только небольшое количество тока будет течь от J1 к J3.

Когда напряжение, приложенное к тиристору, увеличивается и если оно достигает напряжения пробоя тиристора , переход J2 истощается из-за лавинного пробоя. Как только произойдет сбой Лавина , ток начнет течь через тиристор. В этом режиме работы тиристор смещен в прямом направлении, но никакого протекания тока не будет.

Режим прямой проводимости

Режим прямой проводимости — единственный режим, в котором SCR будет находиться во включенном состоянии и будет проводить.Мы можем сделать тиристор проводящим двумя способами: один — мы можем увеличить приложенное напряжение прямого смещения сверх напряжения пробоя , либо мы можем подать положительное напряжение на вывод затвора.

Когда мы увеличиваем приложенное прямое напряжение смещения между анодом и катодом, переход J2 будет истощен из-за лавинного пробоя, и SCR начнет проводить. Мы не можем сделать это для всех приложений, и этот метод активации SCR в конечном итоге уменьшит срок службы SCR .

Если вы хотите использовать тиристор для низковольтных приложений, вы можете подать положительное напряжение на затвор тиристора. Приложенное положительное напряжение поможет тиристору перейти в состояние проводимости. В этом режиме работы тиристор будет работать с прямым смещением, и через него будет протекать ток.

Обратный режим блокировки

В режиме обратной блокировки положительное напряжение подается на катод (-), а отрицательное напряжение подается на анод (+). На затвор не будет подаваться импульс, он будет сохранен как разомкнутая цепь. .В этом режиме работы переходы J1 и J3 будут смещены в обратном направлении, а переход J2 — в прямом. Поскольку переходы J1 и J3 имеют обратное смещение, через тиристор не будет протекать ток. Хотя будет протекать небольшой ток утечки из-за дрейфующих носителей заряда в прямом смещенном переходе J2, этого недостаточно для включения тринистора.

VI Характеристики SCR

Характеристики VI SCR получаются путем работы SCR в трех разных областях, а именно в области прямой блокировки, области прямой проводимости и области обратной блокировки

Когда SCR работает в режиме обратной блокировки , будет небольшой ток утечки, протекающий в обратном направлении SCR, который упоминается как обратный ток утечки на графике, обратный ток утечки будет расположен в отрицательном направлении. квадранты графа.

Теперь, если вы подадите положительное напряжение на анод и отрицательное напряжение на катод, SCR начнет работать в режиме прямой блокировки , и небольшой ток утечки будет течь через SCR в положительном направлении, следовательно, кривая начнет подниматься до определенного значения. уровень в положительных квадрантах графика, который упоминается как прямой ток утечки.

Когда график достигает определенного уровня напряжения, называемого напряжением пробоя, или если ток затвора Ig подается на SCR, SCR переходит в режим проводимости , и через SCR начинает течь большой ток.Ток представлен как прямая проводимость на кривой VI . Применяемый ток затвора обозначается как Ig1, Ig2 и Ig3, чем выше приложенный ток затвора, тем быстрее SCR переходит в состояние проводимости как Ig3> Ig2> Ig1.

Приложения SCR

От схем преобразователя до схем управления, тиристоры используются в широком диапазоне приложений. Невозможно обсудить все приложения Thyristor , но в основном они используются для управления током или напряжением на устройстве.Например, давайте рассмотрим пример, в котором SCR используются для управления скоростью двигателя.

На приведенной выше принципиальной схеме SCR показано устройство для управления скоростью двигателя постоянного тока с использованием SCR. Двигатель будет иметь две обмотки, а именно обмотку возбуждения и обмотку якоря . Управляя током, подаваемым на обмотку якоря, мы можем управлять скоростью двигателя постоянного тока. Обмотка якоря двигателя подключена к источнику переменного тока через трансформатор и два тиристора, включенных параллельно друг другу.

Во время положительного полупериода питания переменного тока, , тиристор 1 смещен в прямом направлении и начинает проводить, если подан импульс затвора, ток в обмотке якоря будет течь через тиристор 1. Точно так же во время отрицательного полупериода питания переменного тока SCR2 смещен в прямом направлении , а SCR1 будет смещен в обратном направлении, и, следовательно, SCR1 перейдет в состояние ВЫКЛ, когда импульс затвора применяется к SCR2, он начинает проводить. Изменяя триггерный импульс, подаваемый на вентили соответствующих SCR, мы сможем управлять входом, подаваемым на двигатель постоянного тока, следовательно, он контролирует скорость двигателя.

Различные типы SCR и пакетов

Существует множество типов SCR в зависимости от технических характеристик и применения. Мы уже обсуждали популярные SCR, такие как BT151, 2P4M, TYN608 и т. Д. SCR доступны в различных типах пакетов, которые можно использовать для разных типов приложений. SCR доступны в следующих пакетах

Дискретный пластик: Дискретный пластиковый корпус — это широко известный тип тиристоров, которые имеют три контакта, прикрепленных к покрытому пластиком полупроводниковому материалу.Эти SCR имеют плоскую конструкцию и являются самым дешевым типом SCR по сравнению с другими блоками. Они доступны до 25A и 1000V приложений , их можно легко установить в цепи любого типа с большим количеством других компонентов.

Пластиковый модуль: Пластиковый модуль имеет те же характеристики, что и дискретный пластиковый корпус, он также содержит более одного устройства и доступен в диапазоне токов от до 100 А .Использование этих модулей улучшит внешний вид схемы, поскольку их можно установить на платы, прикрутив болтами радиатор к плате.

Основание шпильки: Устройство основания шпильки будет иметь резьбовое основание, оно имеет двойное преимущество — низкое тепловое сопротивление и простоту монтажа. Они доступны в диапазоне тока от 5 до 150 A и во всем диапазоне напряжений. Единственный недостаток, которым он обладает, заключается в том, что его нелегко изолировать от радиатора

.

Плоское основание: Плоское основание обладает теми же характеристиками, что и основание шпильки SCR, дополнительным преимуществом является то, что они изолированы от радиатора тонким слоем изоляции.Они доступны в диапазоне тока от 10 до 400 А.

Press Pack: Прессы SCR используются для сильноточных приложений 200A или выше и приложений с более высоким напряжением , превышающим 1200V .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *