Тиристор
радиоликбез
Вы уже знакомы, из школьной программы и из публикаций в нашем журнале (в разделе “радиошкола”), с двумя видами полупроводниковых приборов, — “двухслойными “ (диодами) и “трехслойными” (транзисторами). Но есть еще один тип, — “тиристоры”, полупроводниковые приборы, имеющие четырехслойную структуру, состоящую из четырех чередующихся слоев “Р” и “N”. Причем тиристоры бывают диодные — с двумя выводами, и триодные — с тремя выводами.
Структура диодного тиристора показана на рисунке 1. Его можно представить как два транзистора разной структуры, “наложенных” друг на друга со сдвигом в один слой (рисунок 2). Это действительно так, и аналог тиристора можно сделать из двух разноструктурных транзисторов, как показано на рисунке 3. Условное обозначение диодного тиристора показано на рисунке 4.
В чем же особенность тиристора ? Дело в том, что тиристор имеет способность открываться тогда, когда прямое напряжение на нем превысит некоторую величину, характерную для конкретного тиристора.
Вольт-амперная характиристика тиристора показана на рисунке 6. Таким образом, тиристор можно представить как диод, проводящие свойства которого включаются подачей на него некоторого напряжения Uвкл. И сохраняются до тех пор, пока ток через него не менее тока удержания Iуд. Если ток будет ниже 1уд, тиристор выключится и на него нужно будет снова подать напряжение включения.
Если последовательно с диодным тиристором включить лампочку, и подать на них напряжение, то лампочка будет включаться только тогда, когда напряжение превысит значение Uвкл.
В радиолюбительской практике чаще используются триодные тиристоры, — тиристоры, имеющие еще и третий вывод, управляющий электрод (У.Э.). Управляющий электрод подключается к внутренней Р-области структуры тиристора (рисунок 7, 8). При этом тиристор приобретает очень ценное свойство, — подачей некоторого положитель-ного напряжения на этот управляющий электрод можно значительно снижать напряжение включения.
Возьмем для эксперементов наиболее распространенный триодный тиристор КУ202. Тиристор имеет большой металлический корпус как у мощного диода, но у него три вывода (рисунок 11), два вывода — катод и управляющий электрод можно паять, а анод выведен на корпус, так что провод к нему нужно крепить при помощи гайки.
Соберите несложную схему, показанную на рисунке 10. VS1 — тиристор КУ202, R1 — резистор сопротивлением 500-1000 Ом (0,5-1кОм), лампа Н1 — лампа накаливания на 12В, например от задних фонарей автомобиля, или сигнальная.К свободному выводу R1 припаяйте небольшой кусок гибкого монтажного провода, и свободный его конец зачистите.
Теперь от источника питания подайте на эту схему напряжение (9…15В, не более). Лампа гореть не будет.
Свободным оголенным концом монтажного провода, идущего от R1 прикоснитесь к точке “Б” (к плюсу источника питания).
Лампа загорится. И будет гореть даже после отключения провода от точки “Б”. Тиристор включился и теперь ничто (кроме отключения питания) не может его выключить, никакие изменения на его управляющем электроде.
Если отсоединить один из проводов от источника питания, и подсоединить его снова. Лампа погаснет и гореть не будет. Что бы её включить нужно снова подать положительное напряжение на управляющий электрод тиристора.
Тиристоры часто используются в цветомузыкальных установках и в автоматах, переключающих лампочки. При этом они не только включают лампочки, но и выключают их. Но мы знаем что включенный тиристор можно выключить только разорвав цепь питания или понизив ток через него, практически до нуля. Как же работают эти устройства ?Дело в том, что все эти автоматы управляют переменным сетевым напряжением, поступающим на лампы через простой диодный выпрямитель. В результате через тиристор протекает пульсирующий ток, значение которого постоянно изменяется от максимальной величины до нуля.
И тиристор выключается тогда, когда ток в сети проходит через нуль. Таким образом подав положительное напряжение на управляющий электрод тиристора мы включаем лампу, а сняв это напряжение выключаем, но это возможно только при питании лампы пульсирующим током. При постоянном токе такого не получится.
Принципиальная схема простой “мигалки”, работающей от сети переменного тока показана на рисунке 12. Мигалка может управлять одной елочной гирляндой. Гирлянда обозначена как одна лампа Н1, на самом деле это гирлянда. Но можно подключить и одну слабую лампочку на 220В (не более чем на 25Вт., иначе тиристор нагреется). Сопротивление R1 от 2-х до 3-х кОм, R2 — от 3-к до 6-ти кОм. R1 на 2 Вт, R2 не менее чем на 1 Вт. С1 на емкость от 220 до 1000 мкФ, и напряжение не менее 63 V. VD1 любой выпрямительный.
Неуправляемый тиристор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Cтраница 1
Неуправляемые тиристоры называются диодными, или динисторами, а управляемые — триодными или три-нисторами.
[1]
| Схемы управления с двухоперацион — [ IMAGE ] Схема управления. [2] |
Неуправляемый тиристор ТНг
открывается и пропускает ток включения тиристора ГД только тогда, когда напряжение в цепи питания превышает минимально допустимое. Другой неуправляемый тиристор 7 Я2 открывается и выключает тиристор ТД, когда на нагрузочном сопротивлении появляется напряжение, превышающее ( из-за перегрузки током) допустимое. [3]Рассмотренный здесь неуправляемый тиристор имеет существенный недостаток: его открывания и закрывания возможны лишь при значительных изменениях внешних напряжения и тока. Это приводит к тому, что ток, протекающий через тиристор ( электронный и дырочный), будет значительно больше тока цепи управления. Закрывание тиристора ос ществляется импульсами тока управления обратной полярности. [4]
Различают управляемые и неуправляемые тиристоры.
[5]
Структурная схема
На рис. 2 представлены зависимости емкости неуправляемых тиристоров Д227 от величины прямого тока и типовая характеристика для диффузионных р-п диодов. На рис. 3 представлены зависимости емкости указанных тиристоров от частоты измерительного генератора при различных токах через тиристор. [7]
| Зависимость емкости тиристоров Д227 ( сплошные линии и диффузионного р-п диода от величины тока ( штриховая линия. [8] |
На рис. 4 схематически представлена структура неуправляемого тиристора. Эмиттерные переходы j и / 3 — сплавные, а центральный ( коллекторный) переход / 2 получен методом диффузии. [9]
Так как ни одна из баз неуправляемого тиристора не имеет внешнего вывода ( через который могли бы поступать носители в базу извне), а закон зарядной нейтральности ( выражающийся в одинаковом числе зарядов обоих знаков в любом полупроводниковом объеме при отсутствии в нем электрического поля) должен всегда соблюдаться, то заряды разных знаков в каждой из баз, и создаваемые ими токи должны быть одинаковы.
Рассматривается схема тиристорно-транзисторных мультивибраторов ( ТТМ) с управляемыми и неуправляемыми тиристорами. Приводятся три принципа построения схем, различающихся способом выключения тиристора. Соответственно рассматриваются: ТТМ, использующие неустойчивый режим тиристора; ТТМ, использующие тиристорный релаксатор с индуктивностью и ТТМ с обратной связью между транзисторным каскадом и тиристором. По сравнению с мультивибраторами, выполненными исключительно на тиристорах или транзисторах, приводимые схемы обладают рядом качественных преимуществ. Основными из них являются значительная скважность; широкая и плавная регулировка длительности импульса и в некоторых схемах длительности паузы; хорошая температурная стабильность длительности импульса при использовании делителя напряжения или тринисторов со стабилитронами; отсутствие влияния нагрузки на параметры генерации; равенство амплитуды выходных импульсов напряжению источника питания. Анализ схем проводится с учетом применения отечественных маломощных тиристоров.
| Влияние тока управления на время задержки t3 анодного тока ( а и зависимость минимально необходимой ширины импульса управления от амплитуды его ( б. [12] |
Температурное влияние на U30, также как и в неуправляемом тиристоре на Un ( см. рис. 6.23, в и 6.24, в), ослабляется при шунтировании одного из эмитгерных переходов. [13]
Осцилограммы напряжения ( рис. 6.26, а) и тока ( рис. 6.26, б), снятые у низковольтного неуправляемого тиристора ( тип Д-227), при разных значениях напряжения питания ( указанных в подписи к рисункам) подтверждают не только закономерность по этапам переходного процесса, но и длительность этих этапов. Числовые обозначения кривых токов соответствуют однозначной нумерации на осциллограммах напряжения. [14]
| Диаграмма составляющих токов ( а и вольт-амперная. [15] |
Страницы: 1 2
Выпрямитель с кремниевым управлениемSCR » Electronics Notes
Тиристорные или тиристорные цепииспользуются для многих целей управления мощностью, от управления освещением до двигателей переменного тока и других коммутационных приложений.
Схема тиристора Включает:
Руководство по проектированию схемы тиристора
Схема работы
Схема запуска/запуска
Лом перенапряжения
Симисторные схемы
Тиристорный или кремниевый выпрямитель, SCR является особенно полезным компонентом и находит множество применений в таких областях, как управление мощностью, где эти компоненты могут использоваться для переключения высоких напряжений и токов. Тиристоры взяли на себя большинство приложений переключения мощности, которые когда-то обрабатывались реле, хотя контакторы очень высокого напряжения все еще используются.
Выпрямитель с тиристорным или кремниевым управлением, конструкция SCR может быть реализована простым способом. Устройства, хотя и немного необычные, следуют тем же основным правилам схемотехники, что и другие компоненты.
Основная проблема заключается в том, чтобы убедиться, что все компоненты имеют адекватные номинальные характеристики, поскольку часто тиристорные схемы используются в приложениях большой мощности.
Тиристор, основы цепи SCR
Тиристорный или кремниевый выпрямитель работает иначе, чем стандартный биполярный транзистор или полевой транзистор.
Тиристор имеет два электрода, которые подключены к основной цепи управления. Эти два электрода называются анодом и катодом.
Третий электрод, называемый затвором, используется для управления тиристором в цепи.
Символ цепи тиристора или тиристораПримечание по тиристорной технологии:
Тиристоры или тиристоры основаны на уникальной структуре PNPN и имеют три электрода: анод, катод и затвор. Когда затвор получает ток запуска, он запускает тиристор, позволяя току течь до тех пор, пока напряжение между анодом и катодом не будет снято. Это позволяет тиристору переключать высокие напряжения и токи, хотя это только в течение половины цикла. Два могут использоваться для покрытия обеих половин цикла.
Подробнее о Тиристорная технология
Чтобы понять, как SCR работает в цепи, лучше всего посмотреть на его эквивалентную схему.
Отсюда видно, что тринистор можно считать состоящим из двух соединенных между собой транзисторов.
В начальных условиях проводимость между анодом и катодом отсутствует. Однако, если на затвор подается ток, который заставляет TR2 проводить ток, SCR включится, но только в одном направлении. Эта проводимость будет поддерживаться, даже если ток затвора будет удален. Таким образом, ток затвора можно рассматривать как триггерный импульс.
Чтобы остановить проводимость, напряжение между анодом и катодом должно быть снижено до уровня ниже уровня отключения. Это происходит, когда один или оба транзистора достигают режима отсечки. В этот момент проводимость всего устройства прекратится, и ворота необходимо будет повторно запустить.
Эквивалентная схема тиристораКак можно понять, тиристор SCR проводит ток только в одном направлении. При использовании с сигналом переменного тока его необходимо повторно запускать для каждого полупериода проводимости.
Когда тиристор SCR находится в полностью проводящем состоянии, падение напряжения на устройстве обычно составляет около 1 В для всех значений анодного тока вплоть до его номинального значения.
После этого тиристор продолжает работать, пока анодный ток остается выше тока удержания для устройства, которое обычно обозначается как IH. Ниже этого значения SCR перестает проводить ток. Поэтому в цепях постоянного тока и некоторых цепях переменного тока с высокой индуктивностью должны быть средства отключения устройства, поскольку тиристор будет продолжать проводить ток.
Схема тиристорного затвора
Во избежание перегрузки затвора, а также ложных срабатываний, в цепь затвора часто ставят резисторы.
Тиристорная схема с дополнительными резисторами затвораПри разработке схемы SCR часто включаются два резистора затвора.
На схеме включен R1 для ограничения тока затвора до приемлемого уровня. Этот резистор выбран таким образом, чтобы обеспечить достаточный ток для срабатывания тринистора, но не настолько большой, чтобы переход затвора подвергался нагрузке.
Второй резистор, R2, является резистором катода затвора, иногда обозначаемым как RGK, включенным для предотвращения ложного срабатывания.
