تریستور برای آدمک ها: مدار سوئیچینگ و روش های کنترل تریستورهای قدرتمند چقدر کار می کنند

♦ همانطور که قبلا متوجه شدیم، تریستور یک وسیله نیمه هادی است که دارای خواص یک شیر الکتریکی است. تریستور با دو خروجی (A - آند، K - کاتد) ، این دینیستور است. تریستور با سه سرب (A - آند، K - کاتد، Ue - الکترود کنترل) ، این یک تریستور است یا در زندگی روزمره به سادگی تریستور نامیده می شود.

♦ با کمک الکترود کنترل (در شرایط خاص) می توان حالت الکتریکی تریستور را تغییر داد، یعنی از حالت خاموش به حالت روشن انتقال داد.
اگر ولتاژ اعمال شده بین آند و کاتد از مقدار آن بیشتر شود، تریستور باز می شود U = Upr، یعنی مقدار ولتاژ شکست تریستور.
تریستور همچنین می تواند با ولتاژ کمتر باز شود بالابین آند و کاتد (U< Uпр) ، اگر یک پالس ولتاژ قطبی مثبت بین الکترود کنترل و کاتد اعمال شود.

♦ تا زمانی که ولتاژ تغذیه به آن اعمال شود تریستور می تواند تا زمانی که لازم باشد در حالت باز باشد.
تریستور را می توان بسته کرد:

• - اگر ولتاژ بین آند و کاتد را کاهش دهید تا U = 0;
• - اگر جریان آند تریستور را به مقداری کمتر از جریان نگهدارنده کاهش دهید Iud.
• - اعمال ولتاژ مسدود کننده به الکترود کنترل، (فقط برای تریستورهای قفل شونده).

تریستور همچنین می تواند تا زمانی که شما دوست دارید در حالت بسته باشد تا زمانی که پالس ماشه برسد.
تریستورها و دینیستورها در هر دو مدار DC و AC کار می کنند.

کار دینیستور و تریستور در مدارهای DC.

بیایید به چند مثال عملی نگاه کنیم.
اولین نمونه استفاده از دیانیستور است مولد تن آرامش .

ما به عنوان دیناستر استفاده می کنیم KN102A-B.

♦ ژنراتور به صورت زیر عمل می کند.
وقتی یک دکمه را فشار می دهید Kn، از طریق مقاومت ها R1 و R2خازن به تدریج شارژ می شود با(+ باتری - کنتاکت های بسته دکمه Kn - مقاومت ها - خازن C - منهای باتری).
زنجیره ای از کپسول تلفن و دینیستور به صورت موازی به خازن متصل است. هیچ جریانی از طریق کپسول تلفن و دینیستور جریان نمی یابد، زیرا دینیستور هنوز "قفل" است.
♦ هنگامی که خازن به ولتاژی می رسد که دینیستور از آن عبور می کند، یک پالس جریان تخلیه خازن از سیم پیچ کپسول تلفن (C - سیم پیچ تلفن - دینیستور - C) عبور می کند. صدای کلیک از گوشی شنیده می شود، خازن تخلیه می شود. سپس خازن C دوباره شارژ می شود و فرآیند تکرار می شود.
فرکانس تکرار کلیک به ظرفیت خازن و مقدار مقاومت مقاومت ها بستگی دارد. R1 و R2.
♦ با مقادیر ولتاژ، مقاومت ها و خازن نشان داده شده در نمودار، فرکانس سیگنال صوتی را می توان با استفاده از مقاومت R2 در داخل تغییر داد. 500 – 5000 هرتز کپسول تلفن باید با یک سیم پیچ با مقاومت کم استفاده شود 50 - 100 اهم، دیگر نه مثلاً یک کپسول تلفن TK-67-N.
کپسول گوشی باید با قطبیت صحیح روشن شود وگرنه کار نمی کند. روی کپسول یک علامت + (به علاوه) و - (منهای) وجود دارد.

♦ این طرح (شکل 1) یک اشکال دارد. با توجه به گسترش زیاد پارامترهای dinistor KN102(ولتاژ شکست متفاوت)، در برخی موارد لازم است ولتاژ منبع تغذیه افزایش یابد. 35-45 ولتکه همیشه ممکن یا راحت نیست.

دستگاه کنترل مونتاژ شده روی تریستور برای روشن و خاموش کردن بار با یک دکمه در شکل 2 نشان داده شده است.

دستگاه به شرح زیر عمل می کند.
♦ در حالت اولیه تریستور بسته و لامپ خاموش است.
دکمه Kn را فشار دهید 1-2 ثانیه. تماس های دکمه باز می شود، مدار کاتد تریستور می شکند.

در این مرحله خازن بااز یک منبع تغذیه از طریق یک مقاومت شارژ می شود R1. ولتاژ خازن به مقدار می رسد Uمنبع انرژی.
دکمه را رها کنید Kn.
در این لحظه خازن از طریق مدار تخلیه می شود: مقاومت R2 - الکترود کنترل تریستور - کاتد - کنتاکت های بسته دکمه Kn - خازن.
جریانی در مدار الکترود کنترل یعنی تریستور جریان خواهد داشت "باز خواهد شد".
لامپ روشن می شود و در امتداد مدار: به علاوه باتری ها - بار به شکل لامپ - تریستور - کنتاکت های دکمه بسته - منهای باتری ها.
در این حالت مدار به طور نامحدود طولانی خواهد بود .
در این حالت، خازن تخلیه می شود: مقاومت R2، الکترود کنترل انتقال - کاتد تریستور، تماس دکمه Kn.
♦ برای خاموش کردن لامپ، دکمه را برای مدت کوتاهی فشار دهید Kn. در این حالت مدار منبع تغذیه اصلی لامپ قطع می شود. تریستور "بستن". هنگامی که کنتاکت های دکمه بسته می شوند، تریستور در حالت بسته باقی می ماند، زیرا روی الکترود کنترل تریستور Uynp = 0(خازن تخلیه شده است).

من تریستورهای مختلف را در این مدار آزمایش کردم و با اطمینان کار کردم: KU101، T122، KU201، KU202، KU208 .

♦ همانطور که قبلا ذکر شد، دینیستور و تریستور خود را دارند آنالوگ ترانزیستور .

مدار آنالوگ تریستور از دو ترانزیستور تشکیل شده و نشان داده شده است در شکل 3.
ترانزیستور Tr 1 دارای p-n-p استرسانایی، ترانزیستور Tr 2 دارای n-p-n است هدایت ترانزیستورها می توانند ژرمانیوم یا سیلیکون باشند.

آنالوگ تریستور دارای دو ورودی کنترل است.
ورودی اول: الف - Ue1(امیتر - پایه ترانزیستور Tr1).
ورودی دوم: K - Ue2(امیتر - پایه ترانزیستور Tr2).

آنالوگ دارای: A - آند، K - کاتد، Ue1 - اولین الکترود کنترل، Ue2 - الکترود کنترل دوم است.

اگر از الکترودهای کنترل استفاده نمی شود، آنگاه یک دینیستور با الکترود خواهد بود A - آند و K - کاتد .

♦ یک جفت ترانزیستور، برای آنالوگ تریستور، باید با همان توان با جریان و ولتاژ بالاتر از حد لازم برای عملکرد دستگاه انتخاب شود. پارامترهای آنالوگ تریستور (ولتاژ شکست Unp، نگه داشتن جریان Iyd) ، به خواص ترانزیستورهای مورد استفاده بستگی دارد.

♦ برای عملکرد آنالوگ پایدارتر، مقاومت هایی به مدار اضافه می شود R1 و R2. و با یک مقاومت R3ولتاژ شکست قابل تنظیم است بالاو نگه داشتن جریان عیدآنالوگ یک دینیستور - یک تریستور. طرح چنین آنالوگ نشان داده شده است در شکل 4.

اگر در مدار مولد فرکانس صوتی (تصویر 1)، به جای dinistor KN102آنالوگ دینیستور را روشن کنید، دستگاهی با ویژگی های دیگر دریافت می کنید (شکل 5) .

ولتاژ تغذیه چنین مداری خواهد بود 5 تا 15 ولت. تغییر مقادیر مقاومت R3 و R5می توانید آهنگ صدا و ولتاژ عملکرد ژنراتور را تغییر دهید.

مقاومت متغیر R3ولتاژ شکست آنالوگ برای ولتاژ تغذیه استفاده شده انتخاب می شود.

سپس می توانید آن را با یک مقاومت ثابت جایگزین کنید.

ترانزیستورهای Tr1 و Tr2: KT502 و KT503; KT814 و KT815 یا هر دیگری

♦ جالب است مدار تنظیم کننده ولتاژ با حفاظت از اتصال کوتاه بار (تصویر 6).

اگر جریان بار بیشتر شود 1 آمپر، حفاظت کار خواهد کرد.

تثبیت کننده شامل موارد زیر است:

• - عنصر کنترل - دیود زنر KS510، که ولتاژ خروجی را مشخص می کند.
• - ترانزیستور عنصر فعال KT817A، KT808Aبه عنوان یک تنظیم کننده ولتاژ عمل می کند.
• - یک مقاومت به عنوان سنسور اضافه بار استفاده می شود R4;
• - محرک حفاظتی از آنالوگ دینیستور روی ترانزیستورها استفاده می کند KT502 و KT503.

♦ یک خازن به عنوان فیلتر در ورودی تثبیت کننده استفاده می شود C1. مقاومت R1جریان تثبیت دیود زنر تنظیم شده است KS510، ارزش 5 - 10 میلی آمپرولتاژ روی دیود زنر باید باشد 10 ولت.
مقاومت R5حالت تثبیت ولتاژ خروجی اولیه را تنظیم می کند.

مقاومت R4 = 1.0 اهم، به صورت سری به مدار بار متصل می شود که هر چه جریان بار بیشتر باشد ولتاژ متناسب با جریان روی آن آزاد می شود.

در حالت اولیه، زمانی که بار در خروجی تثبیت کننده کوچک یا غیرفعال است، آنالوگ تریستور بسته می شود. ولتاژ 10 ولت اعمال شده به آن (از دیود زنر) برای خرابی کافی نیست. در این مرحله، ولتاژ در مقاومت افت می کند R4تقریبا صفر
اگر به تدریج جریان بار را افزایش دهید، افت ولتاژ در مقاومت افزایش می یابد. R4. در یک ولتاژ مشخص در R4، آنالوگ تریستور شکسته می شود و ولتاژ بین نقطه برقرار می شود. نقطه 1و یک سیم مشترک، برابر با 1.5 - 2.0 ولت.
این ولتاژ انتقال آند-کاتد یک آنالوگ باز تریستور است.

LED به طور همزمان روشن می شود D1، علامت اضطراری است. ولتاژ خروجی تثبیت کننده در این لحظه برابر خواهد بود 1.5 - 2.0 ولت.
برای بازگرداندن عملکرد عادی تثبیت کننده، باید بار را خاموش کرده و دکمه را فشار دهید Knبا تنظیم مجدد قفل امنیتی
در خروجی تثبیت کننده دوباره ولتاژ وجود خواهد داشت 9 ولتو LED خاموش می شود.
تنظیم مقاومت R3، می توانید جریان سفر حفاظتی را انتخاب کنید از 1 آمپر و بیشتر . ترانزیستورها T1 و T2می توان روی یک رادیاتور بدون عایق قرار داد. خود رادیاتور از کیس جدا شده است.

برای درک نحوه عملکرد مدار، باید عملکرد و هدف هر یک از عناصر را بدانید. در این مقاله به بررسی اصل عملکرد تریستور، انواع و نحوه عملکرد، ویژگی ها و انواع آن می پردازیم. ما سعی خواهیم کرد همه چیز را تا حد امکان واضح توضیح دهیم تا حتی برای مبتدیان قابل درک باشد.

تریستور یک عنصر نیمه هادی است که فقط دو حالت دارد: "باز" ​​(جریان عبور می کند) و "بسته" (بدون جریان). علاوه بر این، هر دو حالت پایدار هستند، یعنی انتقال تنها تحت شرایط خاصی رخ می دهد. سوئیچینگ به خودی خود بسیار سریع است، هرچند آنی نیست.

از نظر عملکرد، می توان آن را به یک سوئیچ یا یک کلید مقایسه کرد. این فقط تریستور است که با کمک ولتاژ سوئیچ می شود و با از دست دادن جریان یا حذف بار خاموش می شود. بنابراین اصل عملکرد تریستور به راحتی قابل درک است. می توانید آن را به عنوان یک کلید با کنترل الکتریکی تصور کنید. بله، نه واقعا.

تریستور معمولا سه خروجی دارد. یک کنترل و دو کنترل که جریان از آن عبور می کند. می توانید سعی کنید به طور خلاصه اصل عملکرد را شرح دهید. هنگامی که ولتاژ به خروجی کنترل اعمال می شود، مدار از طریق آند-کلکتور سوئیچ می شود. یعنی با ترانزیستور قابل مقایسه است. تنها تفاوت این است که برای یک ترانزیستور، مقدار جریان عبوری به ولتاژ اعمال شده به خروجی کنترل بستگی دارد. تریستور یا کاملا باز است یا کاملا بسته.

ظاهر

ظاهر تریستور به تاریخ تولید آن بستگی دارد. عناصر زمان اتحاد جماهیر شوروی - فلز، به شکل "بشقاب پرنده" با سه سرب. دو نتیجه - کاتد و الکترود کنترل - در "پایین" یا "درب" قرار دارند (این سمتی است که باید به آن نگاه کرد). علاوه بر این، الکترود کنترل از نظر اندازه کوچکتر است. آند می تواند در طرف مقابل کاتد باشد یا از زیر واشر روی کیس به طرفین بیرون بیاید.

دو نوع تریستور - مدرن و شوروی، نامگذاری در نمودارها

تریستورهای مدرن متفاوت به نظر می رسند. این یک مستطیل پلاستیکی کوچک با یک صفحه فلزی در بالا و سه پین ​​در پایین است. در نسخه مدرن، یک ناراحتی وجود دارد: باید در توضیح آند که کاتد و الکترود کنترل در آن قرار دارند، بررسی کنید. به عنوان یک قاعده، اول آند، سپس کاتد و سمت راست، الکترود است. اما این معمولاً، یعنی همیشه نیست.

اصل عملیات

با توجه به اصل عملکرد، تریستور را می توان با دیود نیز مقایسه کرد. جریان را در یک جهت عبور می دهد - از آند به کاتد، اما این فقط در حالت "باز" ​​اتفاق می افتد. در نمودارهای مدار، تریستور شبیه یک دیود است. همچنین یک آند و یک کاتد وجود دارد، اما یک عنصر اضافی نیز وجود دارد - یک الکترود کنترل. البته تفاوت هایی در ولتاژ خروجی (در مقایسه با دیود) وجود دارد.

در مدارهای ولتاژ متناوب، تریستور تنها یک نیم موج را عبور می دهد - موج بالایی. هنگامی که نیمه موج پایین می آید، به حالت "بسته" بازنشانی می شود.

اصل عملکرد تریستور به زبان ساده

اصل عملکرد تریستور را در نظر بگیرید. حالت اولیه عنصر بسته است. "سیگنال" برای انتقال به حالت "باز" ​​ظاهر ولتاژ بین آند و خروجی کنترل است. دو راه برای برگرداندن تریستور به حالت "بسته" وجود دارد:

• بار را بردارید؛
• کاهش جریان زیر جریان نگهدارنده (یکی از مشخصات).

در مدارهای با ولتاژ متناوب، به عنوان یک قاعده، تریستور طبق گزینه دوم تنظیم مجدد می شود. جریان متناوب در شبکه خانگی هنگامی که مقدار آن به صفر نزدیک می شود و تنظیم مجدد اتفاق می افتد شکل سینوسی دارد. در مدارهایی که توسط منابع جریان مستقیم تغذیه می شوند، لازم است یا به زور برق را حذف کنید یا بار را حذف کنید.

یعنی تریستور در مدارهایی با ولتاژ ثابت و متناوب به روش های مختلف کار می کند. در یک مدار ولتاژ ثابت، پس از یک ظاهر ولتاژ کوتاه بین آند و ترمینال کنترل، عنصر به حالت "باز" ​​می رود. سپس دو سناریو برای توسعه رویدادها می تواند وجود داشته باشد:

• حالت "باز" ​​حتی پس از از بین رفتن ولتاژ خروجی کنترل آند حفظ می شود. این در صورتی امکان پذیر است که ولتاژ اعمال شده به ترمینال کنترل آند بالاتر از ولتاژ غیر محرک باشد (این داده ها در مشخصات فنی هستند). عبور جریان از تریستور در واقع فقط با قطع مدار یا خاموش کردن منبع تغذیه متوقف می شود. علاوه بر این، خاموش کردن / مدار باز می تواند بسیار کوتاه مدت باشد. پس از بازیابی مدار، هیچ جریانی جریان نمی یابد تا زمانی که پین ​​کنترل آند دوباره روشن شود.
• پس از حذف ولتاژ (کمتر از باز کردن قفل است)، تریستور بلافاصله به حالت "بسته" می رود.

بنابراین در مدارهای DC دو گزینه برای استفاده از تریستور وجود دارد - با و بدون نگه داشتن حالت باز. اما اغلب آنها طبق نوع اول استفاده می شوند - زمانی که باز می ماند.

اصل عملکرد تریستور در مدارهای AC متفاوت است. در آنجا، بازگشت به حالت قفل "به طور خودکار" اتفاق می افتد - زمانی که جریان از آستانه نگه داشتن پایین می آید. اگر ولتاژ به طور مداوم به آند-کاتد اعمال شود، در خروجی تریستور پالس های جریانی دریافت می کنیم که در فرکانس خاصی حرکت می کنند. منبع تغذیه سوئیچینگ اینگونه ساخته می شود. با کمک تریستور سینوسی را به پالس تبدیل می کنند.

بررسی سلامت

می توانید تریستور را با یک مولتی متر یا با ایجاد یک مدار آزمایش ساده بررسی کنید. اگر هنگام شماره گیری مشخصات فنی در مقابل چشمان خود دارید، می توانید همزمان مقاومت انتقال را بررسی کنید.

تداوم با مولتی متر

ابتدا، بیایید شماره گیری را با یک مولتی متر تجزیه و تحلیل کنیم. دستگاه را به حالت شماره گیری منتقل می کنیم.

لطفا توجه داشته باشید که مقدار مقاومت برای سری های مختلف متفاوت است - شما نباید به این موضوع توجه خاصی داشته باشید. اگر می خواهید مقاومت انتقال ها را بررسی کنید، به مشخصات فنی نگاه کنید.

شکل، طرح های آزمایشی را نشان می دهد. نقاشی سمت راست یک نسخه بهبود یافته با دکمه ای است که بین کاتد و خروجی کنترل نصب شده است. برای اینکه مولتی متر جریان عبوری از مدار را ثبت کند، به طور خلاصه دکمه را فشار دهید.

استفاده از لامپ و منبع DC (باتری نیز کار می کند)

اگر مولتی متر وجود ندارد، می توانید تریستور را با یک لامپ و یک منبع تغذیه بررسی کنید. حتی یک باتری معمولی یا هر منبع ولتاژ ثابت دیگر این کار را انجام می دهد. این فقط ولتاژی است که باید برای روشن کردن لامپ کافی باشد. شما به مقاومت بیشتر یا یک قطعه سیم معمولی نیاز خواهید داشت. یک مدار ساده از این عناصر مونتاژ می شود:

• به علاوه از منبع تغذیه ای که به آند می رسانیم.
• ما یک لامپ را به کاتد وصل می کنیم، خروجی دوم آن به منهای منبع تغذیه متصل است. چراغ خاموش است زیرا ترمیستور قفل است.
• به طور خلاصه (با استفاده از یک قطعه سیم یا مقاومت) آند و خروجی کنترل را به هم وصل می کنیم.
• چراغ روشن می شود و با وجود برداشتن جامپر روشن می ماند. ترمیستور باز می ماند.
• اگر پیچ لامپ را باز کنید یا منبع برق را خاموش کنید، لامپ به طور طبیعی خاموش می شود.
• اگر مدار/برق بازیابی شود، روشن نمی شود.

همراه با آزمایش، این مدار به شما اجازه می دهد تا اصل عملکرد تریستور را درک کنید. پس از همه، تصویر بسیار واضح و قابل درک است.

انواع تریستورها و خواص ویژه آنها

فناوری نیمه هادی هنوز در حال توسعه و بهبود است. چندین دهه است که انواع جدیدی از تریستورها ظاهر شده اند که تفاوت هایی با هم دارند.

• دینیستورها یا تریستورهای دیودی. تفاوت آنها در این است که فقط دو نتیجه دارند. آنها با اعمال ولتاژ بالا به آند و کاتد به صورت یک پالس باز می شوند. به آنها "تریستورهای کنترل نشده" نیز می گویند.
• ترینیستورها یا تریستورهای تریود. آنها یک الکترود کنترل دارند، اما یک پالس کنترل را می توان اعمال کرد:
  • به خروجی کنترل و کاتد. نام با کنترل کاتد است.
  • روی الکترود کنترل و آند. بر این اساس، کنترل آند.

همچنین تریستورها با توجه به روش قفل کردن انواع مختلفی دارند. در یک مورد، کاهش جریان آند به زیر سطح جریان نگهدارنده کافی است. در غیر این صورت، یک ولتاژ مسدود کننده به الکترود کنترل اعمال می شود.

رسانایی

گفتیم که تریستورها جریان را فقط در یک جهت هدایت می کنند. هدایت معکوس وجود ندارد. چنین عناصری نارسانا معکوس نامیده می شوند، اما تنها چنین عناصری وجود ندارند. گزینه های دیگری نیز وجود دارد:

• آنها دارای ولتاژ معکوس پایینی هستند که به آنها رسانا معکوس می گویند.
• با هدایت معکوس غیر عادی. مدارهایی را قرار دهید که ولتاژ معکوس نمی تواند رخ دهد.
• Triacs. تریستورهای متقارن جریان را در هر دو جهت هدایت کنید.

تریستورها می توانند در حالت کلید کار کنند. یعنی وقتی یک پالس کنترل می رسد، جریان را به بار وارد کنید. بار، در این مورد، بر اساس ولتاژ باز محاسبه می شود. همچنین لازم است بیشترین اتلاف توان را نیز در نظر گرفت. در این صورت بهتر است مدل های فلزی را به صورت «بشقاب پرنده» انتخاب کنید. اتصال رادیاتور به آنها راحت است - برای خنک شدن سریعتر.

طبقه بندی بر اساس حالت های خاص عملیات

همچنین می توانید زیرگونه های تریستور زیر را تشخیص دهید:

• قفل دار و غیرقابل قفل. اصل عملکرد یک تریستور غیرقابل قفل کمی متفاوت است. در حالت باز است زمانی که مثبت به آند اعمال می شود، منفی به کاتد اعمال می شود. هنگامی که قطبیت معکوس شود به حالت بسته می رود.
• بازیگری سریع. آنها زمان انتقال کوتاهی از یک حالت به حالت دیگر دارند.
• نبض. خیلی سریع از یک حالت به حالت دیگر منتقل می شود، در مدارهایی با حالت های عملکرد پالسی استفاده می شود.

هدف اصلی روشن و خاموش کردن یک بار قدرتمند با استفاده از سیگنال های کنترل کم مصرف است.

حوزه اصلی استفاده از تریستورها به عنوان یک کلید الکترونیکی است که برای بستن و باز کردن مدار الکتریکی عمل می کند. به طور کلی، بسیاری از دستگاه های آشنا بر روی تریستور ساخته شده اند. به عنوان مثال، یک حلقه گل با چراغ های در حال اجرا، یکسو کننده ها، منابع جریان ضربه ای، یکسو کننده ها و بسیاری دیگر.

ویژگی ها و معنای آنها

برخی از تریستورها می توانند جریان های بسیار بالایی را تغییر دهند که در این صورت تریستور قدرت نامیده می شوند. آنها در یک جعبه فلزی ساخته شده اند - برای اتلاف گرما بهتر. مدل های کوچک با بدنه پلاستیکی معمولا گزینه های کم مصرفی هستند که در مدارهای جریان کم استفاده می شوند. اما، همیشه استثنا وجود دارد. بنابراین برای هر هدف خاص، گزینه مورد نیاز انتخاب می شود. آنها البته با توجه به پارامترها انتخاب می کنند. در اینجا موارد اصلی وجود دارد:

همچنین یک پارامتر پویا وجود دارد - زمان انتقال از حالت بسته به حالت باز. در برخی از طرح ها، این مهم است. نوع سرعت را نیز می توان نشان داد: با زمان باز کردن قفل یا با زمان قفل کردن.

عصر بخیر حبر بیایید در مورد چنین دستگاهی به عنوان تریستور صحبت کنیم. تریستور یک دستگاه نیمه هادی دوپایدار است که دارای سه یا چند اتصال یکسو کننده متقابل است. از نظر عملکرد، آنها را می توان با کلیدهای الکترونیکی مرتبط کرد. اما یک ویژگی در تریستور وجود دارد، بر خلاف یک کلید معمولی، نمی تواند به حالت بسته برود. بنابراین، معمولاً می توان آن را تحت نام - کلید کاملاً مدیریت نشده یافت کرد.

شکل یک نمای معمولی از تریستور را نشان می دهد. این شامل چهار نوع هدایت الکتریکی متناوب مناطق نیمه هادی است و دارای سه پایانه است: آند، کاتد و الکترود کنترل.
آند با لایه p بیرونی تماس دارد و کاتد با لایه n بیرونی تماس دارد.
می توانید حافظه خود را از اتصال p-n تازه کنید.

طبقه بندی

اصل عملیات

در ارتباط با چنین الگویی، می توان مناطق افراطی - ساطع کننده، و اتصال مرکزی را - جمع کننده نامید.
برای درک نحوه عملکرد تریستور، باید به مشخصه جریان-ولتاژ نگاه کنید.


یک ولتاژ مثبت کوچک به آند تریستور اعمال شد. اتصالات امیتر در جهت رو به جلو و اتصالات جمع کننده در جهت مخالف متصل می شوند. (در واقع تمام ولتاژ روی آن خواهد بود). بخش صفر تا یک مشخصه ولتاژ جریان تقریباً مشابه شاخه معکوس مشخصه دیود خواهد بود. این حالت را می توان - حالت حالت بسته تریستور نامید.
با افزایش ولتاژ آند، حامل های اصلی به ناحیه پایه تزریق می شوند و در نتیجه الکترون ها و حفره ها جمع می شوند که معادل اختلاف پتانسیل در محل اتصال کلکتور است. با افزایش جریان از طریق تریستور، ولتاژ در محل اتصال کلکتور شروع به کاهش می کند. و هنگامی که به مقدار معینی کاهش یابد، تریستور ما به حالت مقاومت دیفرانسیل منفی می رود (بخش 1-2 در شکل).
پس از آن، هر سه انتقال در جهت رو به جلو تغییر می کنند و در نتیجه تریستور را به حالت باز منتقل می کنند (بخش 2-3 در شکل).
تا زمانی که محل اتصال کلکتور در جهت رو به جلو بایاس باشد، تریستور در حالت باز خواهد بود. اگر جریان تریستور کاهش یابد، در نتیجه ترکیب مجدد، تعداد حامل های غیرتعادلی در نواحی پایه کاهش می یابد و محل اتصال کلکتور در جهت مخالف تغییر می کند و تریستور به حالت بسته می رود.
هنگامی که تریستور دوباره روشن می شود، مشخصه ولتاژ جریان مشابه دو دیود متصل به سری خواهد بود. ولتاژ معکوس در این حالت توسط ولتاژ شکست محدود خواهد شد.

پارامترهای کلی تریستورها

نتیجه

حالت قفل معکوس

برنج. 3. حالت مسدود کردن معکوس تریستور

دو عامل اصلی حالت‌های شکست معکوس و شکست رو به جلو را محدود می‌کنند:

1. سوراخ شدن ناحیه تخلیه شده

در حالت قفل معکوس، ولتاژی به آند دستگاه اعمال می شود که نسبت به کاتد منفی است. اتصالات J1 و J3 بایاس معکوس هستند، در حالی که اتصال J2 بایاس رو به جلو هستند (شکل 3 را ببینید). در این حالت، بیشتر ولتاژ اعمال شده در یکی از اتصالات J1 یا J3 (بسته به درجه دوپینگ مناطق مختلف) کاهش می یابد. اجازه دهید این انتقال J1 باشد. بسته به ضخامت W n1 لایه n1، شکست ناشی از ضرب بهمن (ضخامت منطقه تخلیه شده در هنگام شکست کمتر از W n1 است) یا توسط سوراخ (لایه تخلیه شده در کل منطقه n1 گسترش می یابد، و انتقال J1 و J2 بسته است).

حالت قفل مستقیم

با انسداد مستقیم، ولتاژ در آند نسبت به کاتد مثبت است و فقط اتصال J2 بایاس معکوس است. انتقال J1 و J3 بایاس به جلو هستند. بیشتر ولتاژ اعمال شده در محل اتصال J2 کاهش می یابد. از طریق اتصالات J1 و J3، حامل های اقلیت به نواحی مجاور اتصال J2 تزریق می شوند که مقاومت اتصال J2 را کاهش می دهند، جریان عبوری از آن را افزایش می دهند و افت ولتاژ در آن را کاهش می دهند. با افزایش ولتاژ رو به جلو، جریان عبوری از تریستور ابتدا به آرامی رشد می کند، که مربوط به بخش 0-1 در مشخصه I-V است. در این حالت، تریستور را می توان قفل در نظر گرفت، زیرا مقاومت اتصال J2 هنوز بسیار بالا است. با افزایش ولتاژ تریستور، نسبت ولتاژ کاهش یافته در J2 کاهش می یابد و ولتاژ در دو طرف J1 و J3 سریعتر افزایش می یابد، که باعث افزایش بیشتر جریان از طریق تریستور و افزایش تزریق حامل اقلیت به منطقه J2 می شود. در یک مقدار ولتاژ معین (از مرتبه ده ها یا صدها ولت)، ولتاژ سوئیچینگ نامیده می شود. V BF(نقطه 1 در مشخصه I-V)، فرآیند یک ویژگی بهمن مانند به دست می آورد، تریستور به حالتی با رسانایی بالا می رود (روشن می شود) و جریانی در آن تنظیم می شود که توسط ولتاژ منبع و مقاومت تعیین می شود. از مدار خارجی

مدل دو ترانزیستوری

یک مدل دو ترانزیستوری برای توضیح ویژگی های دستگاه در حالت خاموش شدن مستقیم استفاده می شود. تریستور را می توان به عنوان اتصالی بین یک ترانزیستور p-n-p و یک ترانزیستور n-p-n در نظر گرفت که کلکتور هر یک به پایه دیگری متصل است، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 4 برای تریستور تریود. اتصال مرکزی به عنوان جمع کننده سوراخ های تزریق شده توسط اتصال J1 و الکترون های تزریق شده توسط اتصال J3 عمل می کند. رابطه بین جریان های ساطع کننده من E، کلکسیونر مدار مجتمعو پایه ها من بو افزایش جریان ساکن ترانزیستور α 1 p-n-p نیز در شکل نشان داده شده است. 4، جایی که I Co جریان اشباع معکوس اتصال کلکتور-پایه است.

برنج. 4. مدل دو ترانزیستوری تریستور تریود، اتصال ترانزیستورها و نسبت جریان در ترانزیستور p-n-p.

روابط مشابهی را می توان برای یک ترانزیستور npn به دست آورد که جهت جریان ها معکوس شود. از انجیر در شکل 4، جریان کلکتور ترانزیستور npn نیز جریان پایه ترانزیستور pnp است. به طور مشابه، جریان کلکتور ترانزیستور p-n-p و جریان کنترل Igجریان به پایه ترانزیستور npn. در نتیجه، زمانی که کل بهره حلقه بسته از 1 تجاوز کند، یک فرآیند احیا کننده امکان پذیر است.

جریان پایه ترانزیستور p-n-p است من B1= (1 - α 1) من A - I Co1. این جریان از کلکتور ترانزیستور NPN نیز عبور می کند. جریان کلکتور یک ترانزیستور n-p-n با بهره α 2 برابر است I C2= α 2 من ک + I Co2.

برابر کردن من B1و I C2، دریافت می کنیم (1 - α 1) من A - I Co1= α 2 من ک + I Co2. زیرا من ک = من A + Ig، آن

برنج. 5. نمودار نوار انرژی در حالت بایاس رو به جلو: حالت تعادل، حالت مسدود کردن مستقیم و حالت هدایت به جلو.

این معادله پاسخ استاتیکی دستگاه را در محدوده ولتاژ تا خرابی توصیف می کند. پس از خرابی، دستگاه به عنوان یک دیود p-i-n عمل می کند. توجه داشته باشید که تمام عبارات موجود در صورتگر سمت راست معادله کوچک هستند، بنابراین، در حالی که عبارت α 1 + α 2< 1, ток من Aکم اهمیت (ضرایب α1 و α2 خود به این بستگی دارد من Aو معمولاً با افزایش جریان رشد می کنند) اگر α1 + α2 = 1، مخرج کسر ناپدید می شود و یک شکست مستقیم رخ می دهد (یا تریستور روشن می شود). لازم به ذکر است که اگر قطبیت ولتاژ بین آند و کاتد معکوس شود، اتصالات J1 و J3 بایاس معکوس و J2 بایاس رو به جلو خواهند بود. در چنین شرایطی، خرابی رخ نمی دهد، زیرا فقط اتصال مرکزی به عنوان یک قطره چکان عمل می کند و فرآیند بازسازی غیرممکن می شود.

عرض لایه های تخلیه شده و نمودارهای باند انرژی در حالت تعادل، در حالت انسداد مستقیم و هدایت مستقیم در شکل ها نشان داده شده است. 5. در حالت تعادل، منطقه تخلیه شده هر گذار و پتانسیل تماس با مشخصات توزیع ناخالصی تعیین می شود. هنگامی که یک ولتاژ مثبت به آند اعمال می شود، اتصال J2 تمایل به تغییر جهت در جهت مخالف دارد، در حالی که اتصالات J1 و J3 تمایل به حرکت به جلو دارند. افت ولتاژ بین آند و کاتد برابر است با مجموع جبری افت ولتاژ در سراسر اتصالات: VAK = V 1 + V 2 + V 3. با افزایش ولتاژ، جریان عبوری از دستگاه افزایش می یابد و در نتیجه α1 و α2 افزایش می یابد. با توجه به ماهیت احیا کننده این فرآیندها، دستگاه در نهایت به حالت باز می رود. پس از روشن کردن تریستور، جریان عبوری از آن باید توسط مقاومت بار خارجی محدود شود، در غیر این صورت، در یک ولتاژ به اندازه کافی بالا، تریستور از کار می افتد. در حالت روشن، انتقال J2 در جهت رو به جلو بایاس می شود (شکل 5، c)، و افت ولتاژ V AK = (V 1 - | V 2| + V 3) تقریباً برابر است با مجموع ولتاژ در یک اتصال بایاس رو به جلو و ولتاژ ترانزیستور اشباع.

حالت هدایت به جلو

هنگامی که تریستور روشن است، هر سه اتصال به سمت جلو بایاس می شوند. سوراخ‌ها از ناحیه p1 و الکترون‌ها از ناحیه n2 تزریق می‌شوند و ساختار n1-p2-n2 مشابه یک ترانزیستور اشباع شده با تماس دیود از ناحیه n1 عمل می‌کند. بنابراین، دستگاه به طور کلی شبیه یک دیود p-i-n (p + -i-n +) است ...

طبقه بندی تریستور

• تریستور دیود (نام اضافی "dinistor") - یک تریستور با دو خروجی
  • دیود تریستور، در جهت مخالف رسانا نیست
  • دیود تریستور که در جهت مخالف هدایت می شود
  • دیود تریستور متقارن (نام اضافی "diak")
• تریستور تریود (نام اضافی "trinistor") - یک تریستور با سه خروجی
  • تریستور تریود که در جهت مخالف هدایت نمی شود (نام اضافی "تریستور")
  • تریستور تریود که در جهت مخالف هدایت می شود (نام اضافی "دیود تریستور")
  • تریستور تریود متقارن (نام اضافی "تریاک"، نام غیر رسمی "تریاک")
  • تریستور نامتقارن سه گانه
  • تریستور قفل شونده (نام اضافی "تریستور تریود قابل تعویض")

تفاوت بین دینیستور و ترینیستور

هیچ تفاوت اساسی بین دینیستور و ترینیستور وجود ندارد، با این حال، اگر دینیستور با رسیدن ولتاژ معینی بین پایانه های آند و کاتد، بسته به نوع این دینیستور باز شود، در ترینیستور می توان ولتاژ باز شدن را به طور ویژه کاهش داد. با اعمال یک پالس جریان با مدت زمان و مقدار معین به الکترود کنترل آن با اختلاف پتانسیل مثبت بین آند و کاتد و از نظر ساختاری ترینیستور فقط در حضور الکترود کنترل متفاوت است. SCR ها رایج ترین دستگاه ها از خانواده "تریستور" هستند.

تفاوت بین تریستور تریود و تریستور قفل شونده

تغییر به حالت بسته تریستورهای معمولی یا با کاهش جریان عبوری از تریستور به مقدار انجام می شود. من h، یا با تغییر قطبیت ولتاژ بین کاتد و آند.

تریستورهای قفل شونده بر خلاف تریستورهای معمولی تحت تأثیر جریان الکترود کنترل می توانند از حالت بسته به حالت باز بروند و بالعکس. برای بستن تریستور قفل شونده لازم است جریانی با قطبیت مخالف از قطبی که باعث باز شدن آن شده از الکترود کنترل عبور داده شود.

تریاک

تریاک (تریستور متقارن) یک دستگاه نیمه هادی است، در ساختار آن آنالوگ اتصال ضد موازی دو تریستور است. قابلیت عبور جریان الکتریکی در هر دو جهت.

ویژگی های تریستور

تریستورهای مدرن برای جریان های 1 میلی آمپر تا 10 کیلو آمپر تولید می شوند. برای ولتاژهای چند ولت تا چند کیلوولت؛ نرخ افزایش جریان رو به جلو در آنها به 10 9 A / s می رسد، ولتاژ - 10 9 V / s، زمان روشن شدن از چند دهم تا چند ده میکرو ثانیه است، زمان خاموش شدن از چند واحد تا چند صد است. میکروثانیه؛ راندمان به 99٪ می رسد.

کاربرد

• یکسو کننده های کنترل شده
• مبدل (اینورتر)
• کنترل کننده های قدرت (دیمر)

همچنین ببینید

• CDI (اشتعال تخلیه خازن)

یادداشت

ادبیات

• GOST 15133-77.
• کوبلانوسکی. دستگاه های تریستور Ya. S. - ویرایش دوم، تجدید نظر شده. و اضافی - م.: رادیو و ارتباطات، 1366. - 112 ص: بد. - (کتابخانه رادیو جمعی. شماره 1104).

پیوندها

• تریستورها: اصل عملکرد، طرح ها، انواع و روش های گنجاندن
• کنترل تریستور و تریاک از طریق میکروکنترلر یا مدار دیجیتال
• دستگاه های مبدل در سیستم های منبع تغذیه
• روگاچف K.D. تریستورهای برقی مدرن
• آنالوگ های داخلی تریستورهای وارداتی
• کتاب مرجع تریستور و آنالوگ تعویض تریستور تعویض دیود دیود زنر

- دستگاهی با ویژگی های نیمه هادی که طراحی آن بر اساس یک نیمه هادی تک بلوری با سه یا بیشتر اتصال p-n است.

کار او مستلزم وجود دو مرحله پایدار است:

• "بسته" (سطح رسانایی پایین است)؛
• "باز" ​​(سطوح رسانایی بالا است).

تریستورها دستگاه هایی هستند که عملکرد سوئیچ های الکترونیکی قدرت را انجام می دهند. نام دیگر آنها تریستورهای تک کاره است. این دستگاه به شما این امکان را می دهد تا با ضربات جزئی، ضربه بارهای قدرتمند را تنظیم کنید.

با توجه به مشخصه جریان-ولتاژ تریستور، افزایش قدرت جریان در آن باعث کاهش ولتاژ می شود، یعنی مقاومت دیفرانسیل منفی ظاهر می شود.

علاوه بر این، این دستگاه های نیمه هادی می توانند مدارهایی را با ولتاژ تا 5000 ولت و جریان تا 5000 آمپر (در فرکانس نه بیشتر از 1000 هرتز) ترکیب کنند.

تریستورهای دو و سه خروجی برای کار با جریان مستقیم و متناوب مناسب هستند. اغلب، اصل عملکرد آنها با عملکرد یک دیود یکسو کننده مقایسه می شود و اعتقاد بر این است که آنها یک آنالوگ کامل یکسو کننده هستند، به یک معنا حتی کارآمدتر.

انواع تریستورها با یکدیگر متفاوت است:

• راه مدیریت.
• رسانایی (یک طرفه یا دو طرفه).

اصول کلی مدیریت

ساختار تریستور دارای 4 لایه نیمه هادی به صورت سری (p-n-p-n) است. کنتاکت متصل به لایه p خارجی آند و کنتاکت متصل به لایه n خارجی کاتد است. در نتیجه، با یک مجموعه استاندارد، تریستور می تواند حداکثر دو الکترود کنترل داشته باشد که به لایه های داخلی متصل می شوند. با توجه به لایه متصل، هادی ها بر اساس نوع کنترل به دستگاه های کاتدی و آندی تقسیم می شوند. نوع اول بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

جریان در تریستورها به سمت کاتد (از آند) جریان می یابد، بنابراین، ارتباط با منبع جریان بین آند و ترمینال مثبت و همچنین بین کاتد و ترمینال منفی برقرار می شود.

تریستورها با الکترود کنترل می توانند:

• قابل قفل شدن؛
• قابل باز شدن

یکی از ویژگی های دستگاه های غیرقابل قفل، عدم پاسخگویی آنها به سیگنال از الکترود کنترل است. تنها راه بستن آنها این است که سطح جریان عبوری از آنها را کاهش دهید تا از قدرت جریان نگهدارنده کمتر باشد.

هنگام کنترل تریستور باید نکاتی را در نظر گرفت. دستگاهی از این نوع، فازهای کار را از "خاموش" به "روشن" و به طور ناگهانی و تنها در شرایط تأثیر خارجی تغییر می دهد: با استفاده از جریان (دستکاری ولتاژ) یا فوتون ها (در مواردی که فتوتریستور دارند).

برای درک این نکته، باید به خاطر داشت که تریستور عمدتاً دارای 3 خروجی (ترینیستور) است: آند، کاتد و الکترود کنترل.

Ue (الکترود کنترل) دقیقاً یکسان است و وظیفه روشن و خاموش کردن تریستور را بر عهده دارد. باز شدن تریستور در شرایطی رخ می دهد که ولتاژ اعمال شده بین A (آند) و K (کاتد) برابر یا بیشتر از حجم ولتاژ ترینیستور شود. درست است، در مورد دوم، تاثیر یک پالس قطب مثبت بین Ue و K مورد نیاز خواهد بود.

با یک منبع ثابت ولتاژ، تریستور می تواند به طور نامحدود باز شود.

برای قرار دادن آن در حالت بسته، می توانید:

• سطح ولتاژ بین A و K را به صفر کاهش دهید.
• مقدار جریان A را کاهش دهید تا مقادیر جریان نگهدارنده بیشتر باشد.
• اگر مدار بر اساس عمل جریان متناوب ساخته شده باشد، هنگامی که سطح جریان خود به صفر برسد، دستگاه بدون تداخل خارجی خاموش می شود.
• یک ولتاژ مسدود کننده به Ue اعمال کنید (فقط مربوط به انواع دستگاه های نیمه هادی قابل قفل است).

حالت بسته نیز به طور نامحدود ادامه می یابد تا زمانی که یک ضربه تحریک کننده رخ دهد.

روش های کنترل خاص

• دامنه .

نشان دهنده منبع تغذیه یک ولتاژ مثبت با مقدار متغیر Ue است. باز شدن تریستور زمانی اتفاق می افتد که ولتاژ برای عبور از انتقال کنترل جریان یکسوسازی (Isp.) کافی باشد. با تغییر مقدار ولتاژ در Ue، امکان تغییر زمان باز شدن تریستور وجود دارد.

عیب اصلی این روش تأثیر شدید ضریب دما است. علاوه بر این، هر نوع تریستور به نوع متفاوتی از مقاومت نیاز دارد. این لحظه راحتی کار را اضافه نمی کند. علاوه بر این، زمان باز شدن تریستور فقط تا زمانی که 1/2 اول نیم سیکل مثبت شبکه طول می کشد قابل اصلاح است.

• فاز.

این شامل تغییر فاز Ucontrol (در رابطه با ولتاژ در آند) است. در این حالت از پل تغییر فاز استفاده می شود. نقطه ضعف اصلی، شیب کم Ucontrol است، بنابراین، تثبیت ممان باز شدن تریستور فقط برای مدت کوتاهی امکان پذیر است.

• فاز پالس .

طراحی شده برای غلبه بر کاستی های روش فاز. برای این منظور، یک پالس ولتاژ با جلوی شیب دار به Ue اعمال می شود. این رویکرد در حال حاضر رایج ترین است.

تریستورها و ایمنی

تریستورها به دلیل تکانشی بودن عمل آنها و وجود جریان بازیابی معکوس، خطر اضافه ولتاژ در عملکرد دستگاه را به شدت افزایش می دهند. علاوه بر این، در صورت عدم وجود ولتاژ در سایر قسمت های مدار، خطر اضافه ولتاژ در ناحیه نیمه هادی زیاد است.

بنابراین، برای جلوگیری از عواقب منفی، مرسوم است که از طرح های TFTP استفاده کنید. آنها از ظهور و حفظ مقادیر بحرانی ولتاژ جلوگیری می کنند.

مدل تریستور دو ترانزیستوری

مونتاژ یک دینیستور (تریستور با دو سرب) یا یک تریستور (تریستور با سه سیم) از دو ترانزیستور کاملاً امکان پذیر است. برای انجام این کار، یکی از آنها باید رسانایی p-n-p داشته باشد، دیگری - رسانایی n-p-n-. ترانزیستورها هم از سیلیکون و هم از ژرمانیوم ساخته می شوند.

ارتباط بین آنها از طریق دو کانال انجام می شود:

• آند از ترانزیستور 2 + الکترود کنترل از ترانزیستور 1.
• کاتد از ترانزیستور 1 + الکترود کنترل از ترانزیستور 2.

اگر بدون استفاده از الکترودهای کنترل این کار را انجام دهید، خروجی یک دینیستور خواهد بود.

سازگاری ترانزیستورهای انتخاب شده با همان مقدار توان تعیین می شود. در این مورد، قرائت جریان و ولتاژ لزوما باید بیشتر از موارد مورد نیاز برای عملکرد عادی دستگاه باشد. ولتاژ شکست و داده های جریان نگهداری به کیفیت خاص ترانزیستورهای مورد استفاده بستگی دارد.

نظرات، اضافات به مقاله را بنویسید، شاید چیزی را از دست داده ام. نگاهی به آن بیندازید، خوشحال می شوم اگر چیز دیگری برای من مفید باشد.