تریستور - اصل عملکرد، دستگاه و مدار کنترل. تریستورها دستگاه، اصل کار، مشخصه جریان-ولتاژ

تریستور یک وسیله نیمه هادی است که به عنوان یک کلید طراحی شده است. دارای سه الکترود و ساختار p-n-p-n از چهار لایه نیمه هادی است. الکترودها را آند، کاتد و الکترود کنترل می نامند. ساختار p-n-p-n از نظر عملکردی شبیه یک مقاومت غیر خطی است که قادر به گرفتن دو حالت است:

• با مقاومت بسیار بالا، خاموش؛
• با مقاومت بسیار کم

انواع

در تریستور موجود، ولتاژی در حدود یک یا چند ولت حفظ می شود که با افزایش جریان از طریق آن، کمی افزایش می یابد. بسته به نوع جریان و ولتاژ اعمال شده به مدار الکتریکی با تریستور، یکی از سه نوع مدرن این دستگاه های نیمه هادی در آن استفاده می شود. کار بر روی جریان مستقیم:

• شامل trinistors.
• سه نوع تریستور قفل شونده که به آنها گفته می شود

تریاک ها بر روی جریان متناوب و مستقیم کار می کنند. همه این تریستورها حاوی یک الکترود کنترل و دو الکترود دیگر هستند که جریان بار از طریق آنها جریان می یابد. برای تریستورها و تریستورهای قفل شونده، آند و کاتد هستند؛ برای تریاک ها، نام این الکترودها به دلیل تعیین صحیح خواص سیگنال کنترل اعمال شده به الکترود کنترل است.

وجود ساختار p-n-p-n در تریستور امکان تقسیم مشروط آن را به دو منطقه می دهد که هر یک از آنها یک ترانزیستور دو قطبی با رسانایی مربوطه است. بنابراین، این ترانزیستورهای متصل به هم معادل یک تریستور هستند که مداری در تصویر سمت چپ است. Trinistors اولین کسانی بودند که در بازار ظاهر شدند.

خواص و خصوصیات

در واقع، این یک آنالوگ از یک رله خود قفل با یک تماس معمولی باز است که نقش آن توسط یک ساختار نیمه هادی واقع بین آند و کاتد ایفا می شود. تفاوت با رله این است که برای این دستگاه نیمه هادی می توان چندین روش روشن و خاموش را اعمال کرد. همه این روش ها توسط ترانزیستور معادل ترینیستور توضیح داده شده است.

دو ترانزیستور معادل با بازخورد مثبت پوشانده می شوند. هر گونه تغییر جریان در اتصالات نیمه هادی آنها را تا حد زیادی تقویت می کند. بنابراین، چندین نوع تأثیر روی الکترودهای ترینیستور برای روشن و خاموش کردن آن وجود دارد. دو روش اول به شما امکان می دهد آند را روشن کنید.

• اگر ولتاژ در آند افزایش یابد، در مقدار معین آن، تأثیرات اولیه شکست ساختارهای نیمه هادی ترانزیستورها شروع به تأثیر می کند. جریان اولیه ای که ظاهر می شود بهمن مانند است که با بازخورد مثبت افزایش می یابد و هر دو ترانزیستور روشن می شوند.
• با افزایش سریع ولتاژ در آند، ظرفیت های بین الکترودی که در هر قطعه الکترونیکی وجود دارد شارژ می شوند. در همان زمان، جریان های شارژ این ظرفیت ها در الکترودها ظاهر می شود که با بازخورد مثبت گرفته می شود و همه چیز با گنجاندن trinistor به پایان می رسد.

اگر تغییرات ولتاژ ذکر شده در بالا وجود نداشته باشد، روشن شدن معمولاً با جریان پایه ترانزیستور معادل n-p-n رخ می دهد. می توانید به یکی از دو روش ترینیستور را خاموش کنید که به دلیل تعامل ترانزیستورهای معادل نیز مشخص می شود. بازخورد مثبت در آنها عمل می کند، از مقادیر خاصی از جریان های جریان در ساختار p-n-p-n شروع می شود. اگر مقدار فعلی کمتر از این مقادیر باشد، بازخورد مثبت برای ناپدید شدن سریع جریان ها کار خواهد کرد.

راه دیگر برای خاموش کردن، قطع فیدبک مثبت با یک پالس ولتاژ است که قطبیت آند و کاتد را معکوس می کند. با چنین ضربه ای، جهت جریان های بین الکترودها برعکس می شود و ترینیستور خاموش می شود. از آنجایی که پدیده اثر فوتوالکتریک مشخصه مواد نیمه هادی است، فتوتریستورها و اپتوتریستورها وجود دارند که ممکن است به دلیل روشن شدن پنجره گیرنده یا LED در مورد این دستگاه نیمه هادی باشد.

به اصطلاح دینیستورها (تریستورهای کنترل نشده) نیز وجود دارند. در این دستگاه های نیمه هادی، هیچ الکترود کنترلی به طور سازنده وجود ندارد. در هسته خود، این یک trinistor با یک خروجی از دست رفته است. بنابراین حالت آنها فقط به ولتاژ آند و کاتد بستگی دارد و نمی توان آنها را با سیگنال کنترل روشن کرد. در غیر این صورت، فرآیندهای موجود در آنها مشابه ترینیستورهای معمولی است. همین امر در مورد تریاک ها نیز صدق می کند، که اساساً دو ترینیستور هستند که به صورت موازی به هم متصل شده اند. بنابراین، از آنها برای کنترل جریان متناوب بدون دیودهای اضافی استفاده می شود.

تریستورهای قفل شونده

اگر به روشی خاص، نواحی ساختار p-n-p-n در نزدیکی پایه های ترانزیستورهای معادل ساخته شوند، می توان به قابلیت کنترل کامل تریستور از سمت الکترود کنترل دست یافت. این ساختار ساختار p-n-p-n در تصویر سمت چپ نشان داده شده است. چنین تریستوری را می توان با سیگنال های مناسب در هر زمان با اعمال آنها بر روی الکترود کنترل روشن و خاموش کرد. بقیه روش های سوئیچینگ اعمال شده برای تریستورها نیز برای تریستورهای قفل شونده مناسب هستند.

با این حال، این روش ها برای چنین دستگاه های نیمه هادی اعمال نمی شود. برعکس، آنها توسط راه حل های مدار خاصی حذف می شوند. هدف دستیابی به روشن و خاموش شدن قابل اعتماد فقط توسط الکترود کنترل است. این برای استفاده از چنین تریستورهایی در اینورترهای فرکانس بالا با قدرت بالا ضروری است. GTO ها در فرکانس های حداکثر 300 هرتز کار می کنند، در حالی که IGCT ها قادر به فرکانس های بسیار بالاتر تا 2 کیلوهرتز هستند. جریان نامی می تواند چندین هزار آمپر و ولتاژ می تواند چندین کیلو ولت باشد.

مقایسه تریستورهای مختلف در جدول زیر نشان داده شده است.

تریستورها برای طیف وسیعی از جریان ها و ولتاژها ساخته می شوند. طراحی آنها با توجه به اندازه ساختار p-n-p-n و نیاز به حذف حرارت قابل اطمینان از آن تعیین می شود. تریستورهای مدرن و همچنین نامگذاری آنها در مدارهای الکتریکی در تصاویر زیر نشان داده شده است.

♦ 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 های 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 - باتری منهای.
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 تصور واضح کار، لازم است ایده ای از ماهیت کار تریستور ارائه شود.

هادی کنترل شده متشکل از چهار اتصال نیمه هادی P-N-P-N. اصل عملکرد آن مشابه دیود است و زمانی انجام می شود که جریان الکتریکی به الکترود کنترل وارد شود.

عبور جریان از تریستور تنها در صورتی امکان پذیر است که پتانسیل آند از پتانسیل کاتد بیشتر باشد. جریان عبوری از تریستور زمانی که مقدار جریان به آستانه بسته شدن کاهش می یابد، از عبور می ایستد. جریانی که وارد الکترود کنترل می شود بر جریان قسمت اصلی تریستور تأثیر نمی گذارد و علاوه بر این در حالت پایه تریستور نیازی به پشتیبانی ثابت ندارد، فقط باید تریستور را باز کرد.

چندین ویژگی تعیین کننده تریستور وجود دارد

در حالت باز، مطلوب برای عملکرد رسانا، تریستور با شاخص های زیر مشخص می شود:

• افت ولتاژ، به عنوان یک ولتاژ آستانه با استفاده از مقاومت داخلی تعریف می شود.
• حداکثر جریان مجاز تا 5000 A، مقدار rms، معمولی برای قوی ترین قطعات.

در حالت قفل تریستور، این است:

• حداکثر ولتاژ مجاز مستقیم (بیشتر از 5000A).
• به طور کلی، مقادیر ولتاژ رو به جلو و معکوس یکسان است.
• زمان یا زمان انسداد با حداقل مقداری که در طی آن تریستور تحت تأثیر مقدار مثبت ولتاژ آند نسبت به کاتد قرار نمی‌گیرد، در غیر این صورت تریستور خود به خود قفل می‌شود.
• جریان کنترل ذاتی در قسمت اصلی باز تریستور.

تریستورهایی برای مدارهای فرکانس پایین و مدارهای فرکانس بالا طراحی شده اند. اینها به اصطلاح تریستورهای پرسرعت هستند، محدوده آنها برای چندین کیلوهرتز طراحی شده است. تریستورهای پرسرعت با استفاده از ولتاژهای نابرابر جلو و عقب مشخص می شوند.

برای افزایش مقدار ولتاژ ثابت

برنج. شماره 1. ابعاد کلی و اتصال و ترسیم تریستور. متر 1, متر 2- نقاط کنترلی که ولتاژ پالس در حالت باز اندازه گیری می شود. L 1 دقیقه - کوچکترین شکاف هوا (فاصله) در هوا بین سرب های آند و الکترود کنترل. L 2 دقیقه - حداقل طول عبور جریان از راه دور نشت می کند بین نتیجه گیری

انواع تریستورها

• - تریستور دیود دارای دو خروجی آند و کاتد.
• Trinistor - یک تریستور تریود مجهز به یک الکترود کنترل اضافی است.
• ترایاک یک تریستور متقارن است، اتصال ضد سری تریستورها است، توانایی عبور جریان در جهت جلو و عقب را دارد.

برنج. شماره 2. ساختار (a) و مشخصه جریان-ولتاژ (CVC) تریستور.

تریستورها برای کار در مدارهایی با محدودیت های فرکانس متفاوت طراحی شده اند، در یک کاربرد رایج تریستورها را می توان به دیودهایی که به صورت مخالف متصل می شوند متصل کرد، از این خاصیت برای افزایش ولتاژ ثابتی که قطعه در حالت خاموش تحمل می کند استفاده می شود. برای مدارهای پیشرفته، استفاده کنید تریستورGTO (دروازه دور زدن اوه - تریستور قفل شونده)، کاملا قابل کنترل است. قفل شدن آن در امتداد الکترود کنترل اتفاق می افتد. استفاده از این نوع تریستورها در مبدل های بسیار قدرتمند کاربرد پیدا کرده است، زیرا می تواند جریان های بالایی را عبور دهد.

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.

تریستور - یک جزء الکترونیکی ساخته شده بر اساس مواد نیمه هادی، می تواند از سه یا چند اتصال p-n تشکیل شده باشد و دارای دو حالت پایدار است: بسته (رسانایی کم)، باز (رسانایی بالا).

این یک فرمول خشک است که برای کسانی که تازه شروع کرده اند کارشناسی ارشد مهندسی برقوای، مطلقاً چیزی نمی گوید. بیایید به اصل عملکرد این قطعه الکترونیکی برای افراد عادی، به اصطلاح، برای آدمک ها و جایی که می توان آن را اعمال کرد، نگاهی بیندازیم. در واقع، این یک آنالوگ الکترونیکی از سوئیچ هایی است که هر روز استفاده می کنید.

انواع مختلفی از این عناصر با ویژگی ها و کاربردهای متفاوت وجود دارد. یک تریستور معمولی تک کاره را در نظر بگیرید.

روش تعیین روی نمودارها در شکل 1 نشان داده شده است.

عنصر الکترونیکی دارای پین های زیر است:

• ترمینال مثبت آند؛
• ترمینال منفی کاتد؛
• الکترود کنترل G.

اصل عملکرد تریستور

کاربرد اصلی این نوع المان ها ایجاد کلیدهای تریستور قدرتی بر اساس آنها برای کلیدزنی جریان های بالا و تنظیم آنها می باشد. روشن شدن توسط یک سیگنال ارسال شده به الکترود کنترل انجام می شود. در این حالت، المنت به طور کامل قابل کنترل نیست و برای بستن آن، لازم است اقدامات اضافی انجام شود که اطمینان حاصل شود که ولتاژ به صفر می رسد.

اگر در مورد نحوه عملکرد تریستور به زبان ساده صحبت کنیم، بر اساس قیاس با دیود، می تواند جریان را تنها در یک جهت هدایت کند، بنابراین هنگام اتصال آن، باید قطبیت صحیح را رعایت کنید. هنگامی که ولتاژ به آند و کاتد اعمال می شود، این عنصر تا زمانی که سیگنال الکتریکی مربوطه به الکترود کنترل اعمال شود بسته می ماند. حال بدون توجه به وجود یا عدم وجود سیگنال کنترلی، حالت خود را تغییر نمی دهد و باز می ماند.

شرایط تریستور بستن:

1. سیگنال را از الکترود کنترل بردارید.
2. ولتاژ کاتد و آند را به صفر برسانید.

برای شبکه های AC، تحقق این شرایط هیچ مشکل خاصی ایجاد نمی کند. ولتاژ سینوسی، با تغییر از یک مقدار دامنه به مقدار دیگر، به صفر کاهش می یابد و اگر سیگنال کنترلی در این لحظه وجود نداشته باشد، تریستور بسته می شود.

در مورد استفاده از تریستور در مدارهای DC برای سوئیچینگ اجباری (بستن تریستور) از روشهای مختلفی استفاده می شود که رایج ترین آنها استفاده از خازنی است که از قبل شارژ شده است. مدار خازن به مدار کنترل تریستور متصل است. هنگامی که یک خازن به مدار وصل می شود، تخلیه به تریستور رخ می دهد، جریان تخلیه خازن برخلاف جریان مستقیم تریستور هدایت می شود که منجر به کاهش جریان در مدار به صفر و کاهش تریستور می شود. بسته خواهد شد.

شاید فکر کنید استفاده از تریستور غیر قابل توجیه است، آیا استفاده از کلید معمولی راحت تر نیست؟ مزیت بزرگ تریستور این است که به شما امکان می دهد با استفاده از یک سیگنال کنترل ناچیز اعمال شده به مدار کنترل، جریان های عظیمی را در مدار آند-کاتد تغییر دهید. در این مورد، جرقه رخ نمی دهد، که برای قابلیت اطمینان و ایمنی کل مدار مهم است.

طرح سوئیچینگ

مدار کنترل ممکن است متفاوت به نظر برسد، اما در ساده ترین حالت، مدار سوئیچ تریستور دارای شکل نشان داده شده در شکل 2 است.

یک لامپ متصل به آند L و ترمینال مثبت منبع تغذیه G با کلید K2 به آن وصل می شود B. کاتد به منهای منبع تغذیه متصل است.

پس از تامین برق توسط سوئیچ K2، ولتاژ باتری به آند و کاتد اعمال می شود، اما تریستور بسته می ماند، چراغ روشن نمی شود. برای روشن کردن لامپ، باید دکمه K1 را فشار دهید، سیگنال از طریق مقاومت R به الکترود کنترل اعمال می شود، کلید تریستور حالت خود را به حالت باز تغییر می دهد و لامپ روشن می شود. مقاومت جریان عرضه شده به الکترود گیت را محدود می کند. فشردن مجدد دکمه K1 تاثیری در وضعیت مدار ندارد.

برای بستن کلید الکترونیکی باید مدار را با کلید K2 از منبع تغذیه جدا کنید. این نوع قطعات الکترونیکی بسته می شوند و در صورت کاهش ولتاژ تغذیه در آند به مقدار معینی که بستگی به ویژگی های آن دارد. این روشی است که می توانید نحوه عملکرد تریستور برای آدمک ها را توصیف کنید.

مشخصات

ویژگی های اصلی شامل موارد زیر است:

عناصر مورد بررسی، به جز کلیدهای الکترونیکی، اغلب در تنظیم کننده های برق استفاده می شوند، که به شما امکان می دهد با تغییر مقادیر متوسط ​​و موثر جریان متناوب، برق عرضه شده به بار را تغییر دهید. مقدار جریان با تغییر لحظه ای که سیگنال باز شدن به تریستور اعمال می شود (با تغییر زاویه باز شدن) تنظیم می شود. زاویه باز (تنظیم) زمان از شروع نیم چرخه تا باز شدن تریستور است.

انواع داده های قطعات الکترونیکی

انواع مختلفی از تریستورها وجود دارد، اما رایج ترین آنها، علاوه بر مواردی که در بالا به آنها اشاره کردیم، موارد زیر است:

• عنصر دینیستور، سوئیچینگ آن هنگام رسیدن به مقدار مشخصی از ولتاژ اعمال شده بین آند و کاتد اتفاق می افتد.
• تریاک
• اپتوتریستور، سوئیچینگ آن توسط یک سیگنال نور انجام می شود.

Triacs

من مایلم در مورد triacs با جزئیات بیشتر صحبت کنم. همانطور که قبلا ذکر شد، تریستورها فقط می توانند جریان را در یک جهت هدایت کنند، بنابراین هنگامی که در مدار AC نصب می شود، چنین مداری یک نیم سیکل ولتاژ شبکه را تنظیم می کند. برای تنظیم هر دو نیم سیکل، لازم است تریستور دیگری را به صورت ضد موازی نصب کنید یا مدارهای خاصی را با استفاده از دیودهای قدرتمند یا پل های دیودی اعمال کنید. همه اینها مدار را پیچیده می کند، آن را دست و پا گیر و غیر قابل اعتماد می کند.

برای چنین مواردی است که تریاک اختراع شد. بیایید در مورد آن و در مورد اصل کار برای آدمک ها صحبت کنیم. تفاوت اصلی بین تریاک هااز عناصر مورد بحث در بالا در توانایی عبور جریان در هر دو جهت نهفته است. در واقع این دو تریستور با یک کنترل مشترک هستند که به صورت ضد موازی به هم متصل شده اند (شکل 3 A).

علامت گرافیکی نمادین این قطعه الکترونیکی در شکل 1 نشان داده شده است. 3 V. لازم به ذکر است که درست نیست که سیم های برق را آند و کاتد بنامیم، زیرا جریان را می توان در هر جهتی هدایت کرد، بنابراین آنها T1 و T2 نامیده می شوند. الکترود کنترل G نامگذاری شده است. برای باز کردن تریاک، لازم است یک سیگنال کنترلی به خروجی مربوطه اعمال شود. شرایط انتقال تریاک از یک حالت به حالت دیگر و برگشت در شبکه های AC با روش های کنترلی که در بالا مورد بحث قرار گرفت تفاوتی ندارد.

این نوع قطعات الکترونیکی در بخش تولید، لوازم خانگی و ابزار برقی برای کنترل جریان روان استفاده می شود. این کنترل موتورهای الکتریکی، عناصر گرمایشی، شارژرها.

در خاتمه، می خواهم بگویم که هم تریستورها و هم تریاک ها، جریان های قابل توجهی را سوئیچ می کنند، ابعاد بسیار کمی دارند، در حالی که قدرت حرارتی قابل توجهی در مورد آنها آزاد می شود. به عبارت ساده، آنها بسیار داغ می شوند، بنابراین برای محافظت از عناصر در برابر گرم شدن بیش از حد و شکست حرارتی، از یک هیت سینک استفاده می شود که در ساده ترین حالت رادیاتور آلومینیومی است.

تریستور. دستگاه، هدف

تریستور یک دستگاه نیمه هادی سه الکترودی کنترل شده با سه الکترود است p–n- انتقال، که دارای دو حالت پایدار تعادل الکتریکی است: بسته و باز.

تریستور عملکردهای یکسو کننده، سوئیچ و تقویت کننده را ترکیب می کند. اغلب به عنوان یک تنظیم کننده استفاده می شود، عمدتا زمانی که مدار توسط یک ولتاژ متناوب تغذیه می شود. نکات زیر سه ویژگی اصلی تریستور را نشان می دهد:

1 یک تریستور مانند یک دیود جریان را در یک جهت هدایت می کند و به عنوان یکسو کننده عمل می کند.

2 تریستور هنگامی که سیگنالی به الکترود کنترل اعمال می شود از حالت خاموش به روشن می شود و بنابراین به عنوان یک کلید دارای دو حالت پایدار است.

3 جریان کنترلی مورد نیاز برای انتقال تریستور از حالت "بسته" به حالت "باز" ​​بسیار کمتر (چند میلی آمپر) در جریان کاری چند آمپر و حتی چند ده آمپر است. بنابراین، تریستور دارای خواص تقویت کننده جریان است.

دستگاه و انواع اصلی تریستورها

برنج. 1. مدارهای تریستور: الف) چهار لایه اصلی p-n-p-n-ساختار ب) تریستور دیود ج) تریستور تریود.

طرح اصلی ساختار تریستور در شکل نشان داده شده است. 1. ساختار نیمه هادی چهار لایه است p-n-p-n، شامل سه سری متصل است pnانتقال J1، J2، J3. تماس با خارجی پ-لایه آند، به بیرونی نامیده می شود nلایه - کاتد. به طور کلی p-n-p-n- دستگاه می تواند تا دو الکترود کنترل (پایه) متصل به لایه های داخلی داشته باشد. با اعمال سیگنال به الکترود کنترل، تریستور کنترل می شود (حالت آن تغییر می کند). دستگاه بدون الکترود کنترل نامیده می شود تریستور دیودیا دیناتور. چنین دستگاه هایی با ولتاژ اعمال شده بین الکترودهای اصلی کنترل می شوند. دستگاهی با یک الکترود کنترلی نامیده می شود تریستور تریودیا trinistor(گاهی اوقات فقط یک تریستور، اگرچه این کاملاً صحیح نیست). بسته به اینکه الکترود کنترل به کدام لایه از نیمه هادی متصل است، ترینیستورها توسط آند و توسط کاتد کنترل می شوند. مورد دوم رایج ترین هستند.

دستگاه هایی که در بالا توضیح داده شد در دو نوع هستند: عبور جریان در یک جهت (از آند به کاتد) و عبور جریان در هر دو جهت. در حالت دوم، دستگاه های مربوطه نامیده می شوند متقارن(چون CVC آنها متقارن است) و معمولاً ساختار نیمه هادی پنج لایه دارند. ترینیستور متقارنهمچنین به نام تریاکیا تریاک(از انگلیسی triac). لازم به ذکر است که به جای دیانیستورهای متقارناغلب از آنالوگ های انتگرال آنها با پارامترهای بهتر استفاده می شود.

تریستورهای دارای الکترود کنترل به دو دسته قفل شونده و غیرقابل قفل تقسیم می شوند. همانطور که از نام آن پیداست، تریستورهای غیر خاموش نمی توانند با سیگنال اعمال شده به الکترود کنترل خاموش شوند. چنین تریستورهایی زمانی بسته می شوند که جریان عبوری از آنها کمتر از جریان نگهدارنده شود. در عمل، این معمولاً در انتهای نیمه موج ولتاژ شبکه رخ می دهد.

مشخصه جریان-ولتاژ تریستور

برنج. 2. مشخصه جریان ولتاژ تریستور

یک CVC معمولی یک تریستور که در یک جهت هدایت می‌کند (با یا بدون الکترودهای کنترل) در شکل 2 نشان داده شده است. دارای چندین بخش است:

· بین نقاط 0 و (Vvo, IL) یک بخش مربوط به مقاومت بالای دستگاه - مسدود کردن مستقیم (شاخه پایین) وجود دارد.

· در نقطه Vvo، تریستور روشن می شود (نقطه تعویض دینیستور به حالت روشن).

· بین نقاط (Vv، IL) و (Vn، In) یک بخش با مقاومت دیفرانسیل منفی وجود دارد - یک منطقه ناپایدار سوئیچینگ به حالت روشن. زمانی که اختلاف پتانسیل بین آند و کاتد تریستور با قطبیت مستقیم بیشتر از Vno باشد، تریستور باز می شود (اثر دینیستور).

بخش از نقطه با مختصات (Vn، In) و بالاتر مربوط به حالت باز (رسانایی مستقیم) است.

نمودار مشخصه های I-V را با جریان های کنترل متفاوت (جریان های روی الکترود کنترل تریستور) IG (IG=0؛ IG>0؛ IG>>0) نشان می دهد و هر چه جریان IG بیشتر باشد، ولتاژ Vbo کمتر است. ، تریستور به حالت رسانا تغییر می کند

· نقطه چین به اصطلاح نشان می دهد. "جریان روشن کردن یکسوسازی" (IG>> 0)، که در آن تریستور با حداقل ولتاژ آند-کاتد رسانا می شود. برای بازگرداندن تریستور به حالت غیر رسانا، لازم است جریان در مدار آند-کاتد زیر جریان روشن شدن یکسوسازی کاهش یابد.

· قسمت بین 0 و Vbr حالت قفل معکوس دستگاه را شرح می دهد.

مشخصه جریان-ولتاژ تریستورهای متقارن با آنچه در شکل نشان داده شده است متفاوت است. 2 با این واقعیت که منحنی در ربع سوم نمودار بخش های 0-3 را به طور متقارن نسبت به مبدا تکرار می کند.

با توجه به نوع غیر خطی بودن CVC، تریستور به عنوان یک دستگاه S طبقه بندی می شود.