Тиристоры и симисторы

Тиристоры и симисторы

Тиристоры и симисторы

Тиристоры

Многослойные управляемые диоды называются тиристорами. Они считаются изделиями из полупроводниковых материалов и имеют нелинейную вольт-амперную характеристику с 2-мя устойчивыми состояниями — невысокой и повышенной проводимостью. Тиристоры — важные элементы сильноточной электробытовой техники. Они применяются в качестве замены разных пускателей и реле в пусковых цепях, регуляторах, выпрямителях, инверторах, автоматах и т. Д. Связывают это с тем, что в них отсутствуют переключаемые детали, что определяет их приличную скорость и более большой служебный срок. Наименование тиристоры происходит от комбинирования наименований 2-ух элементов: тиратрон и трансистория.

Тиристоры могут быть небольшой, средней мощности и сильными. Мощные тиристоры применяются в качестве аппаратных ключей для переключения стрессов в диапазоне от 500 до 1000 вольт и токов в диапазоне от 50 до 500 ампер. Качество тиристора применяется для переключения достаточно больших токов в анодной цепи за счёт очень не очень большой мощности управляющего сигнала. Подобным образом, тиристор надежно и быстро переключает цепи с большими напряжениями и токами. Ключевыми показателями всех тиристоров считаются: постоянный ток, ток управления, максимальное обратное напряжение и управляющее напряжение. Тиристор разблокируется позитивным входным током, только если его выходное напряжение благоприятно. Когда выходное напряжение отрицательное, тиристор остается включенным. Разблокированный тиристор имеет одностороннюю, а не двустороннюю проводимость, как диод..

Тиристорное устройство

Тиристор имеет 4 полупроводниковые области P1-N1-P2-N2 и три перехода. Конечные переходы называются эмиттерными, а средние — коллекторными. Электрод, подключенный к области P1, именуется анодом, а область N2, совмещенная с областью N2, именуется катодом. Управляющий электрод подсоединяется к области P2. Области N1 и P2 называются базами, а конечные переходы P1 и N2 называются эмиттерами. Материал, из которого очень часто делают тиристоры, — кремний Si, а технология — сплав, диффузный или планарный..

Как работает тиристор

Когда между анодом и катодом прикладывается напряжение, ток утечки протекает через переходы P1 — N1 и P2 — N2 в прямом направлении от обратно подключенного перехода N1 — P2. Если мы увеличиваем напряжение, ток утечки также возрастает и запускает эффект транзистора через слой P2..

Благодаря широкому разнообразию конструкций тиристоров применяются различные типы корпусов. К примеру, мощные тиристоры помещаются в металлические винтообразные корпуса и металлокерамические дисковые корпуса. Полупроводниковая структура не припаивается к основе, а прижимается пружинами, и, подобным образом, электрический контакт с внешними выводами выполняется механически. Тем самым достигается большая надежность, так как линейные удлинения в самых разнообразных материалах возмещаются. Охлаждение тиристора выполняется за счёт искусственной и естественной конвекции. Ребристый алюминиевый или медный отопительный прибор часто ставится на тиристор для отвода тепла. Для самых мощных тиристоров тоже применяется водяное охлаждение..

Бывают тиристоры с одним руководящим электродом. Их называют трехэлектродными тиристорами, тринисторами или же просто тиристорами. Также есть тиристоры без управляющего электрода, которые называют диодными тиристорами или динисторами, однако они не получили большого распространения..

Симистор

Симистор (симэтрик триодная шинаистория) или симистор (триод для электрического тока) собой представляет изделие из полупроводниковых материалов, разновидность тиристора и применяется для переключения в цепях электрического тока. В электронике это часто рассматривается как управляемый ключ. В отличии от тиристора, у которого есть анод и катод, в симисторе важные (силовые) выводы нетактично называть анодом и катодом, так как во время работы они меняются местами (анод становится катодом и наоборот)..

Особенности симистора

Для симистора отличительно то, что в разблокированном состоянии он имеет проводимость в двоих направлениях. Другой специфической особенностью считается то, что для поддерживания его разблокированного состояния нет необходимости регулярно высылать сигнал на управляющий электрод (в отличии от транзистора). Симистор остается открытым до той поры, пока ток, текущий через его важные выводы, больше определенной величины, называемой током удержания. Симистор был придуман Валентином Василенко 22 июня 1963 года. Симистор имеет пятислойную полупроводниковую структуру, т.е. 5 PN переходов.

Говоря откровенно, симистор можно представить как два триодных тиристора (тринистора), скреплённых параллельно, но управление симистором разнится от управления 2-мя параллельно включенными симисторами. Вольт-амперная характеристика симистора одинакова относительно начала системы координат.

Рабочий режим симистора

Для разблокировки симистора на его управляющий электрод подается напряжение относительно условного катода. Полярность приложенного напряжения должна быть либо отрицательной, либо совпадать с полярностью условного анода. Благодаря этому применяется метод управления симистором, в котором сигнал управляющего электрода подается на относительный анод через токоограничивающий резистор и переключатель. Часто бывает удобно управлять симистором, задав определенный ток управляющего электрода, достаточный для очищения симистора..

Особенности симистора

Есть некоторые ограничения на применение симистора. Один из них связан с индуктивными нагрузками. Ограничение касается скорости колебания напряжения dU / dt между ключевыми электродами симистора и скорости изменения рабочего тока di / dt. Ускорение колебания напряжения, а еще величина такого напряжения приводят к нежелательной разблокировке симистора. Ускорение нарастания тока между ключевыми электродами, а еще величина этого тока приводят к перегоранию симистора. Есть и иные параметры, ограничивающие применение симистора в соответствии с предельно допустимыми рабочим режимам. Данные параметры включают:

  • ток и напряжение управляющего электрода;
  • температура корпуса;
  • мощность, рассеиваемая в единицу времени и т. д..

Опасность увеличения скорости нарастания тока состоит в следующем. Благодаря глубокой положительной обратной связи переход симистора в разблокированное состояние лавинообразный. Но все таки, процесс разблокировки все равно занимает несколько микросекунд. В это время на симистор одновременно подается большой ток и высокое напряжение. По этой причине моментальная мощность симистора при разблокировке достигает очень особого значения. Это сопровождается выделением тепловой энергии, которая не может рассеяться за подобной небольшой период времени и может привести к перегреву и повреждению кристалла..

Защита симистора

Один из вариантов обезопасить симистор от волны напряжения во время работы с индуктивной нагрузкой — это включить варистор. Варистор подсоединяется параллельно ключевым выводам симистора. Подобно подключенная RC-цепь применяется для защиты от ускорения колебания напряжения. Защита симистора от увеличения скорости нарастания тока зависит от внутреннего сопротивления и индуктивности источника питания и нагрузки. Если симистор работает с емкостной нагрузкой, нужно включать в электрическую цепь маленькую индуктивность..

Двунаправленность симисторов выполняет их широко применимыми. Они применяются в бесконтактных регуляторах электрического тока, для управления маломощными индуктивными нагрузками, регулируемыми приборами освещения и т. Д..

Источник: blog.vikiwat.com

Рекомендованные статьи

Добавить комментарий