Чем отличается транзистор от тиристора: Чем отличается тиристор от транзистора

Чем отличается симистор от транзистора

Чем симистор отличается от тиристора

Тиристором называется управляемый полупроводниковый переключатель, обладающий односторонней проводимостью. В открытом состоянии он ведет себя подобно диоду, а принцип управления тиристором отличается от транзистора, хотя и тот и другой имеют по три вывода и обладают способностью усиливать ток.

Выводы тиристора — это анод, катод и управляющий электрод.

Анод и катод — это электроды электронной лампы или полупроводникового диода. Их лучше запомнить по изображению диода на принципиальных электрических схемах. Представьте, что электроны выходят из катода расходящимся пучком в виде треугольника и приходят на анод, тогда вывод от вершины треугольника — катод с отрицательным зарядом, а противоположный вывод — анод с положительным зарядом.

Подав на управляющий электрод определенное напряжение относительно катода, можно перевести тиристор в проводящее состояние. А для того чтобы тиристор вновь запереть, необходимо сделать его рабочий ток меньшим, чем ток удержания данного тиристора.

Тиристор, как полупроводниковый электронный компонент, состоит из четырех слоев полупроводника (кремния) p и n-типа. На рисунке верхний вывод — это анод — область p-типа, снизу — катод — область n-типа, сбоку выведен управляющий электрод — область p-типа. К катоду присоединяется минусовая клемма источника питания, а в цепь анода включается нагрузка, питанием которой следует управлять.

Воздействуя на управляющий электрод сигналом определенной длительности, можно очень легко управлять нагрузкой в цепи переменного тока, отпирая тиристор на определенной фазе периода сетевой синусоиды, тогда закрытие тиристора будет происходить автоматически при переходе синусоидального тока через ноль. Это несложный и весьма популярный способ регулирования мощности активной нагрузки.

В соответствии с внутренним устройством тиристора, в запертом состоянии его можно представить цепочкой из трех диодов, соединенных последовательно, как показано на рисунке. Видно, что в запертом состоянии данная схема не пропустит ток ни в одном, ни в другом направлении. Теперь представим тиристор схемой замещения на транзисторах.

Видно, что достаточный базовый ток нижнего n-p-n-транзистора приведет к возрастанию его коллекторного тока, который тут же явится базовым током верхнего p-n-p-транзистора.

Верхний p-n-p-транзистор теперь отпирается, и его коллекторный ток складывается с базовым током нижнего транзистора, и тот поддерживается в открытом состоянии благодаря наличию в данной схеме положительной обратной связи. И если сейчас перестать подавать напряжение на управляющий электрод, открытое состояние все равно останется таковым.

Чтобы запереть эту цепочку, придется как-то прервать общий коллекторный ток данных транзисторов. Разные способы отключения (механические и электронные) показаны на рисунке.

Симистор, в отличие от тиристора, имеет шесть слоев кремния, и в проводящем состоянии он проводит ток не в одном, а в обоих направлениях, словно замкнутый выключатель. По схеме замещения его можно представить как два тиристора, включенных встречно-параллельно, только управляющий электрод остается один общий на двоих. А после открытия симистора, чтобы ему закрыться, полярность напряжения на рабочих выводах должна измениться на противоположную или рабочий ток должен стать меньше чем ток удержания симистора.

Если симистор установлен для управления питанием нагрузки в цепи переменного или постоянного тока, то в зависимости от текущей полярности и направления тока управляющего электрода, более предпочтительными окажутся определенные способы управления для каждой ситуации. Все возможные сочетания полярностей (на управляющем электроде и в рабочей цепи) можно представить в виде четырех квадрантов.

Стоит отметить, что квадранты 1 и 3 соответствуют обычным схемам управления мощностью активной нагрузки в цепях переменного тока, когда полярности на управляющем электроде и на электроде А2 в каждом полупериоде совпадают, в таких ситуациях управляющий электрод симистора достаточно чувствителен.

В чем отличие работы тиристора и транзистора?

Транзисторы – распространенные полупроводниковые радиоэлементы. На их основе делают большинство электронных схем, а также микросхем. Главное их свойство – способность усиливать электрические сигналы. Изменяя слабый сигнал на управляющем электроде транзистора, можно управлять усиленным выходным сигналом. Есть еще довольно распространенный вид полупроводниковых радиоэлементов — тиристоры. Они тоже имеют управляющий электрод, но управление выходным сигналом в принципе отличается от транзисторов. В этой небольшой статье путем сравнения рассмотрены эти различия.

За основу возьмем простую схему с лампочкой. Коммутируя малый ток в цепи управляющего электрода будем управлять в разы большим током лампочки.

Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:

Рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме на транзисторе. При наличии питания и замыкании выключателя S1 на управляющий электрод транзистора (базу) будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в базе) транзистор откроется, лампочка загорится.

Изменяя величину тока в базе с помощью переменного сопротивления, мы можем открывать транзистор больше или меньше, меняя таким образом яркость свечения лампочки. Последовательно с переменным сопротивлением стоит постоянное для того, чтобы при нулевом сопротивлении переменного сопротивления ток базы не превысил допустимое значение и транзистор не вышел из строя. Выключить лампочку мы можем, разомкнув выключатель S1.

Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.

При наличии питания и замыкании выключателя S2 на управляющий электрод тиристора будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в цепи управляющего электрода) тиристор откроется, лампочка загорится. А вот теперь главное отличие. Мы не можем изменять яркость лампочки изменяя сопротивление в цепи управляющего электрода. Более того, мы можем вообще разомкнуть выключатель S2 и лампочка будет светиться, но только в том случае, если ток лампочки протекающий через открытый тиристор будет больше определенного значения, называемого током удержания. Он у каждого типа тиристора свой. Чем мощнее тиристор, тем большее значение тока удержания. Погасить лампочку мы можем, только уменьшив ток через анод-катод тиристора до значения меньше тока удержания или разомкнув выключатель S3 (что равносильно току удержания равном 0).

Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.

Другими словами, тиристор может быть или полностью открыт, или полностью закрыт. Это и достоинство, и недостаток. Достоинство в том, что падение напряжения небольшое и потери ниже, чем, например, у наполовину открытого транзистора. Недостаток в том, что схема управления усложняется.

Тиристоры проще использовать в цепях переменного тока. Мы должны открывать тиристор каждую полуволну при ее нарастании. Когда полуволна спадает, тиристор сам закроется. Задерживая время открывания при приходе полуволны, мы меняем время открытого состояния тиристора и, следовательно, значение тока в нагрузке.

Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.

Теперь, при замыкании выключателя лампочка будет гореть, а при размыкании, гаснуть. Как видно из осциллограммы, каждую полуволну, в ее конце ток приближается к 0. Если выключатель S2 разомкнут, то с приходом новой полуволны тиристор не откроется.

Тиристоры целесообразно использовать в цепях переменного или импульсного напряжения (тока). При этом на управляющий электрод достаточно подать короткий отпирающий импульс. Закроется тиристор сам, после окончания импульса в нагрузке. При приходе следующего импульса в нагрузке на управляющий электрод снова нужно подавать отпирающий импульс и так далее.

Материал статьи продублирован на видео:

Обозначение и принцип действия симистора: объяснение для «чайников»

Полупроводниковые элементы применяются для создания различных устройств и техники. Некоторые из них выполняют функции электронных ключей, например, симисторы. Большинство радиолюбителей сталкивается с ремонтом различной техники, в которой он применяется. Для выполнения качественного ремонта следует получить подробную информацию о детали, выяснить ее структуру и принцип работы.

Общие сведения

Симистор (триак) является одним из видов тиристора и обладает большим количеством переходов p-n-типа. Его целесообразно применять в цепях переменного тока для электронного управления. Чтобы понять принцип работы симистора «чайникам» в этом вопросе, следует рассмотреть его структуру, функцию и сферы применения.

Информация о ключах

Ключи — устройства, которые применяются для коммутации или переключения в электрических цепях. Существует три их вида, и каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Классифицируются ключи по типу переключения:

1. Механические.
2. Электромеханические.
3. Электронные.

К механическим ключам относятся выключатели и рубильники. Применяются они в случаях необходимости ручной коммутации для замыкания одного или нескольких групп контактов. К виду электромеханических ключей следует отнести реле (контакторы). Электромагнитное реле состоит из магнита, представляющего катушку с подвижным сердечником. При подаче питания на катушку она притягивает сердечник с группой контактов: одни контакты замыкаются, а другие — размыкаются.

Среди достоинств применения электромеханических ключей можно выделить следующие: отсутствие падения напряжения и потери мощности на контактах, а также изолирование цепей нагрузки и коммутации. У этого типа ключей есть и недостатки:

1. Число переключений ограниченно, поскольку контакты изнашиваются.
2. При размыкании возникает электрическая дуга, которая приводит к разрушению контактов (электроэрозии). Невозможно применять во взрывоопасных средах.
3. Очень низкое быстродействие.

Электронные ключи бывают на разной базе полупроводниковых элементов: транзисторах, управляемых диодах (тиристорах) и симметричных управляемых диодах (симисторах). Простейшим электронным ключом является транзистор биполярного типа с коллектором, эмиттером и базой, состоящего из 2 p-n-переходов. По структуре они бывают 2 типов: n-p-n и р-n-p.

Поскольку транзистор состоит из 2 p-n-переходов, то в зависимости от состояния, в которых они находятся, различают 4 режима работы: основной, инверсный, насыщения и отсечки. При активном режиме открыт коллекторный переход, а при инверсном — эмиттерный. При двух открытых переходах транзистор работает в режиме насыщения. При условии, что закрыты оба перехода, он будет работать в режиме отсечки.

Для использования транзистора необходимо всего 2 его состояния. Режим отсечки происходит при отсутствии тока базы, следовательно, при этом ток коллектора равен 0. При подаче достаточного значения тока на базу полупроводниковый прибор будет работать в режиме насыщения, т. е. в открытом состоянии.

Если рассматривать ключи на полевых транзисторах, то появляется возможность менять его проводимость при изменении величины напряжения на затворе, выполняющего функцию управляющего электрода. Управляя его работой при помощи воздействия на затвор, можно получить два состояния: открытое и закрытое. Ключи на полевых транзисторах обладают высоким быстродействием, чем на биполярных.

Электронные ключи, выполненные на тиристорах, обладают некоторыми особенностями. Тиристор является полупроводниковым радиоэлементом с p-n-p-n или n-p-n-p переходам и имеет 3, а иногда и 4 вывода. Состоит он из p-слоя (катода), n-слоя (анода) и управляющего электрода (базы). Его можно заменить 2 транзисторами разной структуры. Он представляет 2 ключа транзисторного типа, которые включены встречно. База одного транзистора подключается к коллектору другого.

При подаче на базу отпирающего тока управляемый диод откроется и останется в этом состоянии, пока величина тока не будет снижена до нулевого значения. При большом значении тока базы тиристор является обыкновенным полупроводниковым диодом, проводящим ток в одном направлении.

Он может функционировать в цепях переменного тока, но только на половину мощности. Для этих целей необходимо применять симистор.

Принцип работы симистора

Основным отличием симистора от тиристора является проводимость сразу в двух направлениях. Симистор можно заменить 2 тиристорами, которые имеют встречно-параллельное подключение на рисунке 1. На нем представлено условное графическое обозначение триака на электрических принципиальных схемах. В некоторой литературе можно встретить и другие названия: триак и симметричный управляемый диод.

Рисунок 1. Симистор (схема включения 2 тиристоров) и его графическое обозначение

Существует простой пример, который позволит понять даже «чайникам», как работает симистор. Дверь в гостинице можно открывать в двух направлениях, причем в нее могут войти и выйти сразу 2 человека. Этот простой пример показывает, что триак может пропускать ток сразу в двух направлениях (прямом и обратном), поскольку он состоит из 5 p-n-переходов. Управление его работой осуществляется при помощи базы.

Слои симисторного ключа, изготовленные из полупроводника, похожи на переход транзистора, но имеют еще 3 дополнительных области n-типа. Четвертый слой находится возле катода и является разделенным, поскольку анод и катод при движении тока выполняют некоторые функции, а при обратном направлении движения — меняются местами. Пятый слой находится возле базы.

При подаче сигнала на управляющий вывод произойдет отпирание симметричного управляющегося диода, поскольку его анод будет иметь положительный потенциал. В этом случае по верхнему тиристору потечет ток. При изменении полярности ток будет течь по нижнему тиристору (рисунок 1). Об этом свидетельствует его вольт-амперная характеристика (ВАХ) на рисунке 2. Она состоит из двух кривых, повернутых на 180 градусов.

Рисунок 2. ВАХ триака

Литерой «А» обозначено его закрытое состояние, а «В» — открытое. Urrm и Udrm — допустимые значения прямого и обратного напряжений. Idrm и Irrm — прямой и обратный токи.

Виды и сферы применения

Поскольку симистор является видом тиристора, то основным их отличием является параметры управляющего электрода (базы). Кроме того, они классифицируются по другим признакам:

1. Конструкция.
2. Величина тока, при которой наступает перегрузка.
3. Характеристики базы.
4. Значения прямых и обратных токов.
5. Величина прямого и обратного напряжений.
6. Тип электрической нагрузки. Бывают силовыми и обычными.
7. Параметр силы тока, необходимой для открытия затвора.
8. Коэффициент dv/dt или скорость, с которой происходит переключение.
9. Производитель.
10. Мощность.

Благодаря особенности пропускания тока в двух направлениях, их используют в цепях переменного тока, поскольку тиристор не может работать на полную мощность. Симметричные тиристоры получили широкое применение в таких устройствах:

1. Приборах для регулировки яркости света или диммерах.
2. Регуляторах оборотов для различного инструмента (лобзики, шуруповерты и т. д.).
3. Электронной регулировке температур для индукционных плит.
4. Холодильной аппаратуре для плавного запуска двигателя.
5. Бытовой технике.
6. Промышленности для освещения, плавного пуска приводов машин и механизмов.

Среди достоинств симисторов можно выделить незначительную стоимость, надежность и они не генерируют помехи (не используются контакты механического типа), а также длительный срок эксплуатации. К основным недостаткам следует отнести следующие: необходимость в дополнительном теплоотводе, невозможность использования на высоких частотах, а также влияние помех и шумов различного рода.

Для подавления помех следует подсоединить параллельно триаку, между катодом и анодом, цепочку из конденсатора и резистора с номиналами от 0,02 до 0,3 мкФ и от 45 до 500 Ом соответственно. Для применения в какой-либо схеме или устройстве следует знать основные технические характеристики, поскольку владение этой информацией поможет избежать множества трудностей перед начинающим радиолюбителем.

Технические характеристики

У триаков существуют характеристики, позволяющие применять их в какой-либо схеме. Кроме того, они отличаются также и производителем — бывают отечественные и импортные. Основное отличие импортных состоит в том, что нет необходимости подстраивать их работу при помощи дополнительных радиоэлементов, т. е. собирать дополнительную схему управления симистором. У симисторов существуют следующие характеристики:

1. Величина максимального обратного и импульсного значений напряжений, на которые он рассчитан.
2. Минимальное и максимальное значения тока, при котором происходит открытие его перехода, а также значение максимального импульсного тока, необходимого для его открытия.
3. Период включения и выключения.
4. Коэффициент dv/dt.

Характеристики в основном определяются по маркировке триаков с использованием справочника. В справочной информации имеется информация о том, как он выглядит, и дается его распиновка. При использовании триака следует учитывать такую характеристику, как dv/dt. Она показывает значения коэффициента, при котором не происходит самопроизвольное включение из-за скачков напряжения. Причинами такого включения могут служить помехи импульсного происхождения и падение напряжения при коммутации ключа. Кроме того, чтобы избежать последствий, следует применять RC-цепочку, а также ограничивающие диоды или варистор. Эта цепочка подсоединяется к эмиттеру и коллектору симистора.

При выборе триака следует обратить внимание на все характеристики, поскольку не имеет смысла использовать высоковольтный тип в схемах с низким напряжением. Например, если устройство работает от напряжения 36 В, то зарубежный симистор Zo607 с напряжением 600 В (его аналог — вта41600в) не следует применять.

Кроме того, в некоторых источниках можно встретить понятие бесснабберного симистора. Это тип, который применяется при индуктивных нагрузках. Примером такой модели являются m10lz47, mac12n и tg35c60.

Диагностика в схемах

В некоторых случаях радиолюбитель сталкивается с проверкой симистора, однако не всегда может ее корректно произвести. В случае выхода триака из строя его желательно выпаять из платы и произвести его проверку. Обычный цифровой мультиметр для этой цели не подойдет, поскольку его ток слишком мал, чтобы открыть переход детали. Для этого подойдет обыкновенный стрелочный омметр. Вариантов проверки всего два: использовать стрелочный прибор или собрать спецсхему для этой операции. Для осуществления проверки по первому варианту необходимо руководствоваться следующим алгоритмом:

1. Включить прибор в режим измерения величины сопротивления.
2. Подключить щупы тестера к эмиттеру и коллектору. Если прибор показывает бесконечное сопротивление, то деталь исправна. Остальные случаи указывают на ее неисправность.
3. Соединить базу и вывод Т2. В этом случае сопротивление будет в пределах от 40 до 250 Ом. Если поменять местами щупы, то прибор снова покажет бесконечность. Это свидетельствует об исправности симистора.

Однако первый метод диагностики в некоторых случаях дает не совсем нужные и верные результаты. Очень часто проверенная таким способом деталь в схеме не работает. Это связано с тем, что герметичность ее корпуса нарушена. Недостаток метода — неточная диагностика. Для более точной диагностики следует проверить триак в работе (схема 1). Для этого необходимо использовать лампу накаливания и аккумулятор.

Схема 1. Проверка симметричного тиристора при помощи лампы накаливания и источника питания

В этой схеме симистор будет проверен под нагрузкой. При касании управляющего электрода, лампочка загорится и будет гореть некоторое время, пока не пропадет питание на аноде или ток на базе не будет малой величины. Недостаток метода — простая конструкция, при которой неудобно осуществлять проверку, поскольку следует напаивать провода на выводы триака. После проверки при неисправной детали следует произвести замену.

Таким образом, симисторы используются в управляемых устройствах в качестве электронных ключей, способных пропускать ток в двух направлениях. Их несложно проверить и желательно использовать специальную схему для этой операции.

Что такое симистор (триак), характеристики, схемы

В данной статье мы подробно разберем что такое симистор (триак), рассмотрим его схему и символ на схеме, кривые характеристики триака, а так же фазовый контроль симистора.

Введение

Будучи твердотельным устройством, тиристоры могут использоваться для управления лампами, двигателями или нагревателями и т.д. Однако одна из проблем использования тиристора для управления такими цепями заключается в том, что, подобно диоду, «тиристор» является однонаправленным устройством, что означает, что он пропускает ток только в одном направлении, от анода к катоду .

Для цепей переключения постоянного тока эта «однонаправленная» характеристика переключения может быть приемлемой, поскольку после запуска вся мощность постоянного тока подается прямо на нагрузку. Но в синусоидальных цепях переключения переменного тока это однонаправленное переключение может быть проблемой, поскольку оно проводит только в течение одной половины цикла (например, полуволнового выпрямителя), когда анод является положительным, независимо от того, что делает сигнал затвора. Затем для работы от переменного тока тиристором подается нагрузка только на половину мощности.

Чтобы получить двухволновое управление мощностью, мы могли бы подключить один тиристор внутри двухполупериодного мостового выпрямителя, который срабатывает на каждой положительной полуволне, или соединить два тиристора вместе в обратной параллели (спина к спине), как показано ниже. но это увеличивает как сложность, так и количество компонентов, используемых в схеме переключения.

Тиристорные конфигурации

Существует, однако, другой тип полупроводникового устройства, называемый «Триодный выключатель переменного тока» или «Триак» для краткости. Триаки также являются членами семейства тиристоров, и, как и кремниевые выпрямители, управляемые кремнием, они могут использоваться в качестве полупроводниковых переключателей питания, но что более важно, триаки являются «двунаправленными» устройствами. Другими словами, симистор может быть запущен в проводимость как положительными, так и отрицательными напряжениями, приложенными к его аноду, и положительными и отрицательными импульсами запуска, приложенными к его клемме затвора, что делает его двухквадрантным коммутирующим устройством, управляемым затвором.

Симистор ведет себя так же, как два обычных тиристоров, соединенных вместе в обратной параллельно (спина к спине) по отношению друг к другу и из — за этой конструкции два тиристоры имеют общий терминал Gate все в пределах одного трехтерминальной пакета.

Поскольку триак проводит в обоих направлениях синусоидальной формы волны, концепция анодной клеммы и катодной клеммы, используемая для идентификации главных силовых клемм тиристора, заменена обозначениями: MT ₁ для главной клеммы 1 и MT ₂ для главной клеммы 2.

В большинстве устройств переключения переменного тока клемма симисторного затвора связана с клеммой MT ₁, аналогично взаимосвязи затвор-катод тиристора или взаимосвязи база-эмиттер транзистора. Конструкция, легирование PN и условные обозначения, используемые для обозначения триака, приведены ниже.

Схема и символ симистора

Теперь мы знаем, что «триак» — это четырехслойное PNPN в положительном направлении и NPNP в отрицательном направлении, трехполюсное двунаправленное устройство, которое блокирует ток в своем состоянии «ВЫКЛ», действующее как выключатель разомкнутой цепи, но в отличие от обычного тиристора, симистор может проводить ток в любом направлении при срабатывании одним импульсом затвора. Тогда симистор имеет четыре возможных режима срабатывания следующим образом.

• Mode + Mode = положительный ток MT ₂ (+ ve), положительный ток затвора (+ ve)
• Mode — Mode = положительный ток MT ₂ (+ ve), отрицательный ток затвора (-ve)
• Mode + Mode = MT ₂ отрицательный ток (-ve), положительный ток затвора (+ ve)
• Mode — Mode = отрицательный ток MT ₂ (-ve), отрицательный ток затвора (-ve)

И эти четыре режима, в которых может работать триак, показаны с использованием кривых характеристик триака IV.

Кривые характеристики триака IV

В квадранте tri триак обычно запускается в проводимость положительным током затвора, обозначенным выше как режим Ι +. Но это также может быть вызвано отрицательным током затвора, режим Ι–. Аналогичным образом, в квадранте Использование симистора

Симистор наиболее часто используется в полупроводниковых устройствах для коммутации и управления мощностью систем переменного тока, как симистор может быть включен «ON» либо положительным или отрицательным импульсом Gate, независимо от полярности питания переменного тока в то время. Это делает триак идеальным для управления лампой или нагрузкой двигателя переменного тока с помощью базовой схемы переключения триака, приведенной ниже.

Схема переключения симистора

Приведенная выше схема показывает простую схему переключения симистора с триггером постоянного тока. При разомкнутом переключателе SW1 ток не поступает в затвор симистора, и поэтому лампа выключена. Когда SW1 замкнут, ток затвора подается на триак от батареи V _G через резистор R, и триак приводится в полную проводимость, действуя как замкнутый переключатель, и полная мощность потребляется лампой от синусоидального источника питания.

Поскольку батарея подает положительный ток затвора на триак всякий раз, когда переключатель SW1 замкнут, триак постоянно находится в режимах g + и ΙΙΙ + независимо от полярности клеммы MT ₂ .

Конечно, проблема с этой простой схемой переключения симистора состоит в том, что нам потребовался бы дополнительный положительный или отрицательный источник питания затвора, чтобы запустить триак в проводимость. Но мы также можем активировать триак, используя фактическое напряжение питания переменного тока в качестве напряжения срабатывания затвора. Рассмотрим схему ниже.

Схема показывает триак, используемый как простой статический выключатель питания переменного тока, обеспечивающий функцию «ВКЛ» — «ВЫКЛ», аналогичную в работе предыдущей схеме постоянного тока. Когда переключатель SW1 разомкнут, триак действует как разомкнутый переключатель, и лампа пропускает нулевой ток. Когда SW1 замкнут, триак отключается от «ВКЛ» через токоограничивающий резистор R и самоблокируется вскоре после начала каждого полупериода, таким образом переключая полную мощность на нагрузку лампы.

Поскольку источник питания является синусоидальным переменным током, триак автоматически отключается в конце каждого полупериода переменного тока в качестве мгновенного напряжения питания, и, таким образом, ток нагрузки кратковременно падает до нуля, но повторно фиксируется снова, используя противоположную половину тиристора в следующем полупериоде, пока выключатель остается замкнутым. Этот тип управления переключением обычно называется двухполупериодным управлением, поскольку контролируются обе половины синусоидальной волны.

Поскольку симистор фактически представляет собой две SCR, подключенные друг к другу, мы можем продолжить эту схему переключения симистора, изменив способ срабатывания затвора, как показано ниже.

Модифицированная цепь переключения симистора

Как и выше, если переключатель SW1 разомкнут в положении A, то ток затвора отсутствует, а лампа выключена. Если переключатель находится в положении B, то ток затвора протекает в каждом полупериоде так же, как и раньше, и лампа получает полную мощность, когда триак работает в режимах Ι + и ΙΙΙ–.

Однако на этот раз, когда переключатель подключен к положению C, диод предотвратит срабатывание затвора, когда MT ₂ будет отрицательным, так как диод имеет обратное смещение. Таким образом, симистор работает только в положительных полупериодах, работающих только в режиме I +, и лампа загорается при половине мощности. Затем, в зависимости от положения переключателя, нагрузка выключена при половине мощности или полностью включена .

Фазовый контроль симистора

Другой распространенный тип схемы симистической коммутации использует управление фазой для изменения величины напряжения и, следовательно, мощности, подаваемой на нагрузку, в данном случае на двигатель, как для положительной, так и для отрицательной половин входного сигнала. Этот тип управления скоростью двигателя переменного тока обеспечивает полностью переменное и линейное управление, поскольку напряжение можно регулировать от нуля до полного приложенного напряжения, как показано на рисунке.

Эта базовая схема запуска фазы использует триак последовательно с двигателем через синусоидальный источник переменного тока. Переменный резистор VR1 используется для управления величиной фазового сдвига на затворе симистора, который, в свою очередь, управляет величиной напряжения, подаваемого на двигатель, путем его включения в разное время в течение цикла переменного тока.

Вызывание напряжение симистора является производным от VR1 — C1 комбинации через Диак (Диак является двунаправленным полупроводниковым устройством , которое помогает обеспечить резкий триггер импульс тока, чтобы полностью включение симистора).

В начале каждого цикла C1 заряжается через переменный резистор VR1. Это продолжается до тех пор, пока напряжение на С1 не станет достаточным для запуска диака в проводимость, что, в свою очередь, позволяет конденсатору С1 разрядиться в затвор симистора, включив его.

Как только триак запускается в проводимость и насыщается, он эффективно замыкает цепь управления фазой затвора, подключенную параллельно ему, и триак берет на себя управление оставшейся частью полупериода.

Как мы видели выше, триак автоматически отключается в конце полупериода, и процесс запуска VR1-C1 снова запускается в следующем полупериоде.

Однако, поскольку для триака требуются разные величины тока затвора в каждом режиме переключения, например, Ι + и ΙΙΙ–, поэтому триак является асимметричным, что означает, что он не может запускаться в одной и той же точке для каждого положительного и отрицательного полупериода.

Эта простая схема управления скоростью симистора подходит не только для управления скоростью двигателя переменного тока, но и для диммеров ламп и управления электронагревателем, и на самом деле очень похожа на регулятор симистора, используемый во многих домах. Однако коммерческий симисторный диммер не должен использоваться в качестве регулятора скорости двигателя, так как, как правило, симисторные диммеры предназначены для использования только с резистивными нагрузками, такими как лампы накаливания.

Мы можем закончить эту про симистор, суммировав его основные пункты следующим образом:

• «Триак» — это еще одно 4-слойное 3-контактное тиристорное устройство, аналогичное SCR.
• Симистор может быть запущен в любом направлении.
• Есть четыре возможных режима запуска для симистора, из которых 2 являются предпочтительными.

Управление электрическим переменным током с использованием симисторачрезвычайно эффективно при правильном использовании для управления нагрузками резистивного типа, такими как лампы накаливания, нагреватели или небольшие универсальные двигатели, обычно используемые в переносных электроинструментах и ​​небольших приборах.

Но помните, что эти устройства можно использовать и подключать непосредственно к источнику переменного тока, поэтому проверка цепи должна выполняться, когда устройство управления питанием отключено от источника питания. Пожалуйста, помните о безопасности!

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

Симистор

Симметричный тиристор

Если проанализировать путь развития полупроводниковой электроники, то почти сразу становится понятно, что все полупроводниковые приборы созданы на переходах или слоях (n-p, p-n).

Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя.

У биполярного транзистора два перехода и три слоя (n-p-n, p-n-p). А что будет, если добавить ещё один слой?

Тогда мы получим четырёхслойный полупроводниковый прибор, который называется тиристор. Два тиристора включенные встречно-параллельно и есть симистор, то есть симметричный тиристор.

В англоязычной технической литературе можно встретить название ТРИАК (TRIAC – triode for alternating current).

Вот таким образом симистор изображается на принципиальных схемах.

У симистора три электрода (вывода). Один из них управляющий. Обозначается он буквой G (от англ. слова gate – «затвор»). Два остальных – это силовые электроды (T1 и T2). На схемах они могут обозначаться и буквой A (A1 и A2).

А это эквивалентная схема симистора выполненного на двух тиристорах.

Следует отметить, что симистор управляется несколько по-другому, нежели эквивалентная тиристорная схема.

Симистор достаточно редкое явление в семье полупроводниковых приборов. По той простой причине, что изобретён и запатентован он был в СССР, а не в США или Европе. К сожалению, чаще бывает наоборот.

Как работает симистор?

Если у тиристора есть конкретные анод и катод, то электроды симистора так охарактеризовать нельзя, поскольку каждый электрод является и анодом, и катодом одновременно. Поэтому в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.

Очень простой схемой, характеризующей принцип работы и область применения симистора, может служить электронный регулятор мощности. В качестве нагрузки можно использовать что угодно: лампу накаливания, паяльник или электровентилятор.

Симисторный регулятор мощности

После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим, с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется, и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность, он закроется. Потом процесс повторяется.

Чем больше уровень управляющего напряжения, тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса. В данном случае, изменяя управляющее напряжение, мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника.

Симистор управляется как отрицательным, так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения рассматривают четыре, так называемых, сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.

Если рассматривать симистор, как электронный выключатель или реле, то его достоинства неоспоримы:

По сравнению с электромеханическими приборами (электромагнитными и герконовыми реле) большой срок службы.

Отсутствие контактов и, как следствие, нет искрения и дребезга.

К недостаткам можно отнести:

Симистор весьма чувствителен к перегреву и монтируется на радиаторе.

Не работает на высоких частотах, так как просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.

Реагирует на внешние электромагнитные помехи, что вызывает ложное срабатывание.

Для защиты от ложных срабатываний между силовыми выводами симистора подключается RC-цепочка. Величина резистора R1 от 50 до 470 ом, величина конденсатора C1 от 0,01 до 0,1 мкф. В некоторых случаях эти величины подбираются экспериментально.

Основные параметры симистора.

Основные параметры удобно рассмотреть на примере популярного отечественного симистора КУ208Г. Будучи разработан и выпущен достаточно давно, он продолжает оставаться востребованным у любителей сделать что-то своими руками. Вот его основные параметры.

Максимальное обратное напряжение – 400V. Это означает, что он прекрасно может управлять нагрузкой в сети 220V и ещё с запасом.

В импульсном режиме напряжение точно такое же.

Максимальный ток в открытом состоянии – 5А.

Максимальный ток в импульсном режиме – 10А.

Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора – 300 мА.

Наименьший импульсный ток – 160 мА.

Открывающее напряжение при токе 300 мА – 2,5 V.

Открывающее напряжение при токе 160 мА – 5 V.

Время включения – 10 мкс.

Время выключения – 150 мкс.

Как видим, для открывания симистора необходимым условием является совокупность тока и напряжения. Больше ток, меньше напряжение и наоборот. Следует обратить внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс. против 150 мкс.).

Оптосимистор.

Современная и перспективная разновидность симистора – это оптосимистор. Название говорит само за себя. Вместо управляющего электрода в корпусе симистора находится светодиод, и управление осуществляется изменением напряжения на светодиоде. На изображении показан внешний вид оптосимистора MOC3023 и его внутреннее устройство.

Оптосимистор MOC3023
Устройство оптосимистора

Как видим, внутри корпуса смонтирован светодиод и симистор, который управляется за счёт излучения светодиода. Выводы, отмеченные как N/C и NC, не используются, и не подключаются к элементам схемы. NC – это сокращение от Not Connect, которое переводится с английского как «не подключается».

Самое ценное в оптосимисторе это то, что между цепью управления и силовой цепью осуществлена полная гальваническая развязка. Это повышает уровень электробезопасности и надёжности всей схемы.

Симисторы: принцип работы, проверка и включение, схемы

Существенный недостаток тиристоров заключается в том, что это однополупериодные элементы, соответственно, в цепях переменного тока они работают с половинной мощностью. Избавиться от этого недостатка можно используя схему встречно-параллельного включения двух однотипных устройств или установив симистор. Давайте разберемся, что представляет собой этот полупроводниковый элемент, принцип его функционирования, особенности, а также сферу применения и способы проверки.

Что такое симистор?

Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством. Эта незначительная путаница возникла вследствие регистрации двух патентов, на одно и то же изобретение.

Описание принципа работы и устройства

Основное отличие этих элементов от тиристоров заключается в двунаправленной проводимости электротока. По сути это два тринистора с общим управлением, включенных встречно-параллельно (см. А на рис. 1) .

Рис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).

Теперь рассмотрим структуру полупроводника (см. рис. 2.) Как видно из схемы, в устройстве имеется пять переходов, что позволяет организовать две структуры: р1-n2-p2-n3 и р2-n2-p1-n1, которые, по сути, являются двумя встречными тринисторами, подключенными параллельно.

Рис. 2. Структурная схема симистора

Когда на силовом выводе Т1 образуется отрицательная полярность, начинается проявление тринисторного эффекта в р2-n2-p1-n1, а при ее смене — р1-n2-p2-n3.

Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.

ВАХ симистора

Обозначение:

• А – закрытое состояние.
• В – открытое состояние.
• U_DRM (U_ПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
• U_RRM (U_ОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
• I_DRM (I_ПР) – допустимый уровень тока прямого включения
• I_RRM (I_ОБ) — допустимый уровень тока обратного включения.
• I_Н (I_УД) – значения тока удержания.

Особенности

Чтобы иметь полное представление о симметричных тринисторах, необходимо рассказать про их сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие факторы:

• относительно невысокая стоимость приборов;
• длительный срок эксплуатации;
• отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

В число недостатков приборов входят следующие особенности:

• Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.

Симистор с креплением под радиатор

• Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
• Не поддерживаются высокие частоты переключения.

По последним двум пунктам необходимо дать небольшое пояснение. В случае высокой скорости коммутации велика вероятность самопроизвольной активации устройства. Помеха в виде броска напряжения также может привести к этому результату. В качестве защиты от помех рекомендуется шунтировать прибор RC цепью.

RC-цепочка для защиты симистора от помех

Помимо этого рекомендуется минимизировать длину проводов ведущих к управляемому выводу, или в качестве альтернативы использовать экранированные проводники. Также практикуется установка шунтирующего резистора между выводом T1 (TE1 или A1) и управляющим электродом.

Применение

Этот тип полупроводниковых элементов первоначально предназначался для применения в производственной сфере, например, для управления электродвигателями станков или других устройств, где требуется плавная регулировка тока. Впоследствии, когда техническая база позволила существенно уменьшить размеры полупроводников, сфера применения симметричных тринисторов существенно расширилась. Сегодня эти устройства используются не только в промышленном оборудовании, а и во многих бытовых приборах, например:

• зарядные устройства для автомобильных АКБ;
• бытовое компрессорное оборудования;
• различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
• ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т.д.).

И это далеко не полный перечень.

Одно время были популярны простые электронные устройства, позволяющие плавно регулировать уровень освещения. К сожалению, диммеры на симметричных тринисторах не могут управлять энергосберегающими и светодиодными лампами, поэтому эти приборы сейчас не актуальны.

Как проверить работоспособность симистора?

В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:

1. Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
2. Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

1. Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
2. Устанавливаем кратность на омметре х1.
3. Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
4. Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
5. Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.

Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).

Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.

Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.

Схема простого тестера для симисторов

Обозначения:

• Резистор R1 – 51 Ом.
• Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
• Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
• Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

1. Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
2. Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
3. Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
4. Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
5. Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.

Схема для проверки тиристоров и симисторов

Обозначения:

• Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
• Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
• Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

1. Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
2. Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
3. Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
4. Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

• Выполняем пункты 1-4.
• Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).

Схема управления мощностью паяльника

В завершении приведем простую схему, позволяющую управлять мощностью паяльника.

Простой регулятор мощности для паяльника

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – 3,3 кОм, R3 – 20 кОм, R4 – 1 Мом.
• Емкости: С1 – 0,1 мкФ х 400В, С2 и С3 — 0,05 мкФ.
• Симметричный тринистор BTA41-600.

Приведенная схема настолько простая, что не требует настройки.

Теперь рассмотрим более изящный вариант управления мощностью паяльника.

Схема управления мощностью на базе фазового регулятора

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 680 Ом, R2 – 1,4 кОм, R3 — 1,2 кОм, R4 и R5 – 20 кОм (сдвоенное переменное сопротивление).
• Емкости: С1 и С2 – 1 мкФ х 16 В.
• Симметричный тринистор: VS1 – ВТ136.
• Микросхема фазового регулятора DA1 – KP1182 ПМ1.

Настройка схемы сводится к подбору следующих сопротивлений:

• R2 – с его помощью устанавливаем необходимую для работы минимальную температуру паяльника.
• R3 – номинал резистора позволяет задать температуру паяльника, когда он находится на подставке (срабатывает переключатель SA1),

Транзистор и тиристор отличие — Яхт клуб Ост-Вест

§ 156. ТИРИСТОРЫ

Наряду с полупроводниковыми диодами и транзисторами в технике все шире используют управляемые полупроводниковые приборы с четырехслойной р-n-р-n структурой, называемые тири­сторами.

По внутренней структуре тиристоры отличаются от транзисто­ров тем, что вместо трех в них имеются четыре полупроводниковых слоя с тремя электронно-дырочными переходами (рис. 220).

К р-области анода А прилегает относи­тельно широкая область базы с элек­тронной проводимостью, за ней — тон­кая базовая область с дырочной прово­димостью, к которой присоединен вывод управляющего электрода УЭ, и область катода К с электронной прово­димостью. Слои наращиваются обычно на тонкой кремниевой пластинке мето­дом диффузии и вплавления.

При приложении к тиристору пря­мого напряжения Е переходы П1 и П3 окажутся открытыми (проводящими), а на переходе П2 будет обратное сме­щение. Поэтому действие тиристора можно заменить эквивалентным дей­ствием комбинации из двух транзисто­ров: транзистора типа р-n-р с эмиттерным переходом П1 и коллекторным П2 и транзистора типа n-р-n, имеющего

тот же коллекторный переход П2 и эмиттерный — П3. Соединение обоих транзисторов показано на рис. 221.

Из эквивалентной схемы видно, что ток коллектора транзистора типа р-n-р одновременно является током базы, отпирающим тран­зистор n-р-n, а коллекторный ток последнего — базовым током, отпирающим транзистор типа р-n -р.

При увеличении прямого напряжения батареи с, подаваемого на ти­ристор, небольшое приращение тока в цепи эмиттера транзистора типа р-n-р ΔIэ1 вы­зовет приращение тока в цепи коллектора этого же транзистора ΔIк1, что, в свою очередь, приводит к увеличению коллек­торного тока сопряженного транзистора ΔIк2 , а также коллекторного транзистора типа р-n-р ΔIк1. Далее процесс продол­жается, и ток эквивалентных транзисто­ров возрастает.

Наличие третьего вывода УЭ тиристоров значительно облегчает управляемость прибора. Увеличение тока в цепи тиристора может быть достигнуто независимо от величины приложенного напряжения путем введения дополнительного тока через управляющий электрод в одну из базовых областей структу­ры. Ток в цепи управляющего электрода, складываясь с общим током прибора, вызовет увеличение коэффициента усиления по току транзистора р-n-р типа, в результате чего начнется лавинное нара­стание тока в цепи.

После отпирания тиристора за счет тока в цепи управляющего электрода управляющее действие его прекращается. Запирание ти­ристора может быть осуществлено путем изменения полярности напряжения на аноде или уменьшения тока, протекающего через прибор до значения, называемого током «удержания».

Из сказанного следует, что работа управляемого полупроводни­кового прибора подобна работе тиратрона, в котором управление включением анодной цепи выполняется подачей напряжения зажигания на сетку лампы.

По сравнению с тиратроном тиристоры имеют меньший вес и габариты, обладают большой механической прочностью и значи­тельно большим коэффициентом полезного действия. Тиристор мо­жет работать при более низких напряжениях питания.

Тиристоры обладают рядом преимуществ и перед мощными, транзисторами. Они могут работать при очень больших токах и более высоких обратных напряжениях.

Существенным недостатком тиристоров является то, что они не могут быть выключены с помощью управляющего сигнала.

В настоящее время тиристоры применяют в основном в устрой­ствах электропитания в качестве выпрямителей, преобразователей энергии, частотных преобразователей, в устройствах защиты элек­тронной аппаратуры.

Тиристоры относятся к полупроводниковым приборам структуры p-n-p-n, и принадлежат, по сути, к особому классу биполярных транзисторов, четырехслойных, трех (и более) переходных приборов с чередующейся проводимостью.

Устройство тиристора позволяет ему работать подобно диоду, то есть пропускать ток лишь в одном направлении.

И также как у полевого транзистора, у тиристора имеется управляющий электрод. При этом как диод, тиристор имеет особенность, – без инжекции неосновных рабочих носителей заряда через управляющий электрод он не перейдет в проводящее состояние, то есть не откроется.

Упрощенная модель тиристора позволяет нам понять, что управляющий электрод здесь аналогичен базе биполярного транзистора, однако имеется ограничение, которое заключается в том, что отпереть то тиристор с помощью этой базы можно, а вот запереть нельзя.

Тиристор, как и мощный полевой транзистор, конечно может коммутировать значительные токи. И в отличие от полевых транзисторов, мощности, коммутируемые тиристорами, могут исчисляться мегаваттами при высоких рабочих напряжениях. Но имеют тиристоры один серьезный недостаток — значительное время выключения.

Для того чтобы запереть тиристор, необходимо прервать или сильно уменьшить его прямой ток на достаточно продолжительное время, за которое неравновесные основные рабочие носители заряда, электронно-дырочные пары, успели бы рекомбинировать или рассосаться. Пока не прерван ток, тиристор будет оставаться в проводящем состоянии, то есть будет продолжать вести себя как диод.

Схемы коммутации переменного синусоидального тока обеспечивают тиристорам подходящий режим работы — синусоидальное напряжение смещает переход в обратном направлении, и тиристор автоматически запирается. Но для поддержания работы прибора, на управляющий электрод необходимо в каждом полупериоде подавать отпирающий управляющий импульс.

В схемах с питанием на постоянном токе прибегают к дополнительным вспомогательным схемам, функция которых — принудительно снизить анодный ток тиристора, и вернуть его в запертое состояние. А поскольку при запирании рекомбинируют носители заряда, то и скорость переключения тиристора сильно ниже, чем у мощного полевого транзистора.

Если сравнить время полного закрытия тиристора с временем полного закрытия полевого транзистора, то разница достигает тысяч раз: полевому транзистору чтобы закрыться нужно несколько наносекунд (10-100 нс), а тиристору требуется несколько микросекунд (10-100 мкс). Почувствуйте разницу.

Конечно, есть области применения тиристоров, где полевые транзисторы не выдерживают конкуренции с ними. Для тиристоров практически нет ограничений в предельно допустимой коммутируемой мощности — это их преимущество.

Тиристоры управляют мегаваттами мощности на больших электростанциях, в промышленных сварочных аппаратах они коммутируют токи в сотни ампер, а также традиционно управляют мегаваттными индукционными печами на сталелитейных заводах. Здесь полевые транзисторы никак не применимы. В импульсных же преобразователях средней мощности полевые транзисторы выигрывают.

Долгое выключение тиристора, как говорилось выше, объясняется тем, что будучи включенным, он требует для выключения снятия коллекторного напряжения, и подобно биполярному транзистору, у тиристора уходит конечное время на рекомбинацию или удаление неосновных носителей.

Проблемы, которые вызывают тиристоры в связи с этой своей особенностью, связаны прежде всего с невозможностью переключения с высокими скоростями, как это могут делать полевые транзисторы. А еще перед подачей на тиристор коллекторного напряжения, тиристор должен обязательно быть закрытым, иначе неизбежны коммутационные потери мощности, полупроводник чрезмерно при этом нагреется.

Иначе говоря, предельное dU/dt ограничивает быстродействие. График зависимости рассеиваемой мощности от тока и времени включения иллюстрирует эту проблему. Высокая температура внутри кристалла тиристора может не только вызвать ложное срабатывание, но и помешать переключению.

В резонансных инверторах на тиристорах проблема запирания решается сама собой, там выброс напряжения обратной полярности приводит к запиранию тиристора, при условии, что воздействие это достаточно длительное.

Так выявляется главное преимущество полевых транзисторов перед тиристорами. Полевые транзисторы способны работать на частотах в сотни килогерц, и управление сегодня не является проблемой.

Тиристоры же будут надежно работать на частотах до 40 килогерц, ближе к 20 килогерцам. Это значит, что если бы в современных инверторах использовались тиристоры, то аппараты на достаточно высокую мощность, скажем, на 5 киловатт, получались бы весьма громоздкими.

В этом смысле полевые транзисторы способствуют тому, что инверторы получаются более компактными за счет меньшего размера и веса сердечников силовых трансформаторов и дросселей.

Чем выше частота, тем меньшего размера требуются трансформаторы и дроссели для преобразования одной и той же мощности, это знает каждый, кто знаком со схемотехникой современных импульсных преобразователей.

Безусловно, в некоторых применениях тиристоры оказываются очень полезными, например диммеры для регулировки яркости света, работающие на сетевой частоте 50 Гц, в любом случае выгоднее изготавливать на тиристорах, они получаются дешевле, чем если бы там применялись полевые транзисторы.

А в сварочных инверторах, например, выгоднее использовать полевые транзисторы, именно в силу простоты управления переключением и высокой скорости этого переключения. Кстати, при переходе с тиристорной схемы на транзисторную, несмотря на большую стоимость последних, из приборов исключаются лишние дорогостоящие компоненты.

Главная страница » Тиристоры и схемы коммутации мощной нагрузки

Тиристоры выступают твердотельными электронными устройствами, обладающими высокой скоростью коммутации. Эти приборы допустимо использовать для управления всевозможными маломощными электронными компонентами. Однако наряду с маломощной электроникой, посредством тиристоров успешно управляется силовое оборудование. Рассмотрим классические схемы включения тиристора под управление достаточно высокими нагрузками, например, электролампами, электромоторами, электрическими нагревателями и т. п.

Тиристор – краткий обзор полупроводника

Включение полупроводника в открытое состояние возможно путём подачи импульса пускового тока небольшой величины на управляющий электрод У.

Когда тиристор пропускает ток нагрузки в прямом направлении, электрод анода A является положительным по отношению к электроду катода K, с точки зрения регенеративной фиксации.

Как правило, триггерный импульс для электрода У должен иметь длительность в несколько микросекунд. Однако чем длиннее импульс, тем быстрее происходит внутренний лавинный пробой. Также увеличивается время открывания перехода. Но максимальный ток затвора превышать не допускается.

После переключения и полной проводки, падение напряжения на участке анод- катод держится постоянным на уровне около 1 вольта, при всех значениях анодного тока от нуля до номинального значения.

Тем не менее, следует помнить: как только полупроводник начинает проводить, этот процесс продолжается даже при отсутствии управляющего сигнала У.

Продолжается такое состояние до момента, когда ток анода уменьшится до величины меньше допустимо минимальной. Лишь на этом уровне и ниже происходит автоматическая блокировка перехода. Иначе работают лишь новые тиристоры структуры MCT.

Инновационная разработка в группе тиристоров. Управляемая структура MCT (MOSFET Controled thyristor): 1 — управление 1; 2 — анод; 3 — управление 2; 4 — катод; 5 — подложка металл; OFF-FET — канал типа n-канал; ON-FET — канал типа p-канал

Этот фактор показывает, что в отличие от биполярных транзисторов и полевых транзисторов, тиристоры, по сути, невозможно использовать для усиления или контролируемого переключения.

Таким образом, напрашивается логичный вывод: тиристоры как полупроводниковые приборы специально разработаны для использования в составе схем коммутации высокой мощности.

Эти полупроводники могут работать только в режиме переключения, где они действуют как открытый или закрытый коммутатор. Как только этот коммутатор срабатывает, он остаётся в состоянии проводника.

Поэтому в цепях постоянного напряжения и некоторых сильно индуктивных цепях переменного напряжения, значение тока необходимо искусственно уменьшать при помощи отдельного переключателя или схемы отключения.

Тиристор в цепи постоянного напряжения

При условии питания схемы постоянным напряжением, тиристор эффективен в качестве переключателя мощной нагрузки. Здесь прибор действует подобно электронной защелке, поскольку после активации остается в состоянии «включено», вплоть до сброса этого состояния вручную. Рассмотрим практическую схему.

Схема 1: КН1, КН2 — кнопки нажимные без фиксации; Л1 — нагрузка в виде лампы накаливания 100 Вт; R1, R2 — резисторы постоянные 470 Ом и 1 кОм

Эта простая схема включения/выключения применяется для управления лампой накаливания. Между тем схему вполне допустимо использовать в качестве коммутатора электродвигателя, нагревателя и любой другой нагрузки, рассчитанной на питание постоянным напряжением.

Здесь тиристор имеет прямое смещённое состояние перехода и включается в режим короткого замыкания нормально разомкнутой кнопкой КН1.

Эта кнопка соединяет управляющий электрод У с источником питания через резистор R1. Если значение R1 установить слишком высоким относительно питающего напряжения, устройство не сработает.

Стоит только нажать кнопку КН1, тиристор переключается в состояние прямого проводника и остаётся в этом состоянии независимо от дальнейшего положения кнопки КН1. При этом токовая составляющая нагрузки показывает большее значение, чем ток фиксации тиристора.

Преимущества и недостатки использования тиристора

Одним из основных преимуществ использования этих полупроводников в качестве переключателя видится очень высокий коэффициент усиления по току. Тиристор — это устройство, фактически управляемое током.

Катодный резистор R2 обычно включается с целью уменьшения чувствительности электрода У и увеличения возможностей соотношения напряжение-ток, что предотвращает ложное срабатывание устройства.

Когда тиристор защелкнется и останется в состоянии «включено», сбросить это состояние возможно только прерыванием питания или уменьшения анодного тока до нижнего значения удержания.

Поэтому логично использовать нормально замкнутую кнопку КН2, чтобы разомкнуть цепь, уменьшая до нуля ток, протекающий через тиристор, заставляя прибор перейти в состояние «выключено».

Однако схема имеет также недостаток. Механический нормально замкнутый переключатель КН2 должен быть достаточно мощным — соответствовать мощности всей схемы.

В принципе, можно было бы просто заменить полупроводник мощным механическим выключателем. Один из способов преодолеть проблему с мощностью — подключить коммутатор параллельно тиристору.

Схема 2: КН1, КН2 — кнопки нажимные без фиксации; Л1 — лампа накаливания 100 Вт; R1, R2 — резисторы постоянные 470 Ом и 1 кОм

Доработка схемы — включение нормально разомкнутого переключателя малой мощности параллельно переходу А-К, даёт следующий эффект:

• активация КН2 создаёт «КЗ» между электродами А и К,
• уменьшается ток фиксации до минимального значения,
• устройство переходит в состояние «выключено».

Тиристор в цепи переменного тока

При подключении к источнику переменного тока тиристор работает несколько иначе. Это связано с периодическим изменением полярности переменного напряжения.

Поэтому применение в схемах с питанием переменным напряжением автоматически будет приводить к состоянию обратного смещения перехода. То есть в течение половины каждого цикла прибор будет находиться в состоянии «отключено».

Для варианта с переменным напряжением схема тиристорного запуска аналогична схеме с питанием постоянным напряжением. Разница незначительная — отсутствие дополнительного переключателя КН2 и дополнение диода D1.

Благодаря диоду D1, предотвращается обратное смещение по отношению к управляющему электроду У.

Во время положительного полупериода синусоидальной формы сигнала, устройство смещено вперед, но при выключенном переключателе КН1, к тиристору подводится нулевой ток затвора и прибор остается «выключенным».

В отрицательном полупериоде устройство получает обратное смещение и также останется «выключенным», независимо от состояния переключателя КН1.

Схема 3: КН1 — переключатель с фиксацией; D1 — диод любой под высокое напряжение; R1, R2 -резисторы постоянные 180 Ом и 1 кОм, Л1 — лампа накаливания 100 Вт

Если переключатель КН1 замкнуть, вначале каждого положительного полупериода полупроводник останется полностью «выключенным».

Но в результате достижения достаточного положительного триггерного напряжения (возрастания тока управления) на электроде У, тиристор переключится в состояние «включено».

Фиксация состояния удержания остаётся стабильной при положительном полупериоде и автоматически сбрасывается, когда положительный полупериод заканчивается. Очевидно, т.к. здесь ток анода падает ниже текущего значения.

Во время следующего отрицательного полупериода, устройство будет полностью «отключено» до следующего положительного полупериода. Затем процесс вновь повторяется.

Получается, нагрузка имеет только половину доступной мощности источника питания. Тиристор действует как выпрямляющий диод и проводит переменный ток лишь во время положительных полуциклов, когда переход смещен вперед.

Управление половинной волной

Фазовое управление тиристором является наиболее распространенной формой управления мощностью переменного тока.

Пример базовой схемы управления фазой показан ниже. Здесь напряжение затвора тиристора формируется цепочкой R1C1 через триггерный диод D1.

Во время положительного полупериода, когда переход смещен вперед, конденсатор C1 заряжается через резистор R1 от напряжения питания схемы.

Управляющий электрод У активируются только тогда, когда уровень напряжения в точке «x» вызывает срабатывание диода D1. Конденсатор C1 разряжается на управляющий электрод У, устанавливая прибор в состояние «включено».

Длительность времени положительной половины цикла, когда открывается проводимость, контролируется постоянной времени цепочки R1C1, заданной переменным резистором R1.

Схема 4: КН1 — переключатель с фиксацией; R1 — переменный резистор 1 кОм; С1 — конденсатор 0,1 мкф; D1 — диод любой на высокое напряжение; Л1 — лампа накаливания 100 Вт; П — синусоида проводимости

Увеличение значения R1 приводит к задержке запускающего напряжения, подаваемого на тиристорный управляющий электрод, что, в свою очередь, вызывает отставание по времени проводимости устройства.

В результате доля полупериода, когда устройство проводит, может регулироваться в диапазоне 0 -180º. Это означает, что половинная мощность, рассеиваемая нагрузкой (лампой), поддаётся регулировке.

Существует масса способов достижения полноволнового управления тиристорами. Например, можно включить один полупроводник в схему диодного мостового выпрямителя. Этим методом легко преобразовать переменную составляющую в однонаправленный ток тиристора.

Однако более распространенным методом считается вариант использования двух тиристоров, соединенных инверсной параллелью.

Самым практичным подходом видится применение одного симистора. Этот полупроводник допускает переход в обоих направлениях, что делает симисторы более пригодными для схем переключения переменного тока.

Полный технический расклад тиристора

Чем отличается тиристор от симистора

В 1963 году у многочисленного семейства тринисторов появился еще один «родственник» – симистор. Чем же он отличается от своих «собратьев» – тринисторов (тиристоров)? Вспомните о свойствах этих приборов. Их работу часто сравнивают с действием обычной двери: прибор заперт – ток в цепи отсутствует (дверь закрыта – прохода нет), прибор открыт – в цепи возникает электрический ток (дверь отворилась – входите). Но у них есть общий недостаток. Тиристоры пропускают ток только в прямом направлении — так обычная дверь легко открывается «от себя», но сколько ни тяни ее на себя — в противоположную сторону, все усилия окажутся бесполезными.

Увеличив число полупроводниковых слоев тиристора с четырех до пяти и снабдив его управляющим электродом, ученые обнаружили, что прибор с такой структурой (названный впоследствии симистором) способен пропускать электрический ток как в прямом, так и в обратном направлениях.

Посмотрите на рисунок 1, изображающий строение полупроводниковых слоев симистора. Внешне они напоминают транзисторную структуру р- n -р типа, но отличаются тем, что имеют три дополнительные области с n -проводимостью. И вот что интересно: оказывается, две из них, расположенные у катода и анода, выполняют функции только одного полупроводникового слоя — четвертого. Пятый образует область с n -проводимостью, лежащая около управляющего электрода.

Ясно, что работа такого прибора основана на более сложных физических процессах, чем у других типов тиристоров. Чтобы лучше разобраться в принципе действия симистора, воспользуемся его тиристорным аналогом. Почему именно тиристорным? Дело в том, что разделение четвертого полупроводникового слоя симистора не случайно. Благодаря такой структуре при прямом направлении тока, протекающего через прибор, анод и катод выполняют свои основные функции, а при обратном они как бы меняются местами — анод становится катодом, а катод, наоборот, анодом, то есть симистор можно рассматривать как два встречно-параллельно включенных тиристора (рис. 2).

Тринисторный аналог симистора

Представим, что на управляющий электрод подан отпирающий сигнал. Когда на аноде прибора напряжение положительной полярности, а на катоде — отрицательной, электрический ток потечет через левый по схеме тринистор. Если полярность напряжения на силовых электродах поменять на противоположную, включится правый по схеме тринистор. Пятый полупроводниковый слой, подобно регулировщику, руководящему движением автомобилей на перекрестке, направляет отпирающий сигнал, зависимости от фазы тока на один из тринисторов. При отсутствии отпирающего сигнала симистор закрыт.

В целом его действие можно сравнить, например, с вращающейся дверью на станции метро — в какую сторону ни толкни ее, она обязательно откроется. Действительно, подадим отпирающее напряжение на управляющий электрод симистора — «подтолкнем» его, и электроны, словно спешащие на посадку или выход пассажиры, потекут через прибор в направлении, диктуемом полярностью включения анода и катода.

Этот вывод подтверждается и вольтамперной характеристикой прибора (рис. 3). Она состоит из двух одинаковых кривых, повернутых относительно друг друга на 180°. Их форма соответствует вольтамперной характеристике динистора, а области непроводящего состояния, как и у тринистора, легко преодолеваются, если на управляющий электрод подать отпирающее напряжение (изменяющиеся участки кривых показаны штриховыми линиями).

Благодаря симметричности вольтамперной характеристики новый полупроводниковый прибор был назван симметричным тиристором (сокращенно — симистор). Иногда его называют триаком (термин, пришедший из английского языка).

Симистор унаследовал от своего предшественника — тиристора все его лучшие свойства. Но самое главное достоинство новинки в том, что в ее корпусе расположили сразу два полупроводниковых прибора. Судите сами. Для управления цепью постоянного тока необходим один тиристор, для цепи переменного тока приборов должно быть два (включены встречно-параллельно). А если учесть, что для каждого из них нужен отдельный источник отпирающего напряжения, который к тому же должен включать прибор точно в момент изменения фазы тока, становится ясно, каким сложным будет такой управляющий узел. Для симистора же род тока не имеет значения. Достаточно лишь одного такого прибора с источником отпирающего напряжения, и универсальное управляющее устройство готово. Его можно использовать в силовой цепи постоянного или переменного тока.

Близкое родство тиристора и симистора привело к тому, что у этих приборов оказалось много общего. Так электрические свойства симистора характеризуются теми же параметрами, что и у тиристора. Маркируются они тоже одинаково — буквами КУ, трехзначным числом и буквенным индексом в конце обозначения. Иногда симисторы обозначают несколько иначе — буквами ТС, что означает «тиристор симметричный».

Условное графическое обозначение симисторов на принципиальных схемах показано на рисунке 4.

Для практического знакомства с симисторами выберем приборы серии КУ208 — триодные симметричные тиристоры п-р-п-р типа. На разновидности приборов указывают буквенные индексы в их обозначении — А, Б, В или Г. Постоянное напряжение, которое выдерживает в закрытом состоянии симистор с индексом А, составляет 100 В, Б — 200 В, В — 300 В и Г — 400 В. Остальные параметры у этих приборов идентичные: максимальный постоянный ток в открытом состоянии — 5 А, импульсный —10 А, ток утечки в закрытом состоянии — 5 мА, напряжение между катодом и анодом в проводящем состоянии — -2 В, величина отпирающего напряжения на управляющем электроде равна 5 В при токе 160 мА, рассеиваемая корпусом прибора мощность— 10 Вт, предельная рабочая частота — 400 Гц.

А теперь обратимся к электроосветительным приборам. Нет ничего проще управлять работой любого из них. Нажал, к примеру, клавишу выключателя — ив комнате загорелась люстра, нажал еще раз — погасла. Иногда, правда, это достоинство неожиданно превращается в недостаток, особенно если вы хотите сделать свою комнату уютной, создать ощущение комфорта, а для этого так важно удачно подобрать освещение. Вот если бы свечение ламп менялось плавно.

Оказывается, в этом нет ничего невозможного. Нужно только вместо обычного выключателя подсоединить электронное устройство, управляющее яркостью светильника. Функции регулятора, «командующего» лампами, в таком приборе выполняет полупроводниковый симистор.

Построить простое регулирующее устройство, которое поможет управлять яркостью свечения настольной лампы или люстры, изменять температуру электроплитки или жала паяльника, вы сможете, воспользовавшись схемой, представленной на рисунке 5.

Рис. 5. Принципиальная схема регулятора

Трансформатор Т1 преобразует сетевое напряжение 220 В в 12 — 25 В. Оно выпрямляется диодным блоком VD1—VD4 и подается на управляющий электрод симистора VS1. Резистор R1 ограничивает ток управляющего электрода, а переменным резистором R2 регулируют величину управляющего напряжения.

Рис. 6. Временные диаграммы напряжения: а – в сети; б – на управляющем электроде симистора, в – на нагрузке.

Чтобы легче было разобраться в работе прибора, построим три временные диаграммы напряжений: сетевого, на управляющем электроде симистора и на нагрузке (рис. 6). После включения устройства в сеть на его вход поступает переменное напряжение 220 В (рис. 6а). Одновременно на управляющий электрод симистора VS1 подается отрицательное напряжение синусоидальной формы (рис. 66). В момент, когда его величина превысит напряжение включения, прибор откроется и сетевой ток потечет через нагрузку. После того как величина управляющего напряжения станет ниже пороговой, симистор остается открытым за счет того, что ток нагрузки превышает ток удержания прибора. В тот момент, когда напряжение на входе регулятора меняет свою полярность, симистор закрывается. Далее процесс повторяется. Таким образом, напряжение на нагрузке будет иметь пилообразную форму (рис. 6в)

Чем больше амплитуда управляющего напряжения, тем раньше включится симистор, а следовательно, больше будет и длительность импульса тока в нагрузке. И наоборот, чем меньше амплитуда управляющего сигнала, тем меньше будет длительность этого импульса. При крайнем левом по схеме положении движка переменного резистора R2 нагрузка станет поглощать полные «порции» мощности. Если регулятор R2 повернуть в противоположную сторону, амплитуда управляющего сигнала окажется ниже порогового значения, симистор останется в закрытом состоянии и ток через нагрузку не потечет.

Нетрудно догадаться, что наш прибор регулирует мощность, потребляемую нагрузкой, изменяя тем самым яркость свечения лампы или температуру нагревательного элемента.

В устройстве можно применить следующие элементы. Симистор КУ208 с буквой В или Г. Диодный блок КЦ405 или КЦ407 с любым буквенным индексом, подойдут также четыре полупроводниковых диода серий Д226, Д237. Постоянный резистор — МЛТ-0,25, переменный — СПО-2 или любой другой мощностью не менее 1 Вт. ХР1 — стандартная сетевая вилка, XS1 — розетка. Трансформатор Т1 рассчитан на напряжение вторичной обмотки 12—25 В.

Если подходящего трансформатора нет, изготовьте его самостоятельно. Сердечник из пластин Ш16, толщина набора 20 мм, обмотка I содержит 3300 витков провода ПЭЛ-1 0,1, а обмотка II — 300 витков ПЭЛ-1 0,3.

Тумблер — любой сетевой, предохранитель должен быть рассчитан на максимальный ток нагрузки.

Регулятор собирается в пластмассовом корпусе. На верхней панели крепятся тумблер, переменный резистор, держатель предохранителя и розетка. Трансформатор, диодный блок и симистор устанавливаются на дне корпуса. Симистор необходимо снабдить теплорассеивающим радиатором толщиной 1 — 2 мм и площадью не менее 14 см2. В одной из боковых стенок корпуса просверлите отверстие для сетевого шнура.

Устройство не нуждается в налаживании и при правильном монтаже и исправных деталях начинает работать сразу после включения в сеть.

ПОЛЬЗУЯСЬ РЕГУЛЯТОРОМ, НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О МЕРАХ БЕЗОПАСНОСТИ. ВСКРЫВАТЬ КОРПУС МОЖНО, ТОЛЬКО ОТКЛЮЧИВ ПРИБОР ОТ СЕТИ!

Существенный недостаток тиристоров заключается в том, что это однополупериодные элементы, соответственно, в цепях переменного тока они работают с половинной мощностью. Избавиться от этого недостатка можно используя схему встречно-параллельного включения двух однотипных устройств или установив симистор. Давайте разберемся, что представляет собой этот полупроводниковый элемент, принцип его функционирования, особенности, а также сферу применения и способы проверки.

Что такое симистор?

Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством. Эта незначительная путаница возникла вследствие регистрации двух патентов, на одно и то же изобретение.

Описание принципа работы и устройства

Основное отличие этих элементов от тиристоров заключается в двунаправленной проводимости электротока. По сути это два тринистора с общим управлением, включенных встречно-параллельно (см. А на рис. 1) .

Рис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение

Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).

Теперь рассмотрим структуру полупроводника (см. рис. 2.) Как видно из схемы, в устройстве имеется пять переходов, что позволяет организовать две структуры: р1-n2-p2-n3 и р2-n2-p1-n1, которые, по сути, являются двумя встречными тринисторами, подключенными параллельно.

Рис. 2. Структурная схема симистора

Когда на силовом выводе Т1 образуется отрицательная полярность, начинается проявление тринисторного эффекта в р2-n2-p1-n1, а при ее смене – р1-n2-p2-n3.

Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.

ВАХ симистора

Обозначение:

• А – закрытое состояние.
• В – открытое состояние.
• U_DRM (U_ПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
• U_RRM (U_ОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
• I_DRM (I_ПР) – допустимый уровень тока прямого включения
• I_RRM (I_ОБ) – допустимый уровень тока обратного включения.
• I_Н (I_УД) – значения тока удержания.

Особенности

Чтобы иметь полное представление о симметричных тринисторах, необходимо рассказать про их сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие факторы:

• относительно невысокая стоимость приборов;
• длительный срок эксплуатации;
• отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

В число недостатков приборов входят следующие особенности:

• Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.

Симистор с креплением под радиатор

• Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
• Не поддерживаются высокие частоты переключения.

По последним двум пунктам необходимо дать небольшое пояснение. В случае высокой скорости коммутации велика вероятность самопроизвольной активации устройства. Помеха в виде броска напряжения также может привести к этому результату. В качестве защиты от помех рекомендуется шунтировать прибор RC цепью.

RC-цепочка для защиты симистора от помех

Помимо этого рекомендуется минимизировать длину проводов ведущих к управляемому выводу, или в качестве альтернативы использовать экранированные проводники. Также практикуется установка шунтирующего резистора между выводом T1 (TE1 или A1) и управляющим электродом.

Применение

Этот тип полупроводниковых элементов первоначально предназначался для применения в производственной сфере, например, для управления электродвигателями станков или других устройств, где требуется плавная регулировка тока. Впоследствии, когда техническая база позволила существенно уменьшить размеры полупроводников, сфера применения симметричных тринисторов существенно расширилась. Сегодня эти устройства используются не только в промышленном оборудовании, а и во многих бытовых приборах, например:

• зарядные устройства для автомобильных АКБ;
• бытовое компрессорное оборудования;
• различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
• ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т.д.).

И это далеко не полный перечень.

Одно время были популярны простые электронные устройства, позволяющие плавно регулировать уровень освещения. К сожалению, диммеры на симметричных тринисторах не могут управлять энергосберегающими и светодиодными лампами, поэтому эти приборы сейчас не актуальны.

Как проверить работоспособность симистора?

В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:

1. Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
2. Собрать специальную схему.

Алгоритм проверки омметром:

1. Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
2. Устанавливаем кратность на омметре х1.
3. Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
4. Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
5. Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.

Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.

Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).

Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.

Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.

Схема простого тестера для симисторов

Обозначения:

• Резистор R1 – 51 Ом.
• Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
• Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
• Лампочка HL – 12 В, 0,5А.

Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.

Алгоритм проверки:

1. Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
2. Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
3. Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
4. Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
5. Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.

Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.

Схема для проверки тиристоров и симисторов

Обозначения:

• Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
• Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
• Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.

В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.

Тестирование тринисторов производится следующим образом:

1. Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
2. Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
3. Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
4. Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.

Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.

Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:

• Выполняем пункты 1-4.
• Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD

То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).

Схема управления мощностью паяльника

В завершении приведем простую схему, позволяющую управлять мощностью паяльника.

Простой регулятор мощности для паяльника

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – 3,3 кОм, R3 – 20 кОм, R4 – 1 Мом.
• Емкости: С1 – 0,1 мкФ х 400В, С2 и С3 – 0,05 мкФ.
• Симметричный тринистор BTA41-600.

Приведенная схема настолько простая, что не требует настройки.

Теперь рассмотрим более изящный вариант управления мощностью паяльника.

Схема управления мощностью на базе фазового регулятора

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 680 Ом, R2 – 1,4 кОм, R3 – 1,2 кОм, R4 и R5 – 20 кОм (сдвоенное переменное сопротивление).
• Емкости: С1 и С2 – 1 мкФ х 16 В.
• Симметричный тринистор: VS1 – ВТ136.
• Микросхема фазового регулятора DA1 – KP1182 ПМ1.

Настройка схемы сводится к подбору следующих сопротивлений:

• R2 – с его помощью устанавливаем необходимую для работы минимальную температуру паяльника.
• R3 – номинал резистора позволяет задать температуру паяльника, когда он находится на подставке (срабатывает переключатель SA1),

Транзисторы – распространенные полупроводниковые радиоэлементы. На их основе делают большинство электронных схем, а также микросхем. Главное их свойство – способность усиливать электрические сигналы. Изменяя слабый сигнал на управляющем электроде транзистора, можно управлять усиленным выходным сигналом. Есть еще довольно распространенный вид полупроводниковых радиоэлементов — тиристоры. Они тоже имеют управляющий электрод, но управление выходным сигналом в принципе отличается от транзисторов. В этой небольшой статье путем сравнения рассмотрены эти различия.

За основу возьмем простую схему с лампочкой. Коммутируя малый ток в цепи управляющего электрода будем управлять в разы большим током лампочки.

Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:

Рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме на транзисторе. При наличии питания и замыкании выключателя S1 на управляющий электрод транзистора (базу) будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в базе) транзистор откроется, лампочка загорится.

Изменяя величину тока в базе с помощью переменного сопротивления, мы можем открывать транзистор больше или меньше, меняя таким образом яркость свечения лампочки. Последовательно с переменным сопротивлением стоит постоянное для того, чтобы при нулевом сопротивлении переменного сопротивления ток базы не превысил допустимое значение и транзистор не вышел из строя. Выключить лампочку мы можем, разомкнув выключатель S1.

Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.

При наличии питания и замыкании выключателя S2 на управляющий электрод тиристора будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в цепи управляющего электрода) тиристор откроется, лампочка загорится. А вот теперь главное отличие. Мы не можем изменять яркость лампочки изменяя сопротивление в цепи управляющего электрода. Более того, мы можем вообще разомкнуть выключатель S2 и лампочка будет светиться, но только в том случае, если ток лампочки протекающий через открытый тиристор будет больше определенного значения, называемого током удержания. Он у каждого типа тиристора свой. Чем мощнее тиристор, тем большее значение тока удержания. Погасить лампочку мы можем, только уменьшив ток через анод-катод тиристора до значения меньше тока удержания или разомкнув выключатель S3 (что равносильно току удержания равном 0).

Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.

Другими словами, тиристор может быть или полностью открыт, или полностью закрыт. Это и достоинство, и недостаток. Достоинство в том, что падение напряжения небольшое и потери ниже, чем, например, у наполовину открытого транзистора. Недостаток в том, что схема управления усложняется.

Тиристоры проще использовать в цепях переменного тока. Мы должны открывать тиристор каждую полуволну при ее нарастании. Когда полуволна спадает, тиристор сам закроется. Задерживая время открывания при приходе полуволны, мы меняем время открытого состояния тиристора и, следовательно, значение тока в нагрузке.

Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.

Теперь, при замыкании выключателя лампочка будет гореть, а при размыкании, гаснуть. Как видно из осциллограммы, каждую полуволну, в ее конце ток приближается к 0. Если выключатель S2 разомкнут, то с приходом новой полуволны тиристор не откроется.

Тиристоры целесообразно использовать в цепях переменного или импульсного напряжения (тока). При этом на управляющий электрод достаточно подать короткий отпирающий импульс. Закроется тиристор сам, после окончания импульса в нагрузке. При приходе следующего импульса в нагрузке на управляющий электрод снова нужно подавать отпирающий импульс и так далее.

Материал статьи продублирован на видео:

схема включения и способы управления

Тиристор представляет собой электронный силовой частично управляемый ключ. Этот прибор, с помощью сигнала управления может находиться только в проводящем состоянии, то есть быть включенным. Для того, чтобы его выключить, нужно проводить специальные мероприятия, которые обеспечивают падение прямого тока до нулевого значения. Принцип работы тиристора заключается в односторонней проводимости, в закрытом состоянии может выдержать не только прямое, но и обратное напряжение.

Свойства тиристоров

По своим качествам, тиристоры относятся к полупроводниковым приборам. В их полупроводниковой пластине присутствуют смежные слои, обладающие различными типами проводимости. Таким образом, каждый тиристор представляет собой прибор, имеющий четырехслойную структуру р-п-р-п.

К крайней области р-структуры производится подключение положительного полюса источника напряжения. Поэтому, данная область получила название анода. Противоположная область п-типа, куда подключается отрицательный полюс, называется катодом. Вывод из внутренней области осуществляется с помощью р-управляющего электрода.

Классическая модель тиристора состоит из двух , имеющих разную степень проводимости. В соответствии с данной схемой, производится соединение базы и коллектора обоих транзисторов. В результате такого соединения, питание базы каждого транзистора осуществляется с помощью коллекторного тока другого транзистора. Таким образом, получается цепь с положительной обратной связью.

Если ток отсутствует в управляющем электроде, то транзисторы находятся в закрытом положении. Течение тока через нагрузку не происходит, и тиристор остается закрытым. При подаче тока выше определенного уровня, в действие вступает положительная обратная связь. Процесс становится лавинообразным, после чего происходит открытие обоих транзисторов. В конечном итоге, после открытия тиристора, наступает его стабильное состояние, даже в случае прекращения подачи тока.

Работа тиристора при постоянном токе

Рассматривая электронный тиристор принцип работы которого основан на одностороннем движении тока, следует отметить его работу при постоянном токе.

Обычный тиристор включается путем подачи импульса тока в цепь управления. Эта подача осуществляется со стороны положительной полярности, противоположной, относительно катода.

Во время включения, продолжительность переходного процесса обусловлена характером нагрузки, амплитудой и скоростью, с которой нарастает импульс тока управления. Кроме того, этот процесс зависит от температуры внутренней структуры тиристора, тока нагрузки и приложенного напряжения. В цепи, где установлен тиристор, не должно быть недопустимой скорости роста напряжения, которое может привести к его самопроизвольному включению.

Тиристор – это полупроводниковый ключ, конструкция которого представляет собой четыре слоя. Они обладают способностью переходить из одного состояния в другое – из закрытого в открытое и наоборот.

Информация, представленная в данной статье, поможет дать исчерпывающий ответ на вопрос об этом аппарате.

Принцип функционирования тиристора

В специализированной литературе этот прибор также носит название однооперационного тиристора. Это название обусловлено тем, что устройство является не полностью управляемым . Другими словами, при получении сигнала от управляющего объекта он может только перейти в режим включенного состояния. Для того чтобы выключить прибор, человеку придется выполнить дополнительные действия, которые и приведут к падению уровня напряжения до нулевой отметки.

Работа этого прибора основывается на использовании силового электрического поля. Для его переключения из одного состояния в другое применяется технология управления, передающая определенные сигналы. При этом ток по тиристору может двигаться только в одном направлении. В выключенном состоянии этот прибор обладает способностью выдерживать как прямой, так и обратное напряжение.

Способы включения и выключения тиристора

Переход в рабочее состояние стандартного этого типа аппарата осуществляет путем поучения импульса токового напряжения в определенной полярности. На скорость включения и на то, как он впоследствии будет работать, влияют следующие факторы:

Выключение тиристора может быть осуществлено некоторыми способами:

1. Естественное выключение. В технической литературе также встречается такое понятие, как естественная коммутация – оно аналогично естественному выключению.
2. Принудительное выключение (принудительная коммутация).

Естественное выключение этого аппарата осуществляется в процессе его функционирования в цепях с переменным током, когда происходит понижение уровня тока до нулевой отметки.

Принудительное выключение включает в себя большое количество самых разнообразных способов. Самым распространенным из них является следующий метод.

Конденсатор, обозначаемый латинской буквой C, соединяется с ключом. Он должен обозначаться маркеровкой S. При этом конденсатор перед замыканием должен быть заряжен.

Основные типы тиристоров

В настоящее время существует немалое количество тиристоров, которые различаются между собой своими техническими характеристиками – скоростью функционирования, способами и процессами управления, направлениями тока при нахождении в проводящем состоянии и др.

Наиболее распространенные типы

1. Тиристор-диод. Такой прибор аналогичен устройству, которое имеет встречно-параллельный диод во включенном режиме.
2. Диодный тиристор. Другое название – динистор. Отличительной характеристикой этого устройства является то, что переход в проводящий режим осуществляется в момент, когда уровень тока превышен.
3. Запираемый тиристор.
4. Симметричный. Он также носит название симистора. Конструкция этого прибора аналогична двум устройствам со встречно-параллельным диодами при нахождении в режиме работы.
5. Быстродействующий или инверторный. Этот тип устройства обладает способностью переходить в нерабочее состояние за рекордно короткое время – от 5 до 50 микросекунд.
6. Оптотиристор. Его работа осуществляется при помощи светового потока.
7. Тиристор под полевым управлением по ведущему электроду.

Обеспечение защиты

Тиристоры входят в перечень приборов, которые критично влияют на изменение скорости увеличения прямого тока. Как и для диодов, так и для тиристоров характерен процесс протекания обратного тока восстановления. Резкое изменение его скорости и падение до нулевой отметки приводит к повышенному риску возникновения перенапряжения.

Кроме того, перенапряжение в конструкции этого прибора может возникать вследствие полного исчезновении напряжения в разнообразных составных частях системы, например, в малых индуктивностях монтажа.

По вышеуказанным причинам в подавляющем большинстве случаев для обеспечения надежной защиты этих приборов применяют разнообразные схемы ЦФТП. Данные схемы при нахождении в динамическом режиме помогают защищать устройство от возникновения недопустимых значений напряжения.

Надежным средством защиты также является применение варистора . Это устройство подключается к местам вывода индуктивной нагрузки.

В самом общем виде применение такого прибора, как тиристор, можно разделить на следующие группы:

Ограничения тиристора

При работе с любым типом этого прибора следует соблюдать определенные правила техники безопасности, а также помнить о некоторых необходимых ограничениях.

Например, в случае с индуктивной нагрузкой при функционировании такой разновидности прибора, как симистор. В данной ситуации ограничения касаются скорости изменения уровня напряжения между двумя основными элементами – его анодами и рабочим током. Для ограничения влияния тока и перегрузки применяется RC-цепочка .

Чтобы понять как работает схема, необходимо знать действие и назначение каждого из элементов. В этой статье рассмотрим принцип работы тиристора, разные виды и режимы работы, характеристики и виды. Постараемся объяснить все максимально доступно, чтобы было понятно даже для начинающих.

Тиристор — полупроводниковый элемент, имеющий только два состояния: «открыто» (ток проходит) и «закрыто» (тока нет). Причем оба состояния устойчивые, то есть переход происходит только при определенных условиях. Само переключение происходит очень быстро, хоть и не мгновенно.

По способу действия его можно сравнить с переключателем или ключом. Вот только переключается тиристор при помощи напряжения, а отключается пропаданием тока или снятием нагрузки. Так что принцип работы тиристора понять несложно. Можно представлять его как ключ с электрическим управлением. Так, да не совсем.

Тиристор, как правило, имеет три выхода. Один управляющий и два, через которые протекает ток. Можно попробовать коротко описать принцип работы. При подаче напряжения на управляющий выход, коммутируется цепь через анод-коллектор. То есть, он сравним с транзистором. Только с той разницей, что у транзистора величина пропускаемого тока зависит от поданного на управляющий вывод напряжения. А тиристор либо полностью открыт, либо полностью закрыт.

Внешний вид

Внешний вид тиристора зависит от даты его производства. Элементы времен Советского Союза — металлические, в виде «летающей тарелки» с тремя выводами. Два вывода — катод и управляющий электрод — находятся на «дне» или «крышке» (это с какой стороны смотреть). Причем электрод управления меньше по размерам. Анод может находиться с противоположной стороны от катода, или торчать вбок из-под шайбы, которая есть на корпусе.

Два вида тиристоров — современные и советские, обозначение на схемах

Современные тиристоры выглядят по-другому. Это небольшой пластиковый прямоугольник с металлической пластиной сверху и тремя выводами-ножками снизу. В современном варианте есть одно неудобство: надо смотреть в описании какой из выводов анод, где катод и управляющий электрод. Как правило, первый — анод, затем катод и крайний правый — это электрод. Но это как правило, то есть, не всегда.

Принцип работы

По принципу действия, тиристор можно еще сравнить с диодом. Пропускать ток он будет в одном направлении — от анода к катоду, но происходить это будет только в состоянии «открыто». На схемах тиристор похож на диод. Также имеется анод и катод, но есть еще дополнительный элемент — управляющий электрод. Понятное дело, есть отличия и в выходном напряжении (если сравнивать с диодом).

В схемах переменного напряжения тиристор будет пропускать только одну полуволну — верхнюю. Когда приходит нижняя полуволна, он сбрасывается в состояние «закрыто».

Принцип работы тиристора простыми словами

Рассмотрим принцип работы тиристора. Стартовое состояние элемента — закрыто. «Сигналом» к переходу в состояние «открыто» является появление напряжения между анодом и управляющим выводом. Вернуть тиристор в состояние «закрыто» можно двумя способами:

• снять нагрузку;
• уменьшить ток ниже тока удержания (одна из технических характеристик).

В схемах с переменным напряжением, как правило, сбрасывается тиристор по второму варианту. Переменный ток в бытовой сети имеет синусоидальную форму, когда его значение приближается к нулю и происходит сброс. В схемах, питающихся от источников постоянного тока, надо либо принудительно убирать питание, либо снимать нагрузку.

То есть, работает тиристор в схемах с постоянным и переменным напряжением по-разному. В схеме постоянного напряжения, после кратковременного появления напряжения между анодом и управляющим выводом, элемент переходит в состояние «открыто». Далее может быть два варианта развития событий:

• Состояние «открыто» держится даже после того, как напряжение анод-выход управления пропало. Такое возможно если напряжение, поданное на анод-управляющий вывод, выше чем неотпирающее напряжение (эти данные есть в технических характеристиках). Прекращается прохождение тока через тиристор, фактически только разрывом цепи или выключением источника питания. Причем выключение/обрыв цепи могут быть очень кратковременными. После восстановления цепи, ток не течет до тех пор, пока на анод-управляющий вывод снова не подадут напряжение.
• После снятия напряжения (оно меньше чем отпирающее) тиристор сразу переходит в состояние «закрыто».

Так что в схемах постоянного тока есть два варианта использования тиристора — с удержанием открытого состояния и без. Но чаще применяют по первому типу — когда он остается открытым.

Принцип работы тиристора в схемах переменного напряжения отличается. Там возвращение в запертое состояние происходит «автоматически» — при падении силы тока ниже порога удержания. Если напряжение на анод-катод подавать постоянно, на выходе тиристора получаем импульсы тока, которые идут с определенной частотой. Именно так построены импульсные блоки питания. При помощи тиристора они преобразуют синусоиду в импульсы.

Проверка работоспособности

Проверить тиристор можно либо при помощи мультиметра, либо создав простенькую проверочную схему. Если при прозвонке иметь перед глазами технические характеристики, можно заодно проверить сопротивление переходов.

Прозвонка мультиметром

Для начала разберем прозвонку мультиметром. Переводим прибор в режим прозвонки.

Обратите внимание, что величина сопротивления у разных серий разная — на это не стоит обращать особого внимания. Если хотите проверить и сопротивление переходов, посмотрите в технических характеристиках.

На рисунке представлены схемы испытаний. Крайний справа рисунок — усовершенствованный вариант с кнопкой, которую устанавливают между катодом и управляющим выводом. Для того чтобы мультиметр зафиксировал протекающий по цепи ток, кратковременно нажимаем на кнопку.

При помощи лампочки и источника постоянного тока (батарейка тоже пойдет)

Если мультиметра нет, можно проверить тиристор при помощи лампочки и источника питания. Подойдет даже обычная батарейка или любой другой источник постоянного напряжения. Вот только напряжение должно быть достаточным для того, чтобы засветить лампочку. Потребуется еще сопротивление или обычный кусок проволоки. Из этих элементов собирается простая схема:

• Плюс от источника питания подаем на анод.
• К катоду подключаем лампочку, второй ее вывод подключаем к минусу источника питания. Лампочка не горит, так как термистор заперт.
• Кратковременно (при помощи куска проволоки или сопротивления) соединяем анод и управляющий вывод.
• Лампочка загорается и продолжает гореть, хотя перемычка убрана. Термистор остается в открытом состоянии.
• Если выкрутить лампочку или выключить источник питания, то лампочка, естественно, погаснет.
• Если восстановить цепь/питание, она не загорится.

Заодно с проверкой, эта схема позволяет понять принцип работы тиристора. Ведь картинка получается очень наглядной и понятной.

Виды тиристоров и их особые свойства

Полупроводниковые технологии все еще разрабатываются и совершенствуются. За несколько десятилетий появились новые разновидности тиристоров, которые имеют некоторые отличия.

• Динисторы или диодные тиристоры. Отличаются тем, что имеют только два вывода. Открываются подачей на анод и катод высокого напряжения в виде импульса. Называют еще «неуправляемые тиристоры».
• Тринисторы или триодные тиристоры. В них есть управляющий электрод, но управляющий импульс может подаваться:
  • На управляющий выход и катод. Название — с управлением катодом.
  • На управляющий электрод и анод. Соответственно — управление анодом.

Есть также разные виды тиристоров по способу запирания. В одном случае достаточно уменьшения анодного тока ниже уровня тока удержания. В другом случае — подается запирающее напряжение на управляющий электрод.

По проводимости

Мы говорили, что проводят тиристоры ток только в одном направлении. Обратной проводимости нет. Такие элементы называют обратно-непроводящие, но существуют не только такие. Есть и другие варианты:

• Имеют невысокое обратное напряжение, называются обратно-проводящие.
• С ненормируемой обратной проводимостью. Ставят в схемах, где обратное напряжение возникнуть не может.
• Симисторы. Симметричные тиристоры. Проводят ток в обоих направлениях.

Тиристоры могут работать в режиме ключа. То есть при поступлении импульса управления подавать ток на нагрузку. Нагрузка, в этом случае, рассчитывается исходя из напряжения в открытом виде. Надо также учитывать наибольшую рассеиваемую мощность. Вот в этом случае лучше выбирать металлические модели в виде «летающей тарелки». К ним удобно приделывать радиатор — для более быстрого охлаждения.

Классификация по особым режимам работы

Еще можно выделить следующие подвиды тиристоров:

• Запираемые и незапираемые. Принцип работы тиристора незапираемого немного другой. Он находится в открытом состоянии когда плюс приложен к аноду, минус — на катоде. Переходит в закрытое состоянии при смене полярности.
• Быстродействующие. Имеют малое время перехода из одного состояния в другое.
• Импульсные. Очень быстро переходит из одного состояние в другое, используется в схемах с импульсными режимами работы.

Основное назначение — включение и выключение мощной нагрузки при помощи маломощных управляющих сигналов

Основная область использования тиристоров — в качестве электронного ключа, служащего для замыкания и размыкания электрической цепи. В общем много привычных устройств построены на тиристорах. Например, гирлянда с бегущими огнями, выпрямители, импульсные источники тока, выпрямители и многие другие.

Характеристики и их значение

Некоторые тиристоры могут коммутировать очень большие токи, в этом случае их называют силовыми тиристорами. Они изготавливаются в металлическом корпусе — для лучшего отвода тепла. Небольшие модели с пластиковым корпусом — это обычно маломощные варианты, которые используют в малоточных схемах. Но, всегда есть исключения. Так что для каждой конкретной цели подбирают требуемый вариант. Подбирают, понятное дело, по параметрам. Вот основные:

Есть еще динамический параметр — время перехода из закрытого в открытое состояние. В некоторых схемах это важно. Может еще указываться тип быстродействия: по времени отпирания или по времени запирания.

♦ Как мы уже выяснили – тиристор, это полупроводниковый прибор, обладающий свойствами электрического вентиля. Тиристор с двумя выводами (А — анод, К — катод) , это динистор. Тиристор с тремя выводами (А – анод, К – катод, Уэ – управляющий электрод) , это тринистор, или в обиходе его называют просто тиристор.

♦ С помощью управляющего электрода (при определенных условиях) можно изменять электрическое состояние тиристора, то есть переводить его из состояния «выключено» в состояние «включено».
Тиристор открывается в случае, если приложенное напряжение между анодом и катодом превысит величину U = Uпр , то есть величину напряжения пробоя тиристора;
Тиристор можно открыть и при напряжении меньше, чем Uпр между анодом и катодом (U , если подать импульс напряжения положительной полярности между управляющим электродом и катодом.

♦ В открытом состоянии тиристор может находиться сколько угодно долго, пока на него подано питающее напряжение.
Тиристор можно закрыть:

• — если уменьшить напряжение между анодом и катодом до U = 0 ;
• — если снизить анодный ток тиристора до величины, меньше тока удержания Iуд .
• — подачей запирающего напряжения на управляющий электрод, (только для запираемых тиристоров).

Тиристор может также находиться в закрытом состоянии сколько угодно долго, до прихода запускающего импульса.
Тиристоры и динисторы работают как в цепях постоянного, так и в цепях переменного тока.

Работа динистора и тиристора в цепях постоянного тока.

Рассмотрим несколько практических примеров.
Первый пример применения динистора, это релаксационный генератор звуковых сигналов .

В качестве динистора используем КН102А-Б.

♦ Работает генератор следующим образом.
При нажатии кнопки Кн , через резисторы R1 и R2 постепенно заряжается конденсатор С (+ батареи – замкнутые контакты кнопки Кн – резисторы – конденсатор С – минус батареи).
Параллельно конденсатору подключена цепочка из телефонного капсюля и динистора. Через телефонный капсюль и динистор ток не протекает, так как динистор еще «заперт».
♦ При достижении на конденсаторе напряжения, при котором пробивается динистор, через катушку телефонного капсюля проходит импульс тока разряда конденсатора (С – катушка телефона – динистор — С). Слышен щелчок из телефона, конденсатор разрядился. Далее снова идет заряд конденсатора С и процесс повторяется.
Частота повторения щелчков зависит от емкости конденсатора и величины сопротивления резисторов R1 и R2 .
♦ При указанных на схеме номиналах напряжения, резисторов и конденсатора, частоту звукового сигнала с помощью резистора R2 можно менять в пределах 500 – 5000 герц. Телефонный капсюль необходимо использовать с низкоомной катушкой 50 – 100 Ом , не более, например телефонный капсюль ТК-67-Н .
Телефонный капсюль необходимо включать с соблюдением полярности, иначе не будет работать. На капсюле есть обозначение +(плюс) и – (минус).

♦ У этой схемы (рис 1) есть один недостаток. Из-за большого разброса параметров динистора КН102 (разное напряжение пробоя), в некоторых случаях, нужно будет увеличить напряжение источника питания до 35 – 45 вольт , что не всегда возможно и удобно.

Устройство управления, собранное на тиристоре, для включения – выключения нагрузки с помощью одной кнопки показано на рис 2.

Устройство работает следующим образом.
♦ В исходном состоянии тиристор закрыт и лампочка не горит.
Нажмем на кнопку Кн в течении 1 – 2 секунды . Контакты кнопки размыкаются, цепь катода тиристора разрывается.

В этот момент конденсатор С заряжается от источника питания через резистор R1 . Напряжение на конденсаторе достигает величины U источника питания.
Отпускаем кнопку Кн .
В этот момент конденсатор разряжается по цепи: резистор R2 – управляющий электрод тиристора – катод — замкнутые контакты кнопки Кн – конденсатор.
В цепи управляющего электрода потечет ток, тиристор «откроется» .
Загорается лампочк а по цепи: плюс батареи – нагрузка в виде лампочки – тиристор — замкнутые контакты кнопки – минус батареи.
В таком состоянии схема будет находиться сколько угодно долго .
В этом состоянии конденсатор разряжен: резистор R2, переход управляющий электрод – катод тиристора, контакты кнопки Кн.
♦ Для выключения лампочки необходимо кратковременно нажать на кнопку Кн . При этом основная цепь питания лампочки обрывается. Тиристор «закрывается» . Когда контакты кнопки замкнутся, тиристор останется в закрытом состоянии, так как на управляющем электроде тиристора Uynp = 0 (конденсатор разряжен).

Мною опробованы и надежно работали в этой схеме различные тиристоры: КУ101, Т122, КУ201, КУ202, КУ208 .

♦ Как уже упоминалось, динистор и тиристор имеют свой транзисторный аналог .

Схема аналога тиристора состоит из двух транзисторов и изображена на рис 3 .
Транзистор Тр 1 имеет p-n-p проводимость, транзистор Тр 2 имеет n-p-n проводимость. Транзисторы могут быть как германиевые, так и кремниевые.

Аналог тиристора имеет два управляющих входа.
Первый вход: А – Уэ1 (эмиттер — база транзистора Тр1).
Второй вход: К – Уэ2 (эмиттер – база транзистора Тр2).

Аналог имеет: А – анод, К — катод, Уэ1 – первый управляющий электрод, Уэ2 – второй управляющий электрод.

Если управляющие электроды не использовать, то это будет динистор, с электродами А — анод и К — катод .

♦ Пару транзисторов, для аналога тиристора, надо подбирать одинаковой мощности с током и напряжением выше, чем необходимо для работы устройства. Параметры аналога тиристора (напряжение пробоя Unp, ток удержания Iyд) , будут зависеть от свойств применяемых транзисторов.

♦ Для более устойчивой работы аналога в схему добавляют резисторы R1 и R2 . А с помощью резистора R3 можно регулировать напряжение пробоя Uпр и ток удержания Iyд аналога динистора – тиристора. Схема такого аналога изображена на рис 4 .

Если в схеме генератора звуковых частот (рис 1) , вместо динистора КН102 включить аналог динистора, получится устройство с другими свойствами (рис 5) .

Напряжение питания такой схемы составит от 5 до 15 вольт . Изменяя величины резисторов R3 и R5 можно изменять тональность звука и рабочее напряжение генератора.

Переменным резистором R3 подбирается напряжение пробоя аналога под используемое напряжение питания.

Потом можно заменить его на постоянный резистор.

Транзисторы Тр1 и Тр2: КТ502 и КТ503; КТ814 и КТ815 или любые другие.

♦ Интересна схема стабилизатора напряжения с защитой от короткого замыкания в нагрузке (рис 6) .

Если ток в нагрузке превысит 1 ампер , сработает защита.

Стабилизатор состоит из:

• — управляющего элемента– стабилитрона КС510 , который определяет напряжение выхода;
• — исполнительного элемента–транзисторов КТ817А, КТ808А , исполняющих роль регулятора напряжения;
• — в качестве датчика перегрузки используется резистор R4 ;
• — исполнительным механизмом защиты используется аналог динистора, на транзисторах КТ502 и КТ503 .

♦ На входе стабилизатора в качестве фильтра стоит конденсатор С1 . Резистором R1 задается ток стабилизации стабилитрона КС510 , величиной 5 – 10 мА. Напряжение на стабилитроне должно быть 10 вольт .
Резистор R5 задает начальный режим стабилизации выходного напряжения.

Резистор R4 = 1,0 Ом , включен последовательно в цепь нагрузки.Чем больше ток нагрузки, тем больше на нем выделяется напряжение, пропорциональное току.

В исходном состоянии, когда нагрузка на выходе стабилизатора мала или отключена, аналог тиристора закрыт. Приложенного к нему напряжения 10 вольт (от стабилитрона) не хватает для пробоя. В этот момент падение напряжения на резисторе R4 почти равно нулю.
Если постепенно увеличивать ток нагрузки, будет увеличиваться падение напряжения на резисторе R4 . При определенном напряжении на R4, аналог тиристора пробивается и установится напряжение, между точкой Тчк1 и общим проводом, равное 1,5 — 2,0 вольта .
Это есть напряжение перехода анод — катод открытого аналога тиристора.

Одновременно загорается светодиод Д1 , сигнализируя об аварийной ситуации. Напряжение на выходе стабилизатора, в этот момент, будет равно 1,5 — 2,0 вольта .
Чтобы восстановить нормальную работу стабилизатора, необходимо выключить нагрузку и нажать на кнопку Кн , сбросив блокировку защиты.
На выходе стабилизатора вновь будет напряжение 9 вольт , а светодиод погаснет.
Настройкой резистора R3 , можно подобрать ток срабатывания защиты от 1 ампера и более . Транзисторы Т1 и Т2 можно ставить на один радиатор без изоляции. Сам же радиатор изолировать от корпуса.

Добрый вечер хабр. Поговорим о таком приборе, как тиристор. Тиристор — это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или больше взаимодействующих выпрямляющих перехода. По функциональности их можно соотнести к электронным ключам. Но есть в тиристоре одна особенность, он не может перейти в закрытое состояние в отличие от обычного ключа. Поэтому обычно его можно найти под названием — не полностью управляемый ключ.

На рисунке представлен обычный вид тиристора. Состоит он из четырех чередующихся типов электро-проводимости областей полупроводника и имеет три вывода: анод, катод и управляющего электрод.
Анод — это контакт с внешним p-слоем, катод — с внешним n-слоем.
Освежить память о p-n переходе можно .

Классификация

В зависимости от количества выводов можно вывести классификацию тиристоров. По сути все очень просто: тиристор с двумя выводами называется динисторами (соответственно имеет только анод и катод). Тиристор с тремя и четырьмя выводами, называются триодными или тетродными. Также бывают тиристоры и с большим количеством чередующихся полупроводниковых областей. Одним из самых интересных является симметричный тиристор (симистор), который включается при любой полярности напряжения.

Принцип работы

Обычно тиристор представляют в виде двух транзисторов, связанных между собой, каждый из которых работает в активном режиме.

В связи с таким рисунком можно назвать крайние области — эмиттерными, а центральный переход — коллекторным.
Чтобы разобраться как работает тиристор стоит взглянуть на вольт-амперную характеристику.


К аноду тиристора подали небольшое положительное напряжение. Эмиттерные переходы включены в прямом направлении, а коллекторный в обратном. (по сути все напряжение будем на нем). Участок от нуля до единицы на вольт-амперной характеристике будет примерно аналогичен обратной ветви характеристики диода. Этот режим можно назвать — режимом закрытого состояния тиристора.
При увеличении анодного напряжения происходит происходит инжекция основных носителей в области баз, тем самым происходит накопление электронов и дырок, что равносильно разности потенциалов на коллекторном переходе. С увеличением тока через тиристор напряжение на коллекторном переходе начнет уменьшаться. И когда оно уменьшится до определенного значения, наш тиристор перейдет в состояние отрицательного дифференциального сопротивления (на рисунке участок 1-2).
После этого все три перехода сместятся в прямом направлении тем самым переведя тиристор в открытое состояние (на рисунке участок 2-3).
В открытом состоянии тиристор будет находится до тех пор, пока коллекторный переход будет смещен в прямом направлении. Если же ток тиристора уменьшить, то в результате рекомбинации уменьшится количество неравновесных носителей в базовых областях и коллекторный переход окажется смещен в обратном направлении и тиристор перейдет в закрытое состояние.
При обратном включении тиристора вольт-амперная характеристика будет аналогичной как и у двух последовательно включенных диодов. Обратное напряжение будет ограничиваться в этом случае напряжением пробоя.

Общие параметры тиристоров

1. Напряжение включения — это минимальное анодное напряжение, при котором тиристор переходит во включенное состояние.
2. Прямое напряжение — это прямое падение напряжения при максимальном токе анода.
3. Обратное напряжение — это максимально допустимое напряжение на тиристоре в закрытом состоянии.
4. Максимально допустимый прямой ток — это максимальный ток в открытом состоянии.
5. Обратный ток — ток при максимальной обратном напряжении.
6. Максимальный ток управления электрода
7. Время задержки включения/выключения
8. Максимально допустимая рассеиваемая мощность

Заключение

Таким образом, в тиристоре существует положительная обратная связь по току — увеличение тока через один эмиттерный переход приводит к увеличению тока через другой эмиттерный переход.
Тиристор — не полностью управляющий ключ. То есть перейдя в открытое состояние, он остается в нем даже если прекращать подавать сигнал на управляющий переход, если подается ток выше некоторой величины, то есть ток удержания.

Чем отличается транзистор от резистора

если воткнуть в розетку. то транзистор точно бахнет. а резистор, исли номинал выше 100 килоом, нет.. .

резистор для любого тока, напряжения. транзистор для постоянного.. .
(резистор неполярный прибор. а транзистор полярный. )

резистор имеет постоянные значения, характеристики. транзистор управляемые.. .

у резистора выводы равносильны. у транзистора это строго функциональные – База, Эммитер, Коллектор.. . либо Сток, Исток, Затвор, Подложка.. .

Транзисторы – распространенные полупроводниковые радиоэлементы. На их основе делают большинство электронных схем, а также микросхем. Главное их свойство – способность усиливать электрические сигналы. Изменяя слабый сигнал на управляющем электроде транзистора, можно управлять усиленным выходным сигналом. Есть еще довольно распространенный вид полупроводниковых радиоэлементов — тиристоры. Они тоже имеют управляющий электрод, но управление выходным сигналом в принципе отличается от транзисторов. В этой небольшой статье путем сравнения рассмотрены эти различия.

За основу возьмем простую схему с лампочкой. Коммутируя малый ток в цепи управляющего электрода будем управлять в разы большим током лампочки.

Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:

Рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме на транзисторе. При наличии питания и замыкании выключателя S1 на управляющий электрод транзистора (базу) будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в базе) транзистор откроется, лампочка загорится.

Изменяя величину тока в базе с помощью переменного сопротивления, мы можем открывать транзистор больше или меньше, меняя таким образом яркость свечения лампочки. Последовательно с переменным сопротивлением стоит постоянное для того, чтобы при нулевом сопротивлении переменного сопротивления ток базы не превысил допустимое значение и транзистор не вышел из строя. Выключить лампочку мы можем, разомкнув выключатель S1.

Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.

При наличии питания и замыкании выключателя S2 на управляющий электрод тиристора будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в цепи управляющего электрода) тиристор откроется, лампочка загорится. А вот теперь главное отличие. Мы не можем изменять яркость лампочки изменяя сопротивление в цепи управляющего электрода. Более того, мы можем вообще разомкнуть выключатель S2 и лампочка будет светиться, но только в том случае, если ток лампочки протекающий через открытый тиристор будет больше определенного значения, называемого током удержания. Он у каждого типа тиристора свой. Чем мощнее тиристор, тем большее значение тока удержания. Погасить лампочку мы можем, только уменьшив ток через анод-катод тиристора до значения меньше тока удержания или разомкнув выключатель S3 (что равносильно току удержания равном 0).

Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.

Другими словами, тиристор может быть или полностью открыт, или полностью закрыт. Это и достоинство, и недостаток. Достоинство в том, что падение напряжения небольшое и потери ниже, чем, например, у наполовину открытого транзистора. Недостаток в том, что схема управления усложняется.

Тиристоры проще использовать в цепях переменного тока. Мы должны открывать тиристор каждую полуволну при ее нарастании. Когда полуволна спадает, тиристор сам закроется. Задерживая время открывания при приходе полуволны, мы меняем время открытого состояния тиристора и, следовательно, значение тока в нагрузке.

Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.

Теперь, при замыкании выключателя лампочка будет гореть, а при размыкании, гаснуть. Как видно из осциллограммы, каждую полуволну, в ее конце ток приближается к 0. Если выключатель S2 разомкнут, то с приходом новой полуволны тиристор не откроется.

Тиристоры целесообразно использовать в цепях переменного или импульсного напряжения (тока). При этом на управляющий электрод достаточно подать короткий отпирающий импульс. Закроется тиристор сам, после окончания импульса в нагрузке. При приходе следующего импульса в нагрузке на управляющий электрод снова нужно подавать отпирающий импульс и так далее.

Материал статьи продублирован на видео:

Статьи, Схемы, Справочники

Транзисторы можно рассматривать как своего рода переключатели, такие же как и многие электронные компоненты, например, реле или вакуумные лампы. Транзисторы применяются в различных схемах, и редко какая схема обходится без них, даже сейчас, при широком использовании микросхем. Существует два основных вида биполярных транзисторов – n-p-n и p-n-p, они различаются по проводимости. Два схожих по параметрам транзистора разных проводимостей называют комплементарной парой. Если в какой-нибудь схеме, например, в усилителе, заменить транзисторы одного вида на транзисторы другого вида со схожими параметрами не забыв изменить при этом полярность питающих напряжений, электролитических конденсаторов и полупроводниковых диодов , то схема будет работать точно так же, за исключением СВЧ диапазона, поскольку n-p-n транзисторы являются более высокочастотными, чем p-n-p, и здесь возможно не удастся подобрать комплементарную пару. Чаще всего в схемах применяют транзисторы структуры n-p-n.

Поиск данных по Вашему запросу:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Перейти к результатам поиска >>>

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Что такое транзисторы

РЕЗИСТОРЫ, КОНДЕНСАТОРЫ, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы – лидеры Магнитный воин -какие силы стоят за эффектом Джанибекова? Решите задачу по физике 1 ставка. Какая польза народному хозяйству от астрономии и теории эволюции? Независимые ученые узнали, что Человечество не вызвало Глобального Потепления. А Кто вызвал? Бес или Бог? По какой такой причине материя стремится занять все доступное пустое пространство собой? Лидеры категории Антон Владимирович Искусственный Интеллект. Кислый Высший разум.

Галя Маслова Ученик , закрыт 3 года назад. Лучший ответ. Вадим Просветленный 9 лет назад Транзистор – полупроводник, Резистор – сопротивление. Чему вас в школе учили. Остальные ответы. Игорь Куликов Мастер 9 лет назад в принцепе ничем транзистор это управляемый резистор их существует несколько типов но лучше спросить у преподавателя. Inner Voice Мыслитель 9 лет назад видом, параметрами, назначением.. Герман Добрых Гуру 9 лет назад Ногами. Trans- re -sictor: преобразователь сопротивления.

Resictor – сопротивление. Отличаются областью применения. Ivan Kireev Ученик 3 года назад Давно не слышал более глупого вопроса. Похожие вопросы. Также спрашивают.

Биполярные транзисторы

Он же емкость — еще один вид пассивных элементов. На схеме обозначен как две одинаковые параллельные черточки. В отличии от резистора, конденсатор это нелинейный элемент. По нашей канализационной аналогии его можно сравнить с резиновым баком. Вначале, когда он пуст, вода резко его заполняет, растягивая стенки.

Как проверить транзистор,диод,конденсатор,резистор и др

Собственно вопрос. Как рассчитывается номинал резистора R1 между МК и Т1? Точнее какие параметры в данном случае принимаются во внимание? Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6. В режиме с общим эмиттером, в коллекторе транзистора должна быть нагрузка, которая потребляет определённый ток. Чтобы транзистор открылся полностью, ток базы должен быть в КУ раз меньше или немного побольше. Вам нужно в нагрузке, включенной в цепь коллектора, получить некоторый ток Iк.

Однотранзисторный приемник

Схема твоего первого транзисторного приемника может быть такой, как на рис. В ней все тебе знакомо. Ее левая часть, отделенная штриховой линией, это детекторный приемник с настройкой колебательного контура конденсатором переменной емкости С2, только вместо телефонов в детекторную цепь включен резистор R1, а правая — одно каскадный усилитель колебаний звуковой частоты. Создающиеся на нем колебания звуковой частоты через конденсатор С4 поступают на базу транзистора Т1, а после усиления головными телефонами Тф1, включенными в коллекторную цепь, преобразуются в звуковые колебания. Источником питания служит батарея Б1 напряжением 4,5 В, например батарея л или составленная из трех элементов соединить последовательно.

Познавательные эксперименты с транзисторами

Головные телефоны – высокоомные, типа ТОН Переменный конденсатор – любой, ёмкостью Батарея питания состоит из двух последовательно соединённых батарей по 4,5В типоразмера 3R Лампы можно заменить на последовательные соединённые светодиод типа АЛА и резистор номиналом 1 кОм. Электрический ток – это направленное движение электронов от одного полюса к другому под действием напряжения батарея 9 В.

Резисторы переменные, постоянные вся истина!

By Линд , November 14, in Схемотехника для начинающих. Никак не пойму назначение резисторов в цепи до затвора и между затвором и истоком. Может кто подскажет, зачем они? Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6.

Токи базы мощных транзисторов составляют 1—2 А. Исключение составляют полевые или канальные транзисторы. Эти термины указывают, какой из электродов транзистора в данной схеме общий для входного и выходного сигналов. Схема с общим эмиттером рис.

Какие только детали не понадобятся для изготовления предлагаемых конструкций! Здесь и резисторы, и транзисторы, и конденсаторы, и диоды, и выключатели Из многообразия радиодеталей надо уметь быстро отличить по внешнему виду нужную, расшифровать надпись на ее корпусе, определить выводы. О том, как это сделать, и будет кратко рассказано ниже.

Дайте жалобную книгу. Если ты когда-нибудь заглядывал внутрь – то видел там страшную конструкцию. Но все по порядку. Магнитофон состоит собственно из трех составляющих: корпуса, лентопротяжного механизма ЛПМ и электронной части. Вот и поговорим о ней.

В соответствии с международным стандартом, сопротивление резисторов маркируется в виде цветных полос. При добавлении шестой полосы, у маркировки резистора появляется температурный коэффициент сопротивления ТКС. Цвет первых двух полос означает первые цифры сопротивления. Третья полоса означает множитель в виде степени десяти, на который надо умножить число, состоящее из первых двух цифр.

УНИКАЛЬНАЯ СХЕМА ⚒️ ТИРИСТОР из ОДИНАКОВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ | Дмитрий Компанец

Секрет или не Секрет — Как один и тот же транзистор может работать в схемах изменяя свой тип проводимости ?
Или это давно всем известно и так делает каждый =) ?
Кароче — я сделал схему для замены тиристора управляющего реле из самых ходовых транзисторов которые легко добыть из обыкновенной старой лампы «Экономки» Это транзисторы 13003D

🚀 УДИВИТЕЛЬНЫЙ СЕКРЕТ ТРАНЗИСТОРА 13003
Суть секрета такого транзистора в том что он может работать как транзистор структуры n-p-n так и транзистор p-n-p что многим кажется просто невероятным и бредовым.

Просто так проводить измерения и показывать поведение отдельных транзисторов не так интересно

🚀 Транзистор 13003 это почти ✅ Микросхема!

Решил я для практики собрать схему в которой присутствие транзисторов с разной полярностью обязательно. Выбор пал на схему ключа для управления реле.
Тут очень нужен резкий скачек тока при малом изменении управляющего сигнала — в общем проще говоря — Крутое пике чтобы реле срабатывало скачком, а не прижимало контакты постепенно (это дуга и плохо).

Обычно для таких схем используют тиристоры и симисторы — им как раз и присуще резкое наращивание тока при открывании.

Но у стандартного большинства есть и некоторый недостаток для самодельщиков — они поп постоянному току открываются и не закрываются.

А схема которую реализую я — как раз может резко увеличивать ток на нагрузку и потом прекрасно закрывается. Принципиально схема такова

есть не мало вариантов, но мой вариант всяко интереснее — если рассматривать эту схему с точки зрения логики и электронных схем — работать она ну никак не должна, а она прекрасно работает , да еще и легко доступна, — ведь достать тиристоры для реле не всяк сможет , а вот разобрать лампочку экономку — это пожалуйста!

Поведение такой схемы конечно отличается от стандартов, но её возможности позволяют реализовать некоторые качественные самоделки в разы проще чем это описано в традиционных источниках.

#СамодельныйТиристор #УдивительныйТранзистор

Тиристоры — дискретные полупроводниковые приборы и схемы

тиристоры

Дискретные полупроводниковые приборы и схемы

Вопрос 1

Не просто сидеть там! Постройте что-нибудь !!

Обучение математическому анализу схем требует большого изучения и практики. Как правило, студенты практикуют, работая над множеством пробных проблем и проверяя их ответы на ответы, полученные от учебника или инструктора. Хотя это хорошо, есть намного лучший способ.

Вы узнаете гораздо больше, фактически создавая и анализируя реальные схемы, позволяя вашему тестовому оборудованию предоставлять «ответы» вместо книги или другого человека. Для успешных упражнений для построения схем выполните следующие действия:

1. Тщательно измерьте и запишите все значения компонентов до построения схемы, выбирая значения резисторов, достаточно высокие, чтобы не повредить любые активные компоненты.
2. Нарисуйте схему схемы, подлежащей анализу.
3. Осторожно постройте эту схему на макете или другом удобном носителе.
4. Проверьте правильность конструкции схемы, следуя каждому проводу каждой точке подключения и проверив эти элементы по одному на диаграмме.
5. Математически проанализируйте схему, решив для всех значений напряжения и тока.
6. Тщательно измерьте все напряжения и токи, чтобы проверить точность анализа.
7. Если есть существенные ошибки (более нескольких процентов), тщательно проверьте конструкцию вашей схемы на диаграмме, затем тщательно пересчитайте значения и заново измерьте.

Когда ученики впервые узнают о полупроводниковых устройствах и, скорее всего, могут повредить их, создав неправильные соединения в своих схемах, я рекомендую им экспериментировать с большими высокомощными компонентами (выпрямительные диоды 1N4001, силовые транзисторы TO-220 или TO-3 и т. д.), а также использование источников энергии с использованием сухого элемента, а не настольного источника питания. Это уменьшает вероятность повреждения компонентов.

Как обычно, избегайте очень высоких и очень низких значений резисторов во избежание ошибок измерения, вызванных «загрузкой» счетчика (на верхнем конце) и во избежание выгорания транзистора (на нижнем конце). Я рекомендую резисторы между 1 кОм и 100 кОм.

Один из способов экономии времени и снижения вероятности ошибки — начать с очень простой схемы и постепенно добавлять компоненты, чтобы повысить ее сложность после каждого анализа, а не создавать целую новую схему для каждой проблемы с практикой. Другой способ экономии времени — повторное использование тех же компонентов в различных конфигурациях схем. Таким образом, вам не придется измерять значение какого-либо компонента более одного раза.

Показать ответ

Пусть сами электроны дают вам ответы на свои «практические проблемы»!

Заметки:

По моему опыту, студенты требуют много практики, чтобы провести анализ схем, чтобы стать опытным. С этой целью инструкторы обычно предоставляют своим ученикам множество практических проблем для работы и дают ответы студентам, чтобы проверить их работу. Несмотря на то, что этот подход позволяет студентам хорошо разбираться в теории схем, он не может полностью обучить их.

Студентам нужна не только математическая практика. Они также нуждаются в реальных практических схемах построения практики и использовании испытательного оборудования. Поэтому я предлагаю следующий альтернативный подход: ученики должны создавать свои «практические проблемы» с реальными компонентами и пытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока. Таким образом, математическая теория «оживает», и ученики получают практическое знание, которое они не получат, просто путем решения уравнений.

Еще одна причина следовать этому методу практики — научить студентов научным методам : процесс проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента. Студенты также будут разрабатывать реальные навыки устранения неполадок, поскольку они иногда вызывают ошибки построения схемы.

Проведите несколько минут с вашим классом, чтобы просмотреть некоторые «правила» для построения схем до их начала. Обсудите эти проблемы со своими учениками в том же сократическом ключе, что обычно обсуждаете вопросы рабочего листа, а не просто рассказываете им, что им нужно и чего не следует делать. Я никогда не перестаю удивляться тому, как плохо учащиеся понимают инструкции, когда они представлены в типичном формате лекции (инструктор-монолог)!

Обратите внимание на тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потраченное впустую» время, требуя, чтобы учащиеся строили реальные схемы вместо того, чтобы просто математически анализировать теоретические схемы:

Какова цель студентов, которые берут ваш курс «панель панелей панелей панелей по умолчанию»,

вопрос 2

Все тиристорные устройства обладают свойством гистерезиса . С электрической точки зрения, что такое «гистерезис»? Как это поведение отличается от поведения «нормальных» активных полупроводниковых компонентов, таких как биполярные или полевые транзисторы?

Показать ответ

После включения тиристор имеет тенденцию оставаться в состоянии «о» и наоборот.

Заметки:

Гистерезисное действие тиристоров часто называют фиксацией . Попросите ваших учеников связать этот термин с действием тиристора. Почему «фиксирует» подходящий термин для такого поведения? Могут ли ваши ученики думать о любых приложениях для такого устройства?

Вопрос 3

Что требуется для того, чтобы диод Шокли или DIAC начали проводить ток? Какое условие (состояния) должно выполняться для того, чтобы электрическая проводимость проходила через одно из этих устройств?

Также объясните, что необходимо сделать, чтобы остановить поток электрического тока через диод Шокли или DIAC.

Показать ответ

Включить: падение напряжения на устройстве должно превышать определенное пороговое напряжение ( напряжение перебоя ) до проведения проводимости.

Выключить: ток через устройство должен быть доведен до минимального уровня, прежде чем устройство перестанет работать ( малоточный отсек ).

Заметки:

Хотя ответ может показаться очевидным для многих, стоит спросить своих учеников, как поведение диода Шокли сравнивается с нормальным (выпрямляющим) диодом. Тот факт, что диод Шокли называется «диодом» вообще, может обмануть некоторых ваших учеников мыслью, что он ведет себя как обычный диод.

Попросите учащихся объяснить, как эти два устройства (диоды Шокли и выпрямляющие диоды) похожи. В чем они отличаются?

Еще один хороший вопрос для обсуждения — различие между диодом Шокли и диодом Шоттки . Хотя имена очень похожи, эти два устройства, безусловно, нет!

Вопрос 4

Выпрямители с силиконовым управлением (SCR) могут быть смоделированы по следующей транзисторной схеме. Объясните, как эта схема функционирует при наличии и отсутствии «запускающего» импульса напряжения на клемме затвора:

Показать ответ

Положительная обратная связь, присущая этой схеме, дает ей гистерезисные свойства: после срабатывания «включено» она имеет тенденцию оставаться включенной. Когда «выключено», оно имеет тенденцию оставаться выключенным (до срабатывания).

Заметки:

Попросите учащихся продемонстрировать положительную реакцию «фиксации» этой схемы, нарисуя направления тока на диаграмме для класса, чтобы увидеть (на доске, в виду каждого). Спросите своих учеников, почему цепь «ждет», пока импульс включения не включится, и почему он «защелкивается» после срабатывания.

Вопрос 5

Здесь приведена иллюстрация большого типа SCAR-типа «шпилька», где корпус навинчен так, что он крепится к металлическому основанию, как резьба болта, в гайку:

Без тестового инструмента, кроме простого тестера непрерывности (аккумулятор и лампочка, подключенные последовательно, с двумя измерительными проводами), как вы могли определить идентификаторы трех терминалов на этом SCR «# 5»> Показать ответ Скрыть ответ

Самый маленький терминал (сверху) — это ворота. Идентичность катода и анода может быть определена путем подключения одного тестового провода к клемме затвора и касания другого тестового провода к любому из других терминалов.

Заметки:

Спросите своих учеников, как они знают, что терминал ворот является самым маленьким. Почему это было бы самым маленьким? Должен ли он быть самым маленьким терминалом? Зачем? Кроме того, спросите их, что индикация непрерывности будет отличать катод от анода в тесте непрерывности, описанном в ответе.

Вопрос 6

Объясните, что происходит в каждой из этих схем при нажатии кнопочного выключателя и затем отпускается:

Показать ответ

Лампа схемы SCR активируется при включении переключателя и остается включенным после отпускания переключателя. Лампа цепи TRIAC активируется при включении переключателя и сразу же отключается при отпускании переключателя.

Последующий вопрос: объясните, почему эти схемы не ведут себя одинаково. Не являются SCR и TRIACs как тиристорные (гистерезисные) устройства «заметки скрыты»> Примечания:

Этот вопрос затрагивает очень распространенное недоразумение, которое учащиеся имеют о TRIAC в цепях переменного тока. Студенты часто ошибочно полагают, что TRIACs защелкнет мощность переменного тока, как SCR, фиксирует мощность постоянного тока, просто потому, что TRIAC также является гистерезисным устройством. Однако это не так!

Можно было бы подумать, какая польза от гистерезиса TRIAC в цепи переменного тока? Если фиксация невозможна в цепи переменного тока, то почему у TRIAC вообще нет? Это очень хороший вопрос, и его ответ заключается в работе TRIAC в период времени цикла питания переменного тока, который намного быстрее, чем могут видеть человеческие глаза.

Вопрос 7

Объясните, что необходимо сделать для SCR, чтобы включить его и отправить питание на лампочку:

Затем объясните, что нужно сделать, чтобы выключить SCR, чтобы лампочка отключилась.

Показать ответ

Я позволю вам изучить ответы на эти вопросы!

Заметки:

Пусть учащиеся объясняют (или даже демонстрируют) свои ответы. Для учащихся чрезвычайно важно понять, что SCR являются тиристорами, «фиксирующимися» и включающими временные стимулы. В этом отношении они существенно отличаются от транзисторов.

Вопрос 8

Когда SCR фиксируется, он падает очень мало напряжения между анодом и катодом. Объясните, почему это так, и какая польза от этого дает SCR по транзисторам при проведении токов большой нагрузки.

Показать ответ

Составляющие транзисторы SCR в значительной степени приводят к насыщению в его проводящем состоянии с минимальным потреблением тока (затвора).

Последующий вопрос: как внутренняя работа SCR объясняет его очень быстрое время включения, в дополнение к объяснению его низкого напряжения падения напряжения «заметки скрыты»> Примечания:

Ключ к тому, чтобы полностью ответить на вопрос, почему SCR так сильно водится во время проводимости, найден в принципе положительной обратной связи . Обсудите этот принцип со своими учениками, если они еще не изучили его. Если они уже изучили его, используйте этот вопрос в качестве возможности для обзора.

Вопрос 9

Объясните, что такое TRIAC, и как он сразу подобен и отличается от SCR. Какие приложения могут использовать TRIAC в том, что SCR будет неуместным?

Показать ответ

«TRIAC» функционирует как два блока SCR с обратным параллельным подключением, чтобы иметь возможность управлять AC, а не только DC.

Последующий вопрос: нарисуйте эквивалентную схему для TRIAC.

Заметки:

Популярным приложением для TRIAC является регулирование яркости лампы, для линейных ламп накаливания (50 или 60 Гц). Если позволяет время, обсудите со своими учениками, как эти схемы диммера лампы управляют мощностью лампы в соответствии с PWM (широтно-импульсная модуляция).

Вопрос 10

Обозначьте клеммы на TRIAC с их соответствующими обозначениями:

Показать ответ

Заметки:

Спросите своих учеников, где они нашли эту информацию. Было ли это из учебника, таблицы данных или какого-либо другого источника «панель панелей панелей панелей по умолчанию»,

Вопрос 11

Объясните, как Silicon-Controlled Rectifier (SCR) отличаются от TRIAC с точки зрения их соответствующего поведения.

Показать ответ

TRIAC являются двусторонними версиями SCR.

Заметки:

Ответ, который я даю, очень минимален по дизайну. Студенты должны знать, что означает «двусторонний» со ссылкой на электронные компоненты, но этот вопрос дает хорошую возможность для них учиться, если они этого не делают!

Вопрос 12

Некоторые SCR и TRIAC рекламируются как устройства с секретными затворами . Что это значит? В чем разница между SCR «чувствительных ворот» и SCR с «нечувствительными воротами»?

Показать ответ

SCR и TRIAC с «чувствительными воротами» напоминают идеализированные устройства, иллюстрированные в учебниках. SCR и TRIAC с «нечувствительными» затворами намеренно «десенсибилизируются» путем добавления внутреннего нагрузочного резистора, подключенного к клемме затвора.

Последующий вопрос: где будет подключаться этот нагрузочный резистор, в следующей эквивалентной схеме для SCR?

Заметки:

Спросите своих учеников, почему тиристор, такой как SCR или TRIAC, должен быть «снят сенсибилизирован» путем добавления нагрузочного резистора «панель панелей панелей панелей по умолчанию»,

Вопрос 13

Объясните, что такое схема лома, и как он использует SCR для защиты цепи от чрезмерного напряжения.

Показать ответ

Схема «лома» использует SCR для фиксации выходного напряжения источника постоянного тока в случае случайного перенапряжения таким же образом, что (литеральный) металлический лоб, выброшенный через клеммы источника питания, принудительно зажимает выходное напряжение,

Заметки:

Обсудите с учащимися, считают ли они, что схема лома — это такой механизм, который видит регулярное использование, или он редко активируется.

Вопрос 14

Что такое quadrac и как он отличается от обычного TRIAC?

Показать ответ

«Quadrac» — это TRIAC с встроенным DIAC, соединенным последовательно с клеммой затвора.

Заметки:

Спросите своих студентов, какая польза от квадроцикла будет за регулярный TRIAC.

Вопрос 15

Ученик электроники недавно научился создавать схемы усилителей звука, и это вдохновляет мечты о разработке супермощного усилителя для домашней развлекательной системы. Однажды этот студент сталкивается с пожертвованием электронных компонентов из местного бизнеса, и в этом пожертвовании находятся несколько промышленных SCR, рассчитанных на 20 ампер каждый.

«Вау, — говорит студент, — эти компоненты выглядят как действительно большие транзисторы, но они рассчитаны на большой поток. Я мог бы построить с ними огромный усилитель!

Студент подходит к вам за советом, потому что вы недавно узнали, как SCR функционируют в вашем классе электроники. Что вы говорите студенту относительно использования SCR в качестве устройств для усиления звука? Как вы объясните этому возбужденному ученику, что эти устройства не будут работать в схеме усилителя?

Показать ответ

Я позволю вам определить причину, по которой SCR не могут использоваться в качестве устройств усиления звука.

Заметки:

Верьте или нет, меня когда-то подошел восторженный студент с этим вопросом!

Вопрос 16

Один из способов, с помощью которого SCR могут запускаться в их состояние «включено», — это переходное напряжение, подаваемое между анодным и катодным терминалами. Обычно этот метод запуска считается недостатком устройства, поскольку он открывает возможность нежелательного запуска, вызванного нарушениями напряжения питания.

Объясните, почему высокий (dv / dt), присутствующий на шине питания, способен запускать SCR со ссылкой на эквивалентную схему SCR. Также укажите, какие средства могут использоваться для предотвращения ложного срабатывания от переходных процессов питания.

Показать ответ

Паразитические (Miller-effect) емкости внутри биполярной структуры SCR делают устройство уязвимым для переходных процессов напряжения, большие (dv / dt) скорости, создающие базовые токи, достаточно большие, чтобы инициировать проводимость. Для уменьшения этих эффектов обычно предусмотрены схемы демпфера:

Заметки:

Выражение (dv / dt) является, конечно, термином исчисления, означающим скорость изменения напряжения во времени. Важной концепцией обзора для этого вопроса является формула «Закон Ома» для емкости:

Только понимая эффекты быстро меняющегося напряжения на емкости, студенты могут понять, почему большие скорости (dv / dt) могут вызвать проблемы для SCR.

Вопрос 17

Определите три разных способа, с помощью которых SCR или TRIAC могут быть запущены в его состояние «включено» (проводящее):

1.

2.

3.

Показать ответ

1. Применение импульса напряжения на клемме затвора

2. Превышение напряжения «размыкания» анода на катоде

3. Превышение «критической скорости нарастания» для анодно-катодного напряжения ((dv / dt))

Заметки:

Хотя инициирование ворот является наиболее распространенным методом инициирования проводимости через SCR и TRIAC, важно, чтобы ученики понимали, что это не единственный способ. Другие два метода, связанные с напряжением, приложенным между анодным и катодным терминалами (или терминалами MT1-MT2) устройства, часто являются случайными способами запуска.

Обязательно обсудите со своими учениками причину, по которой чрезмерный (dv / dt) может запускать тиристор, основанный на исследовании межэлектродной емкости в транзисторах тиристорной модели.

Вопрос 18

Определите два разных способа, с помощью которых SCR или TRIAC могут быть принудительно переведены в его «выключенное» (непроводящее) состояние:

1.

2.

Показать ответ

1. Низкий ток отключения (прерывание тока с помощью какого-либо другого переключающего устройства)

2. «Реверсивное стрельба» затвора с импульсом напряжения «неправильной» полярности

Заметки:

Хотя низкоточное отсечение является наиболее распространенным методом прекращения проводимости через SCR и TRIAC, важно, чтобы ученики понимали, что это не единственный способ. Другой метод, однако, часто очень трудно достичь с помощью обычных SCR или TRIAC.

Вопрос 19

Однополюсный транзистор или UJT — интересное устройство, проявляющее гистерезис, подобно SCR и TRIAC. Его схематический символ выглядит следующим образом:

Одна эквивалентная принципиальная схема UJT использует пару транзисторов и пару резисторов:

Когда два базовых терминала UJT подключены через источник постоянного напряжения, два базовых сопротивления (R _B1 и R _B2 ) образуют делитель напряжения, разделяя приложенное напряжение на меньшие части:

Какое напряжение и какая полярность должны быть применены к клемме эмиттера UJT, чтобы включить его «# 19»> Показать ответ Скрыть ответ

V P ≈ V BB R B1 R B1 + R B2 + 0, 7

Последующий вопрос: как определяется коэффициент противостояния для UJT, и как это уравнение можно переписать, чтобы включить его?

Заметки:

Соотношение простоя является, пожалуй, самым важным параметром UJT, учитывая функцию гистерезисного переключения этого устройства. Записывая уравнение для триггерного напряжения (V _P ) и понимая определение коэффициента противостояния, студенты должны помнить формулу делителя напряжения из своих исследований в цепях постоянного тока:

V R = V всего   р Всего  

Этот вопрос дает хорошую возможность рассмотреть работу цепей делителя напряжения и, в частности, эту формулу.

Вопрос 20

Однородный транзистор с собственным коэффициентом простоя (η) 0, 8 питается от источника постоянного напряжения 15 вольт. Вычислите напряжение эмиттера, необходимое для «запуска» этого UJT в его проводящее состояние.

Показать ответ

V _P ≈ 12, 7 вольт

Заметки:

Ничего особенного здесь, просто практика расчета триггерного напряжения. Обратите внимание на ваших учеников, что символом внутреннего коэффициента противостояния (η) является греческая буква «eta», которая также используется для обозначения эффективности.

Вопрос 21

Опишите, что происходит с UJT, когда потенциометр медленно настроен вверх, чтобы обеспечить переменное напряжение в точке A в этой цепи, начиная с 0 вольт и заканчивая на триггерное напряжение V _P :

Теперь опишите, что должно быть сделано для потенциометра, чтобы заставить UJT снова отступить.

Показать ответ

UJT останется в непроводящем состоянии, так как напряжение потенциометра увеличивается от 0 вольт до достижения V _P. При этом напряжении UJT включается и остается включенным. Чтобы выключить UJT, потенциометр должен быть отрегулирован назад на напряжение до тех пор, пока ток в точке А не уменьшится до определенного значения «выпадения».

Заметки:

Попросите ваших учеников описать, как гистерезис демонстрируется UJT в этом сценарии.

Вопрос 22

В этой схеме используется односторонний транзистор (UJT) для фиксации светодиода в состоянии «включено» с положительным импульсом на входе. Отрицательный импульс напряжения на входной клемме отключает светодиод:

Объясните, как функционирует однополярный транзистор в этой цепи.

Показать ответ

Однополюсные транзисторы являются гистерезисными, как и все тиристоры. Положительный импульс на клемму эмиттера фиксирует UJT, а отрицательный импульс заставляет его «выпадать».

Задача вопроса: какова цель резистора R ₃ в этой схеме «заметки скрыты»> Примечания:

Попросите учащихся определить терминалы на UJT. Обозначения для каждого терминала могут быть неожиданными для ваших учеников, учитывая названия биполярных транзисторных терминалов!

На заданный вопрос можно ответить, только если внимательно рассмотреть характеристики светодиода. Резистор R ₃ помогает преодолеть проблемы, которые могут возникнуть из-за нелинейности диода в выключенном состоянии.

Я получил эту схему от октябрьского выпуска 2003 года

в их регулярных разделах «Целевые идеи». Дизайн приписывают Андре де Герин.

Вопрос 23

Предскажите, как повлияет на работу этой схемы защелки UJT в результате следующих сбоев. Рассматривайте каждую ошибку независимо (т.е. по одному, без кратных ошибок):

Конденсатор C ₁ не работает:

Конденсатор C ₁ замыкается:

Резистор R ₁ не работает:

Паяный мост (короткий) прошлый резистор R ₁ :

Резистор R ₂ не работает:

Припойный мост (короткий) резистор R ₂ :

Для каждого из этих условий объясните, почему возникнут результирующие эффекты.

Показать ответ

Невозможно открыть конденсатор C ₁ : ни один кнопочный переключатель не влияет на светодиод.

Конденсатор C ₁ не замыкается: цепь работает нормально.

Резистор R ₁ не работает: светодиод всегда выключен, не включается.

Паяный мост (короткий) прошлый резистор R ₁ : светодиод всегда горит, отказывается выключить.

Резистор R ₂ не работает: светодиод горит постоянно, отказывается выключить.

Паяный мост (короткий) прошлый резистор R ₂ : светодиод всегда выключен, не включается.

Заметки:

Цель этого вопроса заключается в том, чтобы подойти к области устранения неисправностей схемы с точки зрения понимания того, что такое ошибка, а не только знать, что такое симптомы. Хотя это не обязательно реалистичная перспектива, это помогает студентам создавать фундаментальные знания, необходимые для диагностики неисправной схемы из эмпирических данных. Такие вопросы должны сопровождаться (в конечном итоге) другими вопросами, которые задают учащимся определение вероятных ошибок на основе измерений.

Вопрос 24

Определите по меньшей мере три типа тиристоров (помимо SCR):

1.

2.

3.

Показать ответ

1. DIAC

2. ТРИАК

3. Quadrac (TRIAC + DIAC)

4. Диод Шокли

5. ГТО

6. UJT

7. СКС

Заметки:

Попросите своих учеников идентифицировать еще больше типов тиристоров, если они могут!

Вопрос 25

Найдите один или два кремниевых выпрямителя и приведите их к себе в класс для обсуждения. Определите как можно больше информации о своих SCR перед обсуждением:

Идентификация терминала (какой терминал представляет собой вентиль, анод и катод)

Постоянное напряжение

Постоянный ток

Непрерывная мощность

Независимо от того, является ли это устройством с чувствительным затвором

Показать ответ

Если возможно, найдите спецификацию производителя для ваших компонентов (или, по крайней мере, техническое описание для аналогичного компонента), чтобы обсудить с вашими одноклассниками.

Будьте готовы подтвердить терминальные идентификаторы ваших SCR в классе, используя мультиметр!

Заметки:

Цель этого вопроса — заставить учащихся кинестетически взаимодействовать с предметом. Это может показаться глупым, когда учащиеся участвуют в упражнении «показать и рассказать», но я обнаружил, что такие действия очень помогают некоторым ученикам. Для тех учеников, которые являются кинестетическими по своей природе, это отличная помощь для фактического контакта с реальными компонентами, когда они узнают о своей функции. Разумеется, этот вопрос также дает прекрасную возможность практиковать интерпретацию компонентных меток, использование мультиметра, таблиц доступа и т. Д.

• ← Предыдущая работа

• Индекс рабочих листов

• Следующая рабочая таблица →

Разница между транзистором и тиристором

Основное отличие — транзистор и тиристор

Транзисторы и тиристоры — это полупроводниковые устройства, которые находят множество применений в электрических цепях. Основное различие между транзистором и тиристором состоит в том, что транзистор имеет три слоя полупроводников , тогда как тиристор имеет четыре слоя полупроводников . Иногда тиристоры упоминаются как кремниевые управляемые выпрямители (SCR) .

Что такое транзистор

Транзисторы — это полупроводниковые устройства, которые могут действовать как усилители или переключатели в электрических цепях. Транзистор состоит из трех легированных полупроводников. Основные типы транзисторов включают биполярных транзисторов (BJT) и полевых транзисторов (FET) и биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) . Мы обсуждали, как эти транзисторы работают в статьях, сравнивая разницу между BJT и FET и разницу между IGBT и MOSFET.Транзисторы имеют три вывода. Управляя напряжением, подаваемым на один из выводов, можно управлять током через два других вывода этих устройств.

Что такое тиристор

Тиристор также имеет три вывода, как у транзистора, и эти выводы называются «анодом», «катодом» и «затвором». Однако тиристор состоит из четырех слоев легированных полупроводников. Функционально тиристор действует как комбинация двух транзисторов, как показано ниже:

Тиристор можно представить как два работающих вместе транзистора.Справа: символ тиристора.

Тиристор

А имеет три режима:

1. Режим обратной блокировки : В этой установке анод имеет более отрицательный потенциал, чем катод. Это означает, что переходы J ₁ и J ₃ смещены в обратном направлении, а переход J ₂ смещены в прямом направлении. В этом режиме через тиристор не может протекать ток.
2. Режим прямой блокировки : В этой схеме анод имеет более положительный потенциал, чем катод.Здесь J ₁ и J ₃ имеют прямое смещение, а J ₂ — обратное смещение. Ток по-прежнему не может протекать через тиристор.
3. Режим прямой проводимости : В этой схеме анод и катод соединены, как в режиме прямой блокировки. Однако теперь через тиристор протекает ток. Этого можно было достичь двумя способами: если бы прямая разность потенциалов между анодом и катодом была такой большой, переход J ₂ подвергся бы пробою, позволяя току течь через него.Если разность потенциалов недостаточно велика для возникновения пробоя, прямая проводимость также может быть достигнута путем пропускания прямого тока через затвор.

Если на затвор подается ток и прямой ток в тиристоре достигает порогового значения тока, известного как ток фиксации , тиристор будет продолжать проводить, даже когда ток затвора будет удален. Как только тиристор начал проводить прямой ток, он может продолжать это делать до тех пор, пока прямой ток выше порогового значения тока, известного как удерживающий ток .По этой причине тиристор можно использовать как переключатель. На рисунке ниже показана вольт-амперная характеристика тиристора:

График зависимости тока от напряжения для тиристора.

Обозначенная кривая относится к случаю, когда ток затвора отсутствует. Здесь прямое напряжение должно достичь значения пробоя, прежде чем оно сможет начать проводить значительный ток. Обозначенная кривая показывает, что при наличии некоторого тока затвора через тиристор может протекать ток при более низком прямом напряжении.Обратите внимание, что текущие значения обозначены и относятся к току фиксации и току удержания соответственно. Кривые показывают, что как только достигается ток фиксации, он быстро нарастает, а если ток падает до, он падает (пунктирная кривая).

В чем разница между транзистором и тиристором

Количество полупроводниковых слоев

Транзисторы состоят из трех слоев полупроводников.

Тиристоры состоят из четырех слоев полупроводников.

Номинальная мощность

Тиристоры могут использоваться в схемах, обеспечивающих большую мощность по сравнению с транзисторами .

Использование в качестве усилителя

Транзисторы могут использоваться как переключатели или усилители.

Тиристоры можно использовать как переключатели, но не как усилители.

Поддержание прямого тока

В транзисторах требуется постоянный вход для поддержания прямого тока.

В тиристорах импульс может вызвать прохождение прямого тока, и этот ток будет продолжать течь до тех пор, пока он не упадет ниже порогового значения, даже если больше нет входного тока.

Изображение предоставлено:

«Схема тиристора» от Riflemann ~ commonswiki (собственная работа) [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia Commons (с изменениями)

«Вольт-амперная характеристика тиристора» Михаила Рязанова (собственная работа) [Public Domain], через Wikimedia Commons

Разница между транзистором и тиристором

7 июля 2011 г. Автор: Admin

Транзистор против тиристора

И транзистор, и тиристор являются полупроводниковыми приборами с чередующимися полупроводниковыми слоями P-типа и N-типа.Они используются во многих коммутационных приложениях по многим причинам, таким как эффективность, низкая стоимость и небольшой размер. Оба они представляют собой три оконечных устройства, и они обеспечивают хороший диапазон регулирования тока с небольшим управляющим током. Оба этих устройства имеют преимущества, зависящие от области применения.

Транзистор

Транзистор состоит из трех чередующихся полупроводниковых слоев (P-N-P или N-P-N). Это формирует два PN-перехода (соединение, образованное путем соединения полупроводника P-типа и полупроводника N-типа), и, следовательно, наблюдается уникальный тип поведения.Три электрода подключены к трем полупроводниковым слоям, а средний вывод называется «базой». Два других слоя известны как «эмиттер» и «коллектор».

В транзисторе ток большого коллектора к эмиттеру (Ic) управляется малым током эмиттера базы (IB), и это свойство используется для разработки усилителей или переключателей. В коммутационных приложениях три слоя полупроводников действуют как проводники, когда подается базовый ток.

Тиристор

Тиристор состоит из четырех чередующихся полупроводниковых слоев (в форме P-N-P-N) и, следовательно, состоит из трех PN-переходов.При анализе это рассматривается как пара тесно связанных транзисторов (один PNP, а другой в конфигурации NPN). Самые внешние полупроводниковые слои P- и N-типа называются анодом и катодом соответственно. Электрод, соединенный с внутренним полупроводниковым слоем P-типа, известен как «затвор».

В рабочем состоянии тиристор действует как проводящий, когда на затвор подается импульс. Он имеет три режима работы, известные как «режим блокировки в обратном направлении», «режим блокировки в прямом направлении» и «режим прямого проведения». Как только затвор запускается импульсом, тиристор переходит в «режим прямой проводимости» и продолжает проводить до тех пор, пока прямой ток не станет меньше порогового «тока удержания».

Тиристоры — это силовые устройства, и в большинстве случаев они используются в приложениях, где задействованы высокие токи и напряжения. Чаще всего тиристоры используются для управления переменным током.

Разница между транзистором и тиристором 1. Транзистор имеет только три слоя полупроводника, а тиристор состоит из четырех слоев. 2. Три вывода транзистора известны как эмиттер, коллектор и база, а тиристор имеет выводы, известные как анод, катод и затвор 3.При анализе тиристор рассматривается как пара транзисторов с плотной парой. 4. Тиристоры могут работать при более высоких напряжениях и токах, чем транзисторы. 5. Тиристоры обладают более высокой мощностью, поскольку их номинальные значения указаны в киловаттах, а диапазон мощности транзисторов — в ваттах. 6. Тиристору требуется только импульс для изменения режима на проводящий, когда транзистору требуется постоянная подача управляющего тока. 7. Внутренние потери мощности в транзисторе выше, чем в тиристоре.

Разница между транзистором и тиристором

Ключевые различия между транзистором и тиристором «SCR»

Переключатели очень широко используются в электротехнике и электронике. Транзистор и тиристор — это твердотельные устройства, изготовленные из полупроводникового материала, то есть полупроводникового материала P-типа и N-типа. Они используются для превосходных и бесшумных операций переключения.

Оба эти устройства представляют собой трехконтактные (трехполюсные) устройства, имеющие высокую скорость переключения, малый вес и очень низкие эксплуатационные расходы.Они используются вместо электрохимических переключателей. Однако транзистор и тиристор совершенно разные, и каждый из них используется в своих областях применения.

Прежде чем перейти к списку различий между транзистором и тиристором, мы сначала обсудим их основы.

Транзистор

Транзистор представляет собой трехконтактное полупроводниковое устройство, используемое для переключения и усиления сигнала. Это трехслойный полупроводниковый прибор, состоящий из трех полупроводниковых слоев.В качестве слоев используются полупроводники разных типов, то есть N-типа и P-типа. Таким образом, транзисторы бывают двух типов: транзисторы PNP и NPN. Тип транзистора зависит от его конструкции, а также влияет на тип основных носителей в нем.

Полезно знать: Название транзистора происходит от комбинации двух слов, например, Transfer и Resistance = Transistor . Другими словами, транзистор передает сопротивление от одного конца к другому.Короче говоря, транзистор имеет высокое сопротивление на входе и низкое сопротивление на выходе.

На следующем рисунке, приведенном ниже, показана структура и символическое представление транзистора.

Три вывода транзистора называются эмиттером, коллектором и базой. В транзисторе 2 p-n перехода. Эмиттер и коллектор изготовлены из материала одного типа. Однако коллектор сильно легирован по сравнению с эмиттером.

Если транзистор правильно смещен (подает сигнал затвора), он начнет передачу основных несущих от одного конца к другому.Однако стробирующий сигнал является непрерывным и не должен удаляться во время работы. Транзистор не проводит ток при отсутствии сигнала затвора.

Транзистор начинает проводить ток, когда переход база-эмиттер находится в прямом смещении, а переход коллектор-база находится в обратном смещении.

Транзисторы в основном используются для увеличения или усиления слабых сигналов, например, в аудиоусилителях, а также используются в качестве переключателей и т. Д.

Поскольку они используются только для переключения или усиления слабого сигнала, они предназначены для приложений с низким энергопотреблением и рассчитаны на в ваттах.Однако по размеру они довольно малы по сравнению с тиристором.

Связанные сообщения:

Тиристор

Тиристор или SCR представляет собой трехконтактное полупроводниковое устройство, используемое для переключения. Он также известен как SCR (кремниевый управляемый выпрямитель), потому что он может преобразовывать переменный ток в однонаправленный постоянный ток, мощностью которого можно управлять. Это четырехуровневое устройство, то есть PNPN.

Полезно знать: Слово «тиристор» образовано от сочетания двух слов i.е. Thyratron и Транзистор = Тиристор . Где тиратрон — это газонаполненное трубчатое устройство, используемое для управляющих выпрямителей и электрических переключателей большой мощности.

На следующем рисунке ниже показана конструкция и символическое изображение тиристора.

Три вывода тиристоров называются анодом, катодом и затвором. Есть 3 соединения P-N.

Тиристор — это фиксирующее устройство, то есть ему нужен только импульс запуска на мгновение, чтобы начать проводимость.Он не остановит проводимость, пока не прекратится поток заряда между анодом и катодом. После этого SCR потребуется еще один пусковой импульс для возобновления проводимости тока.

Поскольку тиристор не прекращает проводимость при снятии стробирующего сигнала, требуется дополнительная схема для отключения тиристора по команде.

Тиристор или тиристор в основном используется для управляемого выпрямления и для управления мощностью, подаваемой на любую нагрузку, например, для регулировки яркости ламп, регуляторов и управления двигателем.

Тиристоры используются для управления и контроля большой мощности, поэтому их номинал выражается в киловаттах.и они больше по размеру по сравнению с транзистором.

Различия между транзистором и тиристором

В следующей сравнительной таблице показаны некоторые основные различия между транзистором и тиристором.

Транзистор	Тиристор
Это трехслойный полупроводниковый прибор	Это четырехслойный полупроводниковый прибор.
Имеет 3 клеммы i.е. эмиттер, база и коллектор.	Он имеет 3 вывода: анод, затвор и катод.
Его можно использовать для усиления слабых сигналов, а также для переключения.	Он не может усиливать какой-либо сигнал, но используется только для переключения.
Он имеет два типа в зависимости от его конструкции, то есть PNP и NPN.	Имеет только один тип в зависимости от конструкции ПНПН.
Требуется непрерывный стробирующий сигнал для проведения.	Для начала проводимости требуется только запускающий импульс на затворе.
Транзистор сразу включается и выключается.	Тиристор имеет большое время включения и выключения.
Не требует схемы отключения.	Требуется дополнительная цепь отключения для прекращения проводимости по команде.
Выходной ток транзистора пропорционален его входному току.	Его цикл проводимости (подача питания) зависит от задержки запускающего импульса.
Транзистор имеет меньшее падение напряжения по сравнению с тиристором.	Имеет большое падение напряжения по сравнению с транзистором.
Внутренние потери мощности выше, чем у тиристора.	Внутренние потери мощности ниже по сравнению с транзистором.
Транзистор имеет сравнительно низкий КПД.	Имеет сравнительно более высокий КПД.
Это устройство с управлением по току, которое постоянно полагается на входной токовый сигнал.	Это фиксирующее устройство, которому для работы на мгновение требуется пусковой импульс.
Они имеют низкую выходную мощность, следовательно, имеют низкие номинальные мощности в ваттах.	Они контролируют высокую мощность с номинальной мощностью в киловаттах.
Они чувствительны и не выдерживают высоких импульсных токов.	Тиристоры предназначены для защиты от сильных скачков тока.
Они имеют небольшие размеры по сравнению с тиристорами.	Они имеют большие размеры по сравнению с транзисторами.
Транзисторы дешевле тиристоров.	Тиристор дороже транзистора.
Лучше всего подходит для высокочастотных и маломощных приложений.	Он лучше всего подходит для низкочастотных и высокомощных приложений.
Используется для переключения и усиления сигналов.	Используется для переключения в основном в выпрямителях и приложениях управления мощностью.

Связанные сообщения:

Свойства и характеристики транзисторов и тиристоров

Следующие различные свойства различают как транзисторы, так и тиристоры, имеющие разные характеристики и применения.

Конструкция

Конструктивно тиристор и транзистор отличаются друг от друга. Транзистор изготовлен из 3-х слоев чередующегося полупроводникового материала P-типа и N-типа. Поэтому транзисторы могут быть двух типов: PNP и NPN. С другой стороны, тиристор состоит из 4 слоев чередующегося полупроводникового материала P-типа и N-типа. Можно также сказать, что тиристор состоит из двух жестко связанных (PNP и NPN) транзисторов.

Клемма

Транзистор и тиристор являются трехконтактными устройствами i.е. это трехногие компоненты. Три вывода транзистора — это коллектор, база и эмиттер. Сигнал на клемме базы управляет током между коллектором и эмиттером.

В тиристоре три вывода — анод, затвор и катод. Импульс на выводе затвора запускает ток между анодом и катодом.

Работа

Транзистор начинает проводить проводимость, когда на его базовый вывод подается импульс. Однако для поддержания его в проводящем состоянии требуется постоянная подача базового сигнала.

С другой стороны, тиристору требуется только мгновенный стробирующий импульс, чтобы зафиксировать устройство в состоянии проводимости.

Номинальное напряжение и ток

Номинальные значения напряжения и тока транзистора и тиристора зависят от его конструкции. Хотя это одна из многих особенностей, которые их различают. Тиристор обычно предназначен для работы при высоких номинальных напряжениях и токах по сравнению с транзистором.

Номинальная мощность

Мощность транзистора отличается от тиристора.Транзисторы имеют сравнительно очень низкую номинальную мощность в ваттах. В то время как тиристоры предназначены для работы и обработки высокой мощности в диапазоне киловатт кВт.

Обработка скачков тока

Транзисторы не обладают способностью выдерживать импульсные токи, поскольку они рассчитаны на низкий ток и могут выдерживать только небольшую скорость изменения тока. С другой стороны, тиристоры рассчитаны на большие импульсные токи.

Коммутационная схема

Как мы знаем, транзистор автоматически отключается и прекращает проводимость после удаления базового сигнала.Но тиристор остается в состоянии проводимости даже после снятия стробирующего сигнала.

Следовательно, тиристору требуется дополнительная схема коммутации для отключения тиристора по команде.

Связанные сообщения:

Внутренние потери

Существуют внутренние потери мощности как в транзисторе, так и в тиристоре. Но потери в транзисторе больше, чем в тиристоре. Следовательно, транзисторы имеют низкий КПД по сравнению с тиристорами.

Размер

Схема, состоящая из транзисторов и тиристоров, отличается друг от друга размерами.Транзисторы меньше по размеру, а тиристоры больше. Следовательно, схема на транзисторе будет более компактной и компактной по сравнению с схемой на тиристоре.

Стоимость

По стоимости схема на транзисторах дешевле схемы на тиристорах, потому что транзисторы сравнительно меньше и дешевле.

Скорость переключения

Транзистор может очень быстро включаться и выключаться, имея очень высокую скорость переключения.Поэтому они идеально подходят для высокочастотного применения.

Тиристор не может переключаться так быстро, как транзистор. У них низкая скорость переключения, поэтому они не подходят для высокочастотных приложений.

Управление питанием

Так как тиристоры предназначены для передачи большого тока при высоких напряжениях. Они способны работать с очень большой мощностью. Таким образом, они лучше всего подходят для приложений с высокой мощностью.

Хотя транзистор работает при очень низком токе и напряжении, он не может работать с большой мощностью.Поэтому они используются для приложений с низким энергопотреблением.

Как усилитель

Усилитель — это устройство, которое преобразует слабые сигналы в большой сигнал. Транзистор можно использовать в качестве усилителя для слабого сигнала, в то время как тиристор не может выполнять такое усиление.

Похожие сообщения:

В чем разница между транзистором, термистором, тиристором и резистором?

Последнее обновление: 17 марта ’20

В чем разница между транзистором, термистором, тиристором и резистором?

простым языком:

транзистор — это устройство, которое позволяет контролировать его сопротивление по напряжению или входному току.

термистор — это устройство, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры

Тиристор — это устройство, которое быстро перешло от очень высокого сопротивления к очень низкому сопротивлению в зависимости от входного тока / напряжения. Вы должны выключить питание, чтобы сбросить его до высокого сопротивления.

сопротивление фиксированному сопротивлению — вы выбираете его при покупке!

чем отличаются кенгуру, кролик, кошка и белоголовый орлан? извините, не удержался. Вот простые для понимания эти компоненты:

транзисторы представляют собой 3-контактные полупроводниковые элементы 2 (pnp или npn), которые выполняют усиление сигнала, согласование импеданса цепи, сигнал преобразования уровня, включение / выключение сигнала и генерацию сигнала, например, вибраторов.Существуют bjt (транзисторы с двойным переходом), fets (полевые транзисторы и mosfet (металлооксидные полупроводниковые шрифты), igfet (зародыши с изолированным затвором) и ujts (транзисторы с одним переходом). Также называемые scr (кремниевые выпрямители), являются пассивными устройствами, сопротивление изменяется с повышением или понижением температуры окружающей среды. Тиристоры также являются полупроводниковыми устройствами с 3-контактным переходом, но с 3-контактным переходом (pnpn), предназначенными для работы в качестве переключателей с высоким сопротивлением при очень низком напряжении в зависимости от входного напряжения расцепителя. источник питания должен быть выключен или выключен, чтобы выключить scr off, если он используется в конфигурации источника питания, это пассивные устройства, которые могут иметь фиксированное сопротивление или переменный резистор, такой как потенциометр, такие устройства используются в объеме и Резисторы контролируют величину переменного тока.цепи, используются в делителях напряжения и в устройствах связи сигналов цепи. они используются в обратных цепях и в частотно-зависимых устройствах, для ограничения тока светодиодов, сигналов нарастания или спада и схем согласования импеданса.

Разница между BJT и MOSFET: преимущества и недостатки

Транзисторы BJT и MOSFET — это электронные полупроводниковые устройства, которые выдают большой изменяющийся электрический сигнал o / p для небольших изменений малых сигналов i / p. Благодаря этой особенности эти транзисторы используются либо как переключатель, либо как усилитель.Первый транзистор был выпущен в 1950 году, и его можно рассматривать как одно из самых важных изобретений 20 века. Устройство быстро развивается, а также внедряются различные типы транзисторов. Первый тип транзистора — это BJT (биполярный переходный транзистор), а MOSFET (полевой транзистор с металлическим оксидом и полупроводником) — еще один тип транзистора, представленный позже. Для лучшего понимания этой концепции в этой статье приводится основное различие между BJT и MOSFET.

Что такое BJT?

Транзистор с биполярным переходом — это один из типов полупроводниковых устройств, и в былые времена эти устройства использовались вместо электронных ламп. BJT — это устройство с управлением по току, где o / p базового терминала или терминала эмиттера является функцией тока в базовом терминале. По сути, работа транзистора BJT определяется током на выводе базы. Этот транзистор состоит из трех выводов, а именно эмиттера, базы и коллектора.Фактически, BJT — это кремниевый элемент, который включает в себя три области и два перехода. Эти две области называются P-переходом и N-переходом.

Транзистор с биполярным соединением

Существует два типа транзисторов, а именно PNP и NPN. Основное различие между BJT и MOSFET заключается в их носителях заряда. В транзисторе PNP P обозначает положительный заряд, а основные носители заряда — дырки, тогда как в транзисторе NPN N обозначает отрицательный заряд, а основными носителями заряда являются электроны. Принципы работы этих транзисторов практически одинаковы, и основное различие заключается в смещении, а также полярности источника питания для каждого типа.Биполярные транзисторы подходят для слаботочных приложений, например, для коммутации.

BJT Symbol

Принцип работы BJT

Принцип работы BJT включал использование напряжения между двумя выводами, такими как база и эмиттер, для регулирования потока тока через вывод коллектора. Например, конфигурация общего эмиттера показана на рисунке ниже.

Работа биполярного переходного транзистора

Изменение напряжения влияет на ток, поступающий на клемму базы, и этот ток, в свою очередь, влияет на вызываемый ток включения / выключения.Таким образом, показано, что входной ток управляет потоком опорного тока. Итак, этот транзистор — это устройство, управляемое током. Пожалуйста, перейдите по ссылке ниже, чтобы узнать больше о; Основное различие между BJT и FET.

Что такое полевой МОП-транзистор

МОП-транзистор — это один из видов полевого транзистора (полевого транзистора), который состоит из трех клемм, а именно затвора, истока и стока. Здесь ток стока регулируется напряжением на выводе затвора. Следовательно, эти транзисторы являются устройствами с регулируемым напряжением.

MOSFET

Эти транзисторы доступны в 4 различных типах, таких как P-канал или N-канал с режимом улучшения или режимом истощения. Клеммы истока и стока изготовлены из полупроводника N-типа для N-канальных полевых МОП-транзисторов и в равной степени для устройств с P-каналом. Клемма затвора сделана из металла и отделяется от клемм истока и стока с помощью оксида металла. Эта изоляция обеспечивает низкое энергопотребление, и это преимущество этого транзистора. Таким образом, этот транзистор используется там, где полевые МОП-транзисторы с каналом p и n используются в качестве строительных блоков для снижения энергопотребления, как цифровая логика CMOS.МОП-транзисторы

подразделяются на два типа, такие как режим улучшения и режим истощения.

Режим истощения: Когда напряжение на клемме «G» низкое, канал показывает свою максимальную проводимость. Если напряжение на клемме «G» положительное или отрицательное, проводимость канала будет уменьшена.

Режим улучшения: Когда напряжение на клемме «G» низкое, устройство не проводит ток. Когда на вывод затвора подается большее напряжение, проводимость этого устройства хорошая.

Пожалуйста, перейдите по ссылке ниже, чтобы узнать больше о; Что такое MOSFET с рабочим?

Принцип работы MOSFET

Работа MOSFET зависит от MOS (металлооксидный конденсатор), который является важной частью MOSFET. Оксидный слой присутствует среди двух выводов, таких как исток и сток. Применяя напряжения затвора + Ve или –Ve, мы можем установить от p-типа до n-типа. Когда на вывод затвора подается напряжение + Ve, то отверстия, существующие под оксидным слоем, с силой отталкивания, и отверстия проталкиваются вниз через подложку.Область отклонения занята связанными зарядами –Ve, которые связаны с атомами акцептора.

Блок-схема MOSFET

Различия между BJT и MOSFET

Разница между BJT и MOSFET в табличной форме обсуждается ниже. Итак, сходство между BJT и MOSFET обсуждается ниже.

Разница между BJT и MOSFET N-типа или управляемое устройство

BJT	MOSFET
BJT — это PNP или NPN	MOSF16188 типа	MOSFET — это устройство, управляемое напряжением
Температурный коэффициент BJT отрицательный	Температурный коэффициент MOSFET положительный
Токовый выход BJT может управляться через базу i / p Текущий.	Токовый выход полевого МОП-транзистора можно регулировать через напряжение затвора i / p.
BJT не дорого	MOSFET стоит дорого
В BJT электростатический разряд не является проблемой.	В MOSFET электростатический разряд является проблемой, поэтому он может вызвать проблему.
Он имеет низкий коэффициент усиления по току и нестабилен. Как только ток коллектора увеличивается, коэффициент усиления может быть уменьшен. Если температура повышается, можно также увеличить коэффициент усиления.	Он имеет высокий коэффициент усиления по току, который почти стабилен при изменении токов стока.
Входное сопротивление BJT низкое.	Входное сопротивление полевого МОП-транзистора высокое.
Входной ток — Миллиампер / Микроампер	Входной ток — Пикоампер
Когда BJT насыщен, рассеивание тепла может быть меньше.	Когда полевой МОП-транзистор насыщен, рассеивание тепла может быть меньше.
Скорость переключения BJT ниже	Скорость переключения MOSFET выше
Частотная характеристика хуже	Частотная характеристика лучше
Когда она насыщена, тогда потенциал перепад Vce составляет около 200 мВ.	После насыщения падение потенциала между истоком и стоком составляет около 20 мВ.
Базовый ток BJT начинает подавать с использованием +0,7 В входного напряжения. Транзисторы могут работать с большими базовыми токами	N-канальные полевые МОП-транзисторы используют от +2 до +4 В для их включения, и ток затвора у них равен примерно нулю.
Входной импеданс низкий	Входной импеданс высокий
Низкая частота переключения BJT	Высокая частота переключения MOSFET
Он используется для слаботочных приложений	Он используется для сильноточных приложений.

Ключевые различия между BJT и MOSFET

Ключевые различия между BJT и MOSFET транзисторами обсуждаются ниже.

• BJT — это биполярный переходной транзистор, тогда как MOSFET — это полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника.
• BJT имеет три вывода, а именно базу, эмиттер и коллектор, в то время как MOSFET имеет три вывода, а именно исток, сток и затвор.
• BJT используются для приложений с низким током, тогда как MOSFET используется для приложений с высокой мощностью.
• В настоящее время в аналоговых и цифровых схемах полевые МОП-транзисторы считаются более широко используемыми, чем BJTS.
• Работа BJT зависит от тока на клемме базы, а работа полевого МОП-транзистора зависит от напряжения на электроде затвора с оксидной изоляцией.
• BJT — это устройство, управляемое током, а MOSFET — устройство, управляемое напряжением.
  MOSFET используются чаще, чем BJT в большинстве приложений.
• Структура MOSFET более сложна, чем BJT.

Какой усилитель BJT или MOSFET лучше?

И BJT, и MOSFET обладают уникальными характеристиками, а также собственными преимуществами и недостатками. Но мы не можем сказать, что хорошо в BJT и MOSFET, поскольку вопрос крайне субъективен. Но перед выбором BJT или MOSFET необходимо учитывать несколько факторов, таких как уровень мощности, эффективность, напряжение привода, цена, скорость переключения и т. Д.

Обычно MOSFET используется в источниках питания более эффективно, поскольку рабочий MOSFET быстрее из-за использования оксида металла помимо BJT.Здесь BJT зависит от комбинации электрон-дырка. МОП-транзистор
работает с малой мощностью при переключении на высокой частоте, потому что он имеет быструю скорость переключения, поэтому он ведет через управляемый оксидом сетки полевой эффект, но не через рекомбинацию электрона или дырки, как BJT. В MOSFET схема, такая как управление затвором, очень проста
Есть множество причин, которые выделяются

Меньшие потери проводимости

Биполярный переходный транзистор имеет стабильное падение напряжения насыщения, например 0.7 В, тогда как полевой МОП-транзистор имеет сопротивление в открытом состоянии 0,001 Ом, что приводит к меньшим потерям мощности.

Высокий входной импеданс

Биполярный переходной транзистор использует низкий базовый ток для работы с большим током коллектора. И они работают как усилитель тока. MOSFET — это устройство, управляемое напряжением, и почти не учитывает ток затвора. Затвор работает как конденсатор номинального значения, и это является значительным преимуществом в приложениях переключения и высокого тока, потому что коэффициент усиления силовых BJT имеет средний или низкий уровень, что требует высоких базовых токов для создания больших токов.

Площадь, занимаемая MOSFET, меньше по сравнению с BJT примерно на 1/5. Работа BJT не так проста по сравнению с MOSFET. Таким образом, полевые транзисторы можно очень легко спроектировать и использовать как пассивные элементы вместо усилителей.

Почему MOSFET лучше чем BJT?

Использование MOSFET вместо BJT дает множество преимуществ, как показано ниже.

MOSFET очень чувствителен по сравнению с BJT, потому что большинство носителей заряда в MOSFET — это ток.Так что это устройство активируется очень быстро по сравнению с BJT. Таким образом, это в основном используется для переключения мощности SMPS.

MOSFET не претерпевает больших изменений, тогда как в BJT ток коллектора будет изменяться из-за изменений температуры, базового напряжения передатчика и усиления по току. Однако этого огромного изменения нет в MOSFET, потому что он является основным носителем заряда.

Входное сопротивление полевого МОП-транзистора очень велико, как и диапазон мегомов, тогда как входное сопротивление биполярного транзистора находится в пределах килоом.Таким образом, изготовление полевых МОП-транзисторов идеально подходит для схем на основе усилителей.

По сравнению с биполярными транзисторами, полевые МОП-транзисторы имеют меньше шума. Здесь шум можно определить как случайное вторжение в сигнал. Как только транзистор используется для увеличения сигнала, внутренний процесс транзистора инициирует некоторые из этих случайных помех. Как правило, BJT вносят в сигнал огромный шум по сравнению с MOSFET. Таким образом, полевые МОП-транзисторы подходят для обработки сигнала в противном случае усилители напряжения.

Размер MOSFET очень мал по сравнению с BJT. Таким образом, их можно разместить на меньшем пространстве. По этой причине в процессорах компьютеров и микросхем используются полевые МОП-транзисторы. Итак, конструкция MOSFET очень проста по сравнению с BJT.

Температурный коэффициент полевого транзистора и биполярного транзистора

Температурный коэффициент полевого МОП-транзистора положителен для сопротивления, и это упростит параллельную работу полевого МОП-транзистора. В первую очередь, если полевой МОП-транзистор передает усиленный ток, он очень легко нагревается, увеличивает свое сопротивление и заставляет этот поток тока перемещаться к другим устройствам параллельно.

Температурный коэффициент BJT отрицательный, поэтому резисторы необходимы на протяжении всего параллельного процесса биполярного переходного транзистора.

Вторичного пробоя полевого МОП-транзистора не происходит, поскольку его температурный коэффициент положительный. Однако транзисторы с биполярным переходом имеют отрицательный температурный коэффициент, что приводит к вторичному пробою.

Преимущества BJT перед MOSFET

Преимущества BJT перед MOSFET включают следующее.

• BJT работают лучше в условиях высокой нагрузки и с более высокими частотами по сравнению с MOSFETS.
• BJT имеют более высокую точность воспроизведения и лучший коэффициент усиления в линейных областях, как было оценено с помощью MOSFET.
• По сравнению с полевыми МОП-транзисторами, BJTS работают намного быстрее из-за низкой емкости управляющего контакта. Но MOSFET более устойчив к нагреву и может имитировать хороший резистор.
• BJT — очень хороший выбор для приложений с низким напряжением и низким энергопотреблением.

К недостаткам BJT можно отнести следующее.

• Воздействует излучением
• Производит больше шума
• Имеет меньшую термическую стабильность
• Базовое управление BJT очень сложное
• Частота переключения низкая и высокая сложное управление
• Время переключения BJT низкое по сравнению с с напряжением и током с высокой переменной частотой.

Преимущества и недостатки MOSFET

Преимущества MOSFET включают следующее.

• Меньший размер
• Производство просто
• Входное сопротивление высокое по сравнению с JFET
• Поддерживается высокоскоростная работа
• Потребляемая мощность низка, поэтому для каждого чипа можно использовать больше компонентов за пределами области
• В цифровых схемах используется полевой МОП-транзистор с улучшенным типом.
• У него нет затворного диода, поэтому можно работать через положительное или отрицательное напряжение затвора.
• Он широко используется по сравнению с JFET
• Сопротивление стока полевого МОП-транзистора высокий из-за низкого сопротивления канала

К недостаткам MOSFET можно отнести следующее.

• К недостаткам MOSFET можно отнести следующее.
• Срок службы полевых МОП-транзисторов невелик.
• Для точного измерения дозы требуется частая калибровка.
• Они чрезвычайно уязвимы для перегрузки по напряжению; поэтому из-за установки необходимо особое обращение.

Таким образом, все дело в разнице между BJT и MOSFET, которая включает в себя, что такое BJT и MOSFET, принципы работы, типы MOSFET и различия. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию.Кроме того, любые сомнения относительно этой концепции или проектов в области электротехники и электроники, пожалуйста, оставьте свой отзыв, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, каковы характеристики BJT и MOSFET?

Как работает тиристор?

Прежде чем углубляться в работу тиристора, давайте разберемся, зачем он нужен, когда у нас уже есть крошечный компонент под названием транзистор, который может помочь нам в переключении и усилении.

Хотя транзисторы могут переключаться, они не очень хорошо справляются с большими токами.Еще одна проблема с транзисторами заключается в том, что они отключаются, когда мы убираем ток переключения.

Когда мы хотим запустить триггер и снять ток переключения, нам нужно другое устройство, потому что здесь транзистор выходит из строя. Для решения обеих вышеперечисленных проблем требуется тиристор. Помимо обработки большого количества тока, он также может работать непрерывно, даже если ток переключения отключен.

Тиристор — это четырехслойное твердотельное полупроводниковое устройство, которое содержит 3 последовательно соединенных PN перехода с 3 выводами, называемыми анодом, катодом и затвором.Подобно диоду, тиристор также является однонаправленным устройством, но, в отличие от диода, он может использоваться как переключатель разомкнутой цепи.

Принцип работы тиристора

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).

Здесь P (катод) и N (анод) соединены последовательно, таким образом мы получаем три контактных контакта: анод, затвор и катод.

Когда мы смещаем вперед анод и катод, то есть анод и катод, подключенные к положительной и отрицательной клеммам батареи, первый PN переход и последний PN переход (j1 и j3) становятся смещенными вперед из-за разрыва обедненного слоя. Переход j2 остается смещенным в обратном направлении, поскольку на затвор не подается ток.

Когда мы подаем ток на затвор, тогда слой перехода j2 начинает разрываться, и ток начинает течь в цепи. Когда на вывод затвора подается достаточный положительный сигнальный ток или импульс, он переводит тиристор в проводящее состояние.

Тиристор может быть только полностью включен или выключен, что означает, что он не может находиться между состояниями включения и выключения, как у транзисторов. Это делает тиристор непригодным в качестве аналогового усилителя, но может использоваться в качестве переключающего устройства.

Его три режима работы:

Режим прямой блокировки

Перемычки j1 и j3 находятся в прямом рабочем состоянии, в то время как j2 находится в состоянии обратного смещения и не позволяет току течь.

Режим прямой проводимости

Здесь на вывод затвора подается положительное напряжение, вызывая пробой области обеднения j2.Из-за этого в цепи начинает течь ток, что приводит к переходу в режим включения.

Обратный режим блокировки

Здесь мы подаем отрицательное напряжение на анод и положительное напряжение на катод, в то время как затвор остается в разомкнутой цепи, в результате чего j1 и j3 имеют обратное смещение, а j2 — прямое смещение. Поскольку j1 и j2 имеют обратное смещение, протекание тока невозможно.

Использование и типы тиристоров

Обычно бывает 3 типа тиристоров:

1.Выпрямитель с кремниевым управлением —

SCR

Он может управлять сильным током и обычно используется в качестве высокочастотного переключателя в электрической цепи.

2. Тиристор выключения ворот — GTO

Они используются в инверторах, приводах переменного тока, индукционных нагревателях и т. Д.

3. Биполярный транзистор с изолированным затвором — IGBT

Они используются в импульсных источниках питания, управлении двигателями, индукционном нагреве и т. Д.

Мы используем тиристор в качестве схемы переключения, где мы должны управлять двигателями и включать / выключать лампы.

Примечание: Тиристорные устройства в основном используются там, где есть высокое напряжение и ток, и часто используются для управления переменным током (AC)

Видеоурок, объясняющий тиристор

Видео предоставлено:

Learn Engineering Тиристоры

: вопросы и ответы: все, что вам нужно знать

Тиристоры — это твердотельные полупроводниковые устройства, которые имеют определенные общие черты с диодами, резисторами и транзисторами. Несмотря на небольшие размеры, тиристор может надежно проводить много электроэнергии и выдерживать чрезвычайно высокие уровни мощности.

Если вы не знакомы с тиристорами или хотите знать, как отличить тиристоры от других полупроводниковых устройств, компания Solid State Inc. может вам помочь. Как производитель электронных компонентов мы понимаем, почему тиристоры важны, для чего они служат, как работают и многое другое.

Что такое тиристор?

Тиристор — это мощный электрический компонент, используемый для управления и переключения потока электричества как в слаботочных, так и в сильноточных приложениях.В отличие от транзисторов, которые действуют как усилитель и переключатель, тиристоры регулируют ток, работая только как переключатель. Благодаря своей превосходной способности выдерживать высокое напряжение, тиристоры часто используются в таких приложениях, как кондиционирование воздуха, регулирование скорости двигателя, зажигание автомобилей и устройства защиты от перенапряжения.

Как работает тиристор?

Самый распространенный тип тиристора имеет три электрода, называемых анодом (положительный полюс), катодом (отрицательный полюс) и затвором. Как и транзистор, затвор управляет электрическим током, который проходит между анодом и катодом.

Когда через затвор протекает небольшой ток, он вызывает больший ток между анодом и катодом. Если слабый ток к затвору отключен, больший ток будет продолжать идти от анода к катоду, непрерывно, а тиристор останется включенным. Эта особенность является основным отличием транзисторов от тиристоров, а также одной из многих причин, по которым тиристоры хвалят за их способность обеспечивать надежное высокое напряжение.

Важно отметить, что тиристоры могут проводить электричество только в одном направлении.Тиристоры также будут работать только с четырьмя слоями чередующихся полупроводников P-типа и N-типа (P-N-P-N или N-P-N-P) с тремя переходами между ними. Четыре слоя работают как два соединенных вместе транзистора, причем выход каждого слоя действует как вход для каждого тиристора.

Какие три состояния тиристора?

Тиристор может находиться в трех возможных состояниях:

Блокировка в прямом направлении : Это состояние инициируется, когда тиристор блокирует ток, который обычно отправляется вперед.Тиристор должен быть выключен, чтобы ток не мог течь от анода к катоду.

Блокировка обратного хода : Когда соединения анода и катода меняются местами, электричество не проходит через тиристор. Тиристоры могут проводить энергию и перемещать ее только в одном направлении, и она должна быть вперед.

Прямая проводимость : В этом состоянии тиристор будет проводить энергию, когда электрический ток течет в затвор, и каждый транзистор активирует другой.В этом процессе тиристор остается включенным постоянно — даже при отключении питания на затворе. Основной ток должен быть прерван от анода к катоду, что часто можно сделать, отключив питание всего устройства.

Типы тиристоров

Существует множество типов тиристоров. Некоторые варианты включают возможность отключения питания затвора (выключение затвора или GTO), в то время как другие тиристоры получают питание от света.

Несмотря на различия, все тиристоры работают одинаково — электрический ток должен проходить через затвор, чтобы активировать верхний и нижний транзисторы.Когда транзисторы «насыщаются» энергией, ток может протекать через оба из них и оставаться включенным, даже если ток на затворе снят.

Приложения для тиристоров

Благодаря своей способности управлять высоковольтной электрической мощностью, тиристоры в основном используются в регуляторах освещенности, логических схемах, схемах генераторов и т. Д., Где они действуют как переключатель для передачи электричества между узлами.

Свяжитесь с Solid State Inc.

Нужна помощь в выборе лучшего тиристора для вашей схемы? Solid State, Inc.предлагает для покупки более 15 различных типов тиристоров. Наши высококачественные и надежные тиристоры гарантируют, что ваш проект будет выполнен из лучших материалов на рынке. Запросите ценовое предложение на свои электрические компоненты сегодня!

.