Тиристор это: Тиристорные крановые панели — Крановые панели и системы управления кранами — Мир Антенн

Содержание

Тиристор

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Силовая электроника

Описание

Тиристор является полупроводниковым устройством, которое может быть включено через сигнал логического элемента. Тиристорная модель симулирована как резистор Рон, индуктор Лон, и источник напряжения постоянного тока, представляющий прямой VF напряжения, соединился последовательно с переключателем. Переключателем управляет логический сигнал в зависимости от напряжения Vak, текущий Iak и сигнал g логического элемента.

Блок Thyristor также содержит схему демпфера серии Rs-Cs, которая может быть соединена параллельно с тиристорным устройством.

Помехи VI характеристик этой модели показывают ниже.

Тиристорное устройство включает, когда анодный катод, напряжение _Vak больше Vf и положительного импульсного сигнала, применяется во входе логического элемента (g> 0). Импульсная высота должна быть больше 0 и продлиться долго достаточно, чтобы позволить тиристорному анодному току становиться больше, чем фиксирующийся текущий Il.

Тиристорное устройство выключает, когда текущее течение в устройстве становится 0 (Iak = 0), и отрицательное напряжение появляется через анод и катод, по крайней мере, в течение промежутка времени, равного времени выключения Tq. Если напряжение через устройство становится положительным в течение промежутка времени меньше, чем Tq, устройство включает автоматически, даже если сигнал логического элемента является низким (g = 0), и анодный ток меньше текущей фиксации. Кроме того, если во время поворота — на, амплитуда тока устройства остается ниже фиксирующегося текущего уровня, заданного в диалоговом окне, устройство выключает после того, как уровень сигнала логического элемента становится низким (g = 0).

Время выключения Tq представляет время восстановления несущей: это — временной интервал между моментом, который анодный ток уменьшил к 0 и момент, когда тиристор способен к противостоянию положительному напряжению Vak, не включая снова.

Допущения и ограничения

Блок Thyristor реализует макро-модель действительного тиристора. Это не учитывает или геометрию устройства или объединяет физические процессы, которые моделируют поведение устройства [1, 2]. Прямое напряжение переключения и критическое значение производной повторно примененного напряжения анодного катода не рассматриваются моделью.

В зависимости от значения индуктивности Лон блок Thyristor моделируется любой как текущий источник (Лон> 0) или как переменная схема топологии (Лон = 0). Блок Thyristor не может быть соединен последовательно с индуктором, текущим источником или разомкнутой цепью, если ее схема демпфера не используется.

Лон индуктивности обеспечен к 0, если вы принимаете решение дискретизировать свою схему.

Примеры

В power_thyristor пример, выпрямитель одно импульсного тиристора используется, чтобы питать загрузку RL. Импульсы логического элемента получены из импульсного генератора, синхронизируемого на исходном напряжении. Следующие параметры используются:

R		1 Ω
L		`10 mH`
Тиристорный блок:	Рон	0. 001 Ω
	Lon	`0 H`
	VF	`0.8 V`
	RS	20 Ω
	Cs	`4e-6 F`

Угол включения варьируется импульсным генератором, синхронизируемым на источнике напряжения. Запустите симуляцию и наблюдайте текущую загрузку и загрузите напряжение, а также тиристорный ток и напряжение.

Тиристор — Викизнание… Это Вам НЕ Википедия!

Тири́стор (греч. θυρα — дверь, вход и англ. resistor — резистор) — полупроводниковый электронный прибор, включающий 3 или 4 электронно-дырочных перехода, предназначенный для управления током. В отличие от транзисторов, тиристоры работают только в ключевом режиме.

Принцип действия тиристора[править]

Тиристор имеет два силовых контакта, пропускающих рабочий ток (катод и анод) и могут иметь управляющий электрод. Тиристор может находиться в двух состояниях: закрытом и открытом. Эти состояния обладают существенно различным сопротивлением между силовыми электродами. В закрытом состоянии сопротивление велико и ток через тиристор не идёт. Открывается тиристор при достижении между силовыми электродами напряжения открывания или током на управляющем электроде. В открытом состоянии сопротивление тиристора резко падает и он проводит ток. Закрытие тиристора происходит при отключении тока или смене его направления.

Разновидности тиристоров[править]

Функционально тиристоры разделяются по способности управлять током в разных направлениях на несимметричные (запираемые и проводящие в обратном направлении) и симметричные, и также имеющие управляющий электрод (электроды) и не имеющие его.

Тиристоры несимметричные (асимметричные) проявляют переключательные свойства для тока в одном направлении. В соответствии с направлением, к котором тиристор может управлять током, силовые электроды именуются катодом и анодом (отрицательный и положительный электроды соответственно). Запираемые в обратном направлении тиристоры при обратной полярности приложенного напряжения закрыты (ток не проводят). Таких тиристоров большинство.

Проводящие в обратном направлении при обратной полярности открыты.

Тиристоры симметричные (симисторы) проявляют переключательные свойства одинаково в обоих направлениях. Симметричные тиристоры подобны паре асимметричных, включённых встречно параллельно, так что один работает в одном направлении, другой — в другом.

Неуправляемые тиристоры (диодные тиристоры, динисторы, диоды Шокли), переключаются на фиксированных порогах напряжения (заданных производителем). Неуправляемые симисторы также называются диаками.

Управляемые тиристоры (триодные тиристоры, тринисторы), имеют дополнительный электрод, который при помощи малого тока позволяет в широких пределах управлять порогами переключения. Как правило управляющий электрод позволяет управлять порогом отпирания, снижая его вплоть до нуля, что позволяет его включать в произвольный момент времени, однако не позволяет его выключить.

Выключение тиристоров при этом происходит только при отключении тока или смене его направления. Существуют и выключаемые тиристоры, управляющий электрод которых позволяет управлять также порогом выключения. Управляемые симисторы, также называются триаками.

Большая советская энциклопедия, ст. Тиристор [1].

Тиристор. Семистор. Силовые компоненты копиров.

Тиристор. Семистор. Силовые компоненты копиров.

К силовым полупроводниковым приборам относятся управляемые приборы, используемые в различных силовых устройствах: электроприводе, источниках питания, мощных преобразовательных установках и др. Для снижения потерь эти приборы в основном работают в ключевом режиме. Основные требования, предъявляемые к силовым приборам, сводятся к следующим:

— малые потери при коммутации;

— большая скорость переключения из одного состояния в другое;

— малое потребление по цепи управления;

— большой коммутируемый ток и высокое рабочее напряжение.

Силовая электроника непрерывно развивается, и силовые приборы постоянно совершенствуются. Разработаны и выпускаются приборы на токи до 1000 А, и рабочее напряжение свыше 6кВ. Быстродействие силовых приборов таково, что они могут работать на частотах до 1 МГц. Значительно снижена мощность управления силовыми ключами. Разработаны и выпускаются мощные биполярные и униполярные транзисторы. Специально для целей силовой электроники разработаны и выпускаются мощные четырехслойные приборы — тиристоры и симисторы.

Тиристор.

В тиристоре реализован второй способ включения четырехслойной структуры. Для этого в нем имеется вывод от одной из баз эквивалентных транзисторов Тх или Г2. Если подать в одну из этих баз ток управления, то коэффициент передачи соответствующего транзистора увеличится и произойдет включение тиристора.

Рис. 1. Вольт-амперные характеристики тиристора

В зависимости от расположения управляющего электрода (УЭ) тиристоры делятся на тиристоры с катодным управлением и тиристоры с анодным управлением (рис. 1). Вольт-амперная характеристика тиристора приведена на рис. 1. Она отличается от характеристики динистора тем, что напряжение включения регулируется изменением тока в цепи управляющего электрода. При увеличении тока управления снижается напряжение включения. Таким образом,

тиристор эквивалентен динистору с управляемым напряжением включения.

После включения управляющий электрод теряет управляющие свойства и, следовательно, с его помощью выключить тиристор нельзя. Основные схемы выключения тиристора такие же, как и для динистора.

Как динисторы, так и тиристоры подвержены самопроизвольному включению при быстром изменении напряжения на аноде. Это явление получило название «эффекта dU/dt». Оно связано с зарядом емкости перехода Сп при быстром изменении напряжения на аноде тиристора (или динистора): i_c₂ = C₂dU/dt. Даже при небольшом напряжении на аноде тиристор может включиться при большой скорости его изменения.

Условное обозначение динисторов и тиристоров содержит информацию о материале полупроводника (буква К), обозначении типа прибора: (динистор — буква Н, тиристор — буква У), классе по мощности (1 — ток анода <0,ЗА, 2 — ток анода >0,ЗА) и порядковом номере разработки. Например, динистор КН102— кремниевый, малой мощности; тиристор КУ202 —: кремниевый, большой мощности.

К основным параметрам динисторов и тиристоров относятся:

— допустимое обратное напряжение Uобр;

— напряжение в открытом состоянии Uпр при заданном прямом токе;

— допустимый прямой ток Iпр;

— времена включения tвкл и выключения tвыкл.

При включении тиристора током управления после подачи импульса тока I_ytв управляющий электрод проходит некоторое время, необходимое для включения тиристора. Кривые мгновенных значений токов и напряжений в тиристоре при его включении на резистивную нагрузку приведены на рис. 2. Процесс нарастания тока в тиристоре начинается спустя некоторое время задержки

t_ЗД, которое зависит от амплитуды импульса тока управления I_yt. При достаточно большом токе управления время задержки достигает долей микросекунды (от О,1 до 1…2 мкс).

Рис. 2. Переходные процессы при включении тиристора

Затем происходит нарастание тока через прибор, которое обычно называют временем лавинного нарастания. Это время существенно зависит от начального прямого напряжения U_np₀на тиристоре и прямого тока Iпр через включенный тиристор. Включение тиристора обычно осуществляется импульсом тока управления.

Для надежного включения тиристора необходимо, чтобы параметры импульса тока управления: его амплитуда и длительность и, скорость нарастания dl/dt отвечали определенным требованиям, которые обеспечивают включение тиристора в заданных условиях. Длительность импульса тока управления должна быть такой, чтобы к моменту его окончания анодный ток тиристора был больше тока удержания I а_УД.
Если тиристор выключается приложением обратного напряжения Uобр, то процесс выключения можно разделить на две стадии:

— время восстановления обратного сопротивления Iоб.в

— время выключения tвых.

После окончания времени восстановления tоб.в - ток в тиристоре достигает нулевого значения, однако он не выдерживает приложения прямого напряжения.

Только спустя время tвых к тиристору можно повторно прикладывать прямое напряжение U_пр0.

Потери в тиристоре состоят из потерь при протекании прямого тока, потерь при протекании обратного тока, коммутационных потерь и потерь в цепи управления. Потери при протекании прямого и обратного токов рассчитываются так же, как в диодах. Коммутационные потери и потери в цепи управления зависят от способа включения и выключения тиристора.

Симистор.

Симистор — это симметричный тиристор, который предназначен для коммутации в цепях переменного тока. Он может использоваться для создания реверсивных выпрямителей или регуляторов переменного тока. Структура симметричного тиристора приведена на рис. 2, а, а его схематическое обозначение на рис. 2,б. Полупроводниковая структура симистора содержит пять слоев полупроводников с различным типом проводимостей и имеет более сложную конфигурацию по сравнению с тиристором. Вольт-амперная характеристика симистора приведена на рис. 3.

Как следует из вольт-амперной характеристики симистора, прибор включается в любом направлении при подаче на управляющий электрод УЭ положительного импульса управления. Требования к импульсу управления такие же, как и для тиристора. Основные характеристики симистора и система его обозначений такие же, как и для тиристора. Симистор можно заменить двумя встречно-параллельно включенными тиристорами с общим электродом управления. Так, например, симистор КУ208Г может коммутировать переменный ток до 10 А при напряжении до 400 В. Отпирающий ток в цепи управления не превышает 0,2 А, а время включения — не более 10 мкс.

Рис. 2. Структура симметричного тиристора (а) и его схематическое изображение (б)

Рис. 3. Вольт-амперная характеристика симистора

Тиристор назначение и принцип работы.

Назначение тиристоров. Двухтранзисторная модель тиристора

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

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

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.

Для того чтобы ясно представить себе работу необходимо дать понятие о сущности работы тиристора.

Управляемый проводник, состоящий из четырех полупроводниковых переходов P-N-P-N. Его принцип работы аналогичен работе диода и осуществляется при поступлении на управляющий электрод электротока.

Прохождение через тиристор тока возможно только в том случае, если потенциал анода будет выше, чем потенциал катода. Ток через тиристор прекращает проходить тогда, когда величина тока снизится до порога закрытия. Ток, который поступает на управляющий электрод не оказывает воздействие на величину тока в основной части тиристора и, кроме того ему не нужна постоянная поддержка при основном состоянии тиристора, он необходим исключительно для открытия тиристора.

Существует несколько решающих характеристик тиристора

В открытом состоянии, благоприятном для токопроводящей функции тиристор характеризуют следующие показатели:

Падение напряжения, оно определяется как пороговое напряжение с помощью внутреннего сопротивления.
Максимально допустимое значение тока до 5000 А, среднеквадратичная величина, свойственная для самых мощных компонентов.

В запертом состоянии тиристора – это:

Прямое максимально допустимое напряжение (выше, чем 5000А).
В общем случае прямое и обратное значение напряжения одинаковы.
Время запирания или время с минимальным значением, в течение которого на тиристор не осуществляется влияние положительного значения напряжения анода относительно катода, иначе произойдет самопроизвольное отпирание тиристора.
Ток управления, свойственный для открытой основной части тиристора.

Существуют тиристоры, предназначенные для работы в схемах, рассчитанных на небольшое значение частоты и для схем с высокой частотой. Это так называемые быстродействующие тиристоры, их область применения рассчитана на несколько килогерц. Для быстродействующих тиристоров характерно использование неодинакового прямого и обратного напряжения.

Для увеличения постоянного значения напряжения

Рис. №1. Габаритно-присоединительные размеры и чертеж тиристора. m 1, m 2 –контрольные точки, в которых происходит замер импульсного напряжения во время открытого состояния. L 1 min –наименьший воздушный промежуток (расстояние) по воздуху между выводами анода и управляющего электрода; L 2 min – минимальное расстояние длина прохождения тока утечки между выводами.

Разновидности тиристоров

– тиристор диодный, имеет два вывода анод и катод.
Тринистор – триодный тиристор оснащен добавочным управляющим электродом.
Симистор – симметричный тиристор, он является встречно-последовательным соединением тиристоров, обладает возможностью пропускать ток в прямом и обратном направлениях.

Рис. №2. Структура (а) и вольт-амперная характеристика (ВАХ) тиристора.

Тиристоры предназначены для работы в схемах с различными границами частот, в обычном применении тиристоры могут соединяться с диодами, который подключается встречно-включенным способом, это свойство используется для того чтобы увеличить постоянное напряжение, величину которого компонент способен выдержать в выключенном состоянии. Для усовершенствованных схем используется тиристор GTO (Gate Turn Oee – запираемый тиристор) , он полностью управляем. Его запирание происходит по управляющему электроду. Использование тиристоров подобного рода нашло применение в очень мощных преобразователях, так как он может пропускать высокие токи.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.

Перед тем как разбираться с темой «тиристор – принцип работы», необходимо понять, что собой представляет этот небольшой прибор. По сути, это силовой ключ, только он всегда находится в открытом состоянии. Поэтому его часто называют не полностью управляемый ключ.

Необходимо отметить, что по своему устройству тиристор напоминает обыкновенный транзистор или диод. Правда, есть и существенные отличия. К примеру, диод – это полупроводниковый двухслойный элемент на кремневой основе (PN), транзистор – трехслойный (PNP или NPN), тиристор – четырехслойный (PNPN). То есть, у него три перехода p-n. Именно поэтому диодные выпрямители перед тиристорными являются менее эффективными. Это хорошо видно на схеме управления тиристорами.

Где применяются тиристоры

Область применения тиристоров обширна. К примеру, из них можно собрать инвертор для сварки или зарядное автомобильное устройство. Некоторые умельцы своими руками собирают даже генераторы. Самое важное, что тиристоры могут через себя пропускать токи и высокочастотные, и низкочастотные. Поэтому, собрав мост из этих приборов, можно изготовить трансформатор и для сварочного аппарата.

Конструкция и принцип действия

Состоит тиристорный ключ из трех частей:

Анод.
Катод.
Вход.

Последний состоит из трех переходов p-n. При этом переключение переходов производится с очень большой скоростью. Вообще, принцип работы тиристора можно объяснить лучше, если рассмотреть схему связки двух транзисторов, связанных параллельно, как выключатели комплементарно регенеративного действия.

Итак, самая простейшая схема двух транзисторов, совмещенных так, чтобы при пуске ток коллектора поступал на NPN второго прибора через каналы NPN первого. А в это же время ток проходит обратный путь через первый транзистор на второй. По сути, получается достаточно простая связка, где база-эмиттер одного из транзисторов, в нашем случае второго, получает ток от коллектора-эмиттера другого прибора, то есть, первого.

Цепь постоянного тока

В цепи постоянного тока тиристор работает по принципу подачи импульса положительной полярности, конечно, относительно катода. На длительность перехода из одного состояния в другое оказывает большое воздействие ряд характеристик. А именно:

Вид нагрузки (индуктивный, активный и прочее).
Скорость нарастания импульса и его амплитуда, имеется в виду ток нагрузки.
Величина самой токовой нагрузки.
Напряжение в цепи.
Температура самого прибора.

Здесь самое важное, чтобы в сети, где установлен данный прибор, не произошло резкое возрастание напряжения. В этом случае может произойти самопроизвольное включение тиристора, а сигнал управления будет в это время отсутствовать.

Цепь переменного тока

В этой сети тиристорный ключ работает немного по-другому. Этот прибор дает возможность проводить несколько видов операций. К примеру:

Включение и отключение цепи, в которое действует активная или активно-реактивная нагрузки.
Можно изменять значение действующей нагрузки и ее средней величины за счет возможности изменять (регулировать) подачу самого сигнала управления.

Но имейте в виду, что тиристорный ключ может пропускать сигнал только в одном направлении. Поэтому сами тиристоры устанавливаются в цепь, так сказать, во встречно-параллельном включении.

Управление тиристорами

В силовых электронных аппаратах чаще всего используется или фазное, или широтно-импульсное управление тиристором.

В первом случае регулировать токовую нагрузку можно за счет изменения углов или α, или θ. Это относится к принудительной нагрузке. Искусственную нагрузку можно регулировать только с помощью управляемого тиристора, который также называется запираемый.

При ШИМ (широтно-импульсной модуляции) во время Тоткр сигнал подается, а, значит, сам прибор находится в открытом состоянии, то есть, ток подается с напряжением Uн. В период времени Тзакр сигнал отсутствует, а сам прибор находится непроводящем состоянии.

Тиристорные светодиоды

Обычно тиристор и светодиод в одном светильнике не устанавливаются. Его место заменяет диод, который работает и на включение, и на отключение, как обычный ключ. Это связано с разными причинами, где основная – это конструкция и принцип действия самого прибора, который всегда находится в открытом состоянии. В настоящее время ученые изобрели так называемый тиристорный светодиод.

Во-первых, тиристорный светодиод в своем составе кроме кремния имеет: галлий, алюминий, индий, мышьяк и сурьму. Во-вторых, спектр излучения при n-переходах между материалами создает волну длиною 1,95 мкм. А это достаточно большая оптическая мощность, если ее сравнивать с диодным элементом, который производит световые волны в том же диапазоне.

8 января 2013 в 19:23

Электроника для начинающих

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

Общие параметры тиристоров

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.

♦ 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.

О тиристорах простым языком | ЭТМ для профессионалов

В современной электронике применяется множество полупроводниковых ключей для управления нагрузкой, а также в составе вторичных источников питания. Один из видов полупроводниковых ключей – это тиристоры. В сегодняшней статье мы расскажем о тиристорах простым языком.

Определение

Тиристоры – это полупроводниковые ключи с p-n-p-n-структурой с тремя или более p-n-переходами и двумя стабильными состояниями:

• «закрытое» состояние — состояние низкой проводимости. Это такое состояние, при котором ключ разомкнут и не проводит ток.

• «открытое» состояние — состояние высокой проводимости. Это такое состояние, при котором ключ замкнут и проводит ток.

Основное их применение — это управление мощной нагрузкой, с помощью слабых токов. Тиристор, как и полупроводниковый диод, проводит ток в одном направлении. Другое название тиристоров – не полностью управляемые или полууправляемые ключи. это связано с их главной особенностью – самый простой тиристор можно только открыть, подав сигнал на управляющий электрод, но закрыть его нельзя. Тиристор будет в открытом состоянии до тех пор, пока он под напряжением и через него будет протекать ток силой выше, чем ток удержания.

Ток удержания – минимальный ток, который должен протекать через тиристор, чтобы удерживать его в открытом состоянии.

Если с тиристора снять напряжение или прервать ток через него, или подать напряжение обратной полярности он перейдёт в закрытое состояние.

Существуют и такие тиристоры, которые можно закрыть с помощью управляющего электрода, они называются двухоперационными или запираемыми, чтобы закрыть такой тиристор нужно на управляющий электрод подать ток обратной полярностью. Соответственно простые тиристоры, которые нельзя закрыть таким образом называются однооперационными, они чаще встречаются и просты для понимания, поэтому рассматривать принцип работы мы будем на их примере.

Условное графическое обозначение тиристора на схемах похоже на обозначение диода, но отличается дополнительной чёрточкой — это управляющий электрод. Анод соединён с внешним p-слоем p-n-перехода, а катод с внешним n-слоем. В зависимости от реального расположения управляющего электрода в структуре кристалла управляющий электрод на УГО изображается со стороны анода (а) или со стороны катода (б).

Принцип работы

Тиристор состоит из 4 слоёв полупроводника с разной проводимостью (p-n-p-n), соединённых последовательно. Его можно представить в виде двух транзисторов с разной проводимостью: прямой (pnp) и обратной (npn), у которых соединены база с коллектором, а эммитеры представляют собой «крайние» выводы тиристора — анод и катод.

Принцип работы будем рассматривать на примере аналогии с двумя транзисторами. Для лучшего понимания на рисунке ниже вы видите обозначение транзистора на схеме и название его выводов.

При таком представлении крайние области структуры можно назвать эмиттерными, а центральный переход коллекторной. Чтобы понять принцип работы тиристора рассмотрим его вольт-амперную характеристику (ВАХ).

ВАХ тиристора. Справа вверху изображена ветвь при прямом включении, когда на анод подан + источника, а на катод — это называется прямая ветвь. Слева внизу изображена обратная ветвь ВАХ.

Вернёмся к тиристору. Если на анод подать какое-то положительное относительно катода напряжение, то «эмиттерные» переходы будут смещены в прямом направлении, а коллекторный в обратном, и всё приложенное напряжение упадёт на нём. Участок ВАХ от 0 до 1 – похож на обратную ветвь диода. Так ведёт себя тиристор в закрытом состоянии, то есть при увеличении напряжения сила тока практически не увеличивается и приближена к нулю.

При дальнейшем увеличении напряжения на аноде происходит инжекция основных носителей зарядов в области баз, тогда ток через тиристор начнёт расти. С увеличением напряжения и тока через тиристор, при достижении напряжения включения, напряжение на коллекторном переходе резко уменьшится — участок ВАХ 1-2. Этот участок называют «участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением». Отрицательным оно называется, потому что при уменьшении напряжения возрастает ток. Три p-n-перехода сместятся в прямом направлении, и тиристор откроется, на ВАХ это состояние отображает участок 2-3.

Тиристор будет открытым до тех пор, пока p-n-переходы смещены в прямом направлении. Если уменьшить ток тиристора, то в результате рекомбинации уменьшится количество неравновесных носителей заряда в базовых областях и коллекторный переход сместится в обратном направлении, а тиристор закроется. А также тиристор можно закрыть если подать на его анод отрицательное напряжение.

Если говорить простым языком, то можно представить водопроводную трубу, на которой установлен клапан, который открывается под большим давлением воды. Вода как бы «прорывает» клапан. А если перекрыть воду задвижкой, установленной где-то до него, то клапан без давления сразу же закроется.

Если к аноду приложить не положительное, а отрицательное напряжение, то есть включить тиристор в обратном направлении, то его вольтамперная характеристика в целом повторяет обратную ветвь ВАХ обычного выпрямительного диода. Напряжение, при котором он начнет пропускать ток в таком направлении называется напряжением пробоя. Это аварийный режим работы для тиристора.

Но почему на прямой ветви ВАХ изображено несколько графиков? Самый правый участок ветви ВАХ, обозначенный Iупр1=0, показывает поведение тиристора без подачи тока управления на управляющий электрод (УЭ), то есть он сам откроется при достижении определённого напряжения на аноде (Uак).

Чем больше ток управления, тем меньше напряжение нужно для включения тиристора, это видно по участкам ВАХ с подписью Iупр2 > 0 и Iупр3 > Iупр2. Напомню, что для открытия тиристора достаточно кратковременной подачи управляющего тока на УЭ, после его прекращения тиристор продолжит проводить ток.

Смысл использования тиристора состоит в том, что управляющий ток может быть во много раз меньше чем ток через анод тиристора, таким образом и происходит управление мощными нагрузками с помощью маломощных ключей, кнопок или контроллеров.

Если вернуться к структурной схеме тиристора, то при таком включении оба транзистора охвачены сильной положительной обратной связью. Положительная обратная связь – это когда изменение выходного сигнала элемента усиливает входной сигнал, то есть чем больше на выходе – тем больше на входе.

Ключ, собранный по такой схеме, отпирается кратковременной подачей тока на управляющий электрод. Так открывается транзистор VT2 и через него начинает протекать ток (Ik2) от источника (А) через переход эммитер-база транзистора VT1, открывая и его. После снятия тока с управляющего электрода ток коллектора VT1 (Iк1) втекает в базу VT2, поддерживая его в открытом состоянии.

И так по кругу — токи коллекторов обоих транзисторов протекают через их базы и поддерживают их в открытом состоянии. Это и есть работа положительной обратной связи.

Поэтому тиристоры не нуждаются в поддержании управляющего тока и отпираются коротким импульсом.

Основные характеристики

Выбирают тиристоры по техническим характеристикам, в зависимости от напряжения в цепи и требуемого номинального тока. Перечислим основные технические характеристики, в скобках будет приведено буквенное обозначение в отечественной и зарубежной литературе:

Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).
Наибольшее постоянное прямое напряжение на аноде в закрытом состоянии (VD или Uзс), это величина напряжения, которая может быть приложена к аноду, не вызывающая переключение тиристора из закрытого состояния в открытое.
Импульсное неповторяющееся напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс, нп), — наибольшее мгновенное значение неповторяющегося напряжения на аноде, не вызывающее его переключение из закрытого состояния в открытое.
Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).
Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток, который может выдержать тиристор, включённый в прямом смещении.
Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток, который может протекать через открытый тиристор.
Обратный ток (IR) — ток при определённом обратном напряжении.
Постоянный ток в закрытом состоянии, указывается при определённом прямом напряжении (ID или Iзс).
Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ) — напряжение, которое нужно подать на управляющий электрод для того, чтобы тиристор открылся.
Ток управления (IGT) — ток, который нужно пропустить через управляющий электрод, для открытия тиристора.
Максимальный ток управления электрода (IGM).
Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу).

Разновидности тиристоров

Выше мы рассмотрели принцип работы самого распространённого типа полууправляемых полупроводниковых ключей – однооперационного тиристора. Давайте разберёмся какими вообще они бывают! По количеству выводов можно выделить две группы ключей: динисторы (двухвыводные) и тринисторы (трёхвыводные).

Динистор отличается от тиристора тем, что у него нет управляющего вывода, соответственно вы никак не можете управлять моментом его открытия. Динистор открывается при достижении на аноде определённого напряжения — напряжения включения (VBO).

Напряжение включения зависит от модели динистора, например, у популярного DB3, который использовался в качестве порогового элемента во многих схемах автогенераторных импульсных источников питания оно находится в районе 30-40 вольт.

Следующий по популярности элемент – это симистор, он же симметричный тиристор, он же диак (DIAC). Он состоит из двух тиристоров, соединённых встречно-параллельно, благодаря чему проводит ток в двух направлениях, что позволяет их использовать в цепях переменного синусоидального тока. В таком применении один симистор заменяет два тиристора.

При использовании в цепи переменного тока одного тиристора – в нагрузку будет проходить одна полуволна.

Кроме перечисленных есть и другие виды тиристоров, среди которых: запираемые тиристоры, тиристоры с полевым управлением, фототиристоры (управляемые световым потоком). Подробно их рассматривать не будем, но ниже приведена сводная диаграмма, на которой вы видите перечень видов тиристоров с их англоязычными обозначениями.

Рабочий, VI-характеристики, типы, применение, преимущества и недостатки

Тиристор — это, по сути, двухпозиционный переключатель для управления выходной мощностью электрической цепи путем включения и выключения цепи нагрузки через определенные промежутки времени. В этом посте мы постараемся разобраться, что это такое, как это работает, его характеристики вольт-ампер (VI), режимы работы, приложения, преимущества и недостатки.

Знакомство с тиристором

Тиристор — это однонаправленный полупроводниковый твердотельный прибор с четырьмя слоями чередующегося материала типа P и N.Он состоит из трех электродов: анода, катода и затвора. Анод — это положительная клемма, а катод — отрицательная клемма.

Затвор управляет потоком тока между анодом и катодом. Он используется в электронных устройствах и оборудовании для контроля электроэнергии или тока. Он действует как выпрямитель и может передавать ток только в одном направлении.

Первый тиристор был произведен в 1956 году. Самым распространенным типом тиристоров является кремниевый управляемый выпрямитель (SCR).

Рис.1 — Символ тиристора

Как работает тиристор

Тиристор действует как диод. Он состоит из двух слоев полупроводников, а именно p-типа и n-типа, зажатых вместе, образуя переход. Анод соединен с внешним p-слоем, катод — с внешним n-слоем, а затвор — с внутренним p-слоем. Он имеет 3 соединения, а именно J1, J2, J3, как показано на Рис. 2 ниже.

Когда анод находится под положительным потенциалом по отношению к катоду, на затвор не подается напряжение.Переходы J1, J3 смещены в прямом направлении, а J2 — в обратном. Таким образом, здесь не проводится никакой проводимости.

Рис. 2 — Схема слоев тиристора

Теперь, когда положительный потенциал превышает напряжение пробоя, происходит пробой перехода J2, и он начинает проводить. После того, как пробой произошел, он продолжает действовать независимо от напряжения на затворе, пока потенциал на аноде не будет снят или ток через устройство не станет меньше, чем ток удержания.

Теперь, когда на вывод затвора по отношению к катоду приложен положительный потенциал, происходит пробой перехода J2. Для быстрого включения тиристора необходимо выбрать соответствующее значение потенциала.

Затвор действует как управляющий электрод. Когда к его затвору прикладывается небольшое напряжение, известное как импульс затвора, устройство переводится в состояние проводимости. Это продолжается до тех пор, пока напряжение на устройстве не изменится на противоположное или не будет снято.

Ток запуска затвора изменяется обратно пропорционально напряжению затвора, и для его запуска требуется минимальный заряд затвора.Таким образом, переключением тиристоров можно управлять с помощью управляющего импульса.

Двухтранзисторная аналогия тиристора

Коллекторный ток от NPN-транзистора подается непосредственно на базу PNP-транзистора, в то время как коллекторный ток PNP-транзистора подается на базу NPN-транзистора. Эти соединенные между собой транзисторы зависят друг от друга для обеспечения проводимости.

Значит, чтобы один из транзисторов проводил ток, необходим базовый ток. Когда анодный вывод тиристора является отрицательным по отношению к катоду, NP-переход становится смещенным в прямом направлении, а PN-переход становится смещенным в обратном направлении.

Рис. 3 — Двухтранзисторная аналогия тиристора

Здесь протекание обратного тока блокируется до тех пор, пока не будет приложено напряжение пробоя. После пробоя напряжения он начинает проводить без подачи стробирующего сигнала. Это одна из отрицательных характеристик тиристоров, поскольку они срабатывают в результате обратного разрыва перенапряжения.

Когда вывод анода становится положительным по отношению к катоду, внешние переходы смещены в прямом направлении, а центральный переход NP смещен в обратном направлении и блокирует прямой ток.Таким образом, чтобы вызвать проводимость, на базу транзисторов подается положительный ток.

Два транзистора соединены в регенеративный контур, и это заставляет транзистор проводить насыщение. Таким образом, можно сказать, что тиристоры блокируют ток как в направлении источника переменного тока в выключенном состоянии, так и могут быть включены путем приложения положительного тока к базе транзистора.

Напряжение-ампер (VI) Характеристики тиристора

Тиристоры могут иметь прямое или обратное смещение.Посмотрим, как это работает в обоих состояниях.

Тиристоры в прямом смещенном состоянии

Когда анод становится положительным, PN-переходы на концах смещены в прямом направлении, а центральный переход (NP) становится смещенным в обратном направлении. Он будет оставаться в заблокированном (ВЫКЛЮЧЕННОМ) режиме (также известном как ступень прямой блокировки) до тех пор, пока он не будет запущен импульсом тока затвора или приложенное напряжение не достигнет напряжения прямого переключения.

Запуск импульсом тока затвора — Когда он запускается импульсом тока затвора, он начинает проводить ток и действует как замыкающий переключатель.Тиристоры остаются во включенном состоянии, то есть в заблокированном состоянии. Здесь ворота теряют контроль, чтобы выключить устройство.

Запуск по прямому напряжению переключения — Когда подается прямое напряжение, ток утечки начинает течь через блокировку (J2) в среднем переходе тиристоров. Когда напряжение превышает прямое разрывное напряжение или критический предел, J2 выходит из строя и переходит во включенное состояние.

Когда ток затвора (Ig) увеличивается, это уменьшает зону блокировки и, таким образом, уменьшается перенапряжение прямого размыкания.Он включится, когда поддерживается минимальный ток, называемый током фиксации.

Когда ток затвора Ig = 0 и анодный ток падает ниже определенного значения, называемого током удержания во включенном состоянии, он снова достигает своего состояния прямой блокировки.

Рис. 4 — Вольт-амперные характеристики (VI) тиристора

Тиристоры в обратном смещенном состоянии

Если анод отрицательный по отношению к катоду, т.е. конец я.е. J1 и J3 смещаются в обратном направлении, а центральный переход J2 смещается в прямом направлении. По нему протекает лишь небольшой ток утечки. Это режим блокировки обратного напряжения или выключенное состояние тиристора.

При дальнейшем увеличении обратного напряжения при определенном напряжении происходит лавинный пробой J1 и J2, и он начинает проводиться в обратном направлении. Максимальное обратное напряжение, при котором тиристор начинает проводить, известно как обратное напряжение пробоя.

Резюме

Тиристор блокирует напряжение как в прямом, так и в обратном направлении, и, таким образом, формируется симметричная блокировка.
Тиристор включается под действием положительного тока затвора и выключается, когда анодное напряжение падает до нуля.
Небольшой ток от затвора к катоду может вызвать срабатывание тиристора, переключив его с разомкнутой цепи на короткое замыкание.

Режимы работы тиристора

Тиристор имеет три режима работы. Это: —

Прямая блокировка
Обратная блокировка
Прямая проводка

Прямая блокировка

В этом состоянии или режиме прямая проводимость блокируется.Верхний и нижний диоды смещены в прямом направлении, а переход в центре — в обратном. Таким образом, тиристор не включается, поскольку затвор не срабатывает и через него не течет ток.

Блокировка обратного хода

В этом режиме соединение анода и катода меняется на обратное, и ток по-прежнему не течет. Тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, и они блокируются в обратном направлении, поэтому ток блокируется.

Прямая проводимость

Когда ток подается на затвор, срабатывает тиристор, и он начинает проводить.Он остается включенным до тех пор, пока прямой ток не упадет ниже порогового значения, что может быть достигнуто отключением цепи.

Типы тиристоров

В зависимости от возможностей включения и выключения и физической структуры тиристоры классифицируются как:

Тиристоры с кремниевым управлением (SCR)
Тиристоры с эмиттерным выключением (ETO)
Тиристоры с быстрым переключением (SCR) )
Светоактивированные кремниевые управляемые выпрямители (LASCR)
Тиристоры отключения затвора (GTO)
Тиристоры с обратной проводимостью (RCT)
Тиристоры с управлением на полевых транзисторах (FET-CTH)
Тиристоры отключения MOS (MTO)
Двунаправленные Тиристоры с фазовым управлением (BCT)

Применения тиристора

Тиристор используется в различных приложениях, таких как:

В основном используется в приводах двигателей с регулируемой скоростью.
Используется для управления мощными электрическими устройствами.
Используется в основном в электродвигателях переменного тока, осветительных приборах, сварочных аппаратах и т. Д.
Используется в ограничителе тока повреждения и автоматическом выключателе.
В тиристоре ETO возможна высокая скорость переключения и низкая проводимость.
Используется как диммеры на телевидении, в кинотеатрах.
Используется в фотографии для вспышек.
Может использоваться в охранной сигнализации.
Используется для регулирования скорости вращения электровентилятора.
Используется в выключателях зажигания автомобилей.

Преимущества тиристора

К достоинствам тиристора можно отнести:

Низкая стоимость.
Можно защитить с помощью предохранителя.
Может работать с большим напряжением / током.
Может управлять мощностью переменного тока.
Очень легко управлять.
Легко включается.
GTO или тиристор с выключенным затвором имеет высокий КПД.
Работает меньше времени.
Тиристорные переключатели могут работать с большой частотой.
Требуется меньше места по сравнению с механическими переключателями.
Может использоваться для надежных операций.
Стоимость обслуживания тиристора намного меньше.
Очень проста в использовании для сложных задач управления.
Пропускная способность очень хорошая.
Может использоваться как генератор в цифровых схемах.
Может подключаться параллельно и последовательно для обеспечения электронного управления на высоких уровнях мощности.
Тиристоры проводят ток только в одном направлении.
Может использоваться как защитное устройство, как предохранитель в линии электропередачи.

Недостатки тиристора

К недостаткам тиристора можно отнести:
Невозможно использовать для более высоких частот.
В цепи переменного тока тиристор должен включаться каждый цикл.
SCR требует времени для включения и выключения. Это вызывает задержку или повреждение груза.
Он может останавливать двигатель при подключении, но не может удерживать его в неподвижном состоянии.
Скорость отклика тиристора очень низкая.
Не очень полезен в цепях постоянного тока, так как тиристор нельзя отключить, просто сняв привод затвора.
Низкая эффективность.
Ток фиксации и удержания больше в тиристоре GTO.
Возможность обратной блокировки напряжения меньше, чем возможность прямой блокировки.
Надежность тиристора TRIAC меньше, чем SCR.
TRIAC имеют более низкий рейтинг du / dt по сравнению с SCR.

  Также читают:
  Технология сотовых сетей для телефонов 5G - рабочая архитектура, характеристики, преимущества
Понижающий трансформатор - принцип работы, уравнение, типы, преимущества и недостатки
Постоянная память (ПЗУ) - работа, типы, применение, преимущества и недостатки

Основы тиристора — Inst Tools

Тиристор представляет собой трехконтактное устройство с четырьмя слоями чередующегося материала P- и N-типа (три P-N-перехода).Три терминала: анод, катод и затвор.

Тиристор упоминается как кремниевый управляемый выпрямитель (SCR), поскольку он состоит из кремния и работает как управляемый выпрямитель.
Тиристор по своей природе является устройством с медленным переключением по сравнению с BJT или MOSFET из-за длительного срока службы носителей, используемых для низких потерь в открытом состоянии, и из-за большого количества накопленного заряда.
Поэтому обычно используется при более низких частотах переключения.
Имеет большие токи обратного восстановления.

Типы тиристоров:

Тиристор однонаправленный:

Тиристоры, которые проводят только в прямом направлении, известны как однонаправленные тиристоры
Пример: SCR-выпрямитель с кремниевым управлением
LASCR-Light Activated Silicon Controlled Rectifier

Двунаправленный тиристор:

Тиристоры, которые могут проводить как в прямом, так и в обратном направлении, известны как двунаправленные тиристоры

.
Ex: TRIAC — TRIode переключатель переменного тока

Пусковые устройства:

Устройства, которые генерируют управляющий сигнал для переключения устройства из непроводящего в проводящее состояние, называются запускающим устройством.
Ex: Диодный переключатель переменного тока-DIAC,
UJT — Однопереходный транзистор
SUS — Кремниевый односторонний переключатель
SBS — Кремниевый двусторонний переключатель

Символ:

Символ тиристора содержит традиционный символ диода с выводом затвора.

Структура:

Тиристор имеет уникальную четырехслойную конструкцию с чередующимися областями P-типа и N-типа. Он приведен ниже:

SCR выглядит как два PNP-транзистора, соединенных спина к спине.

Это можно понять, если обратиться к рисунку выше.

Работа и ВИ характеристика тиристора:

Работа SCR объясняется четырьмя режимами.

Режим прямой блокировки
Прямой проводящий режим
Обратный режим блокировки
Режим обратной проводимости

Режим прямой блокировки [V _AK = + ve & V _G = 0]

Когда на анод относительно катода подается положительное напряжение, переходы J1 и J3 смещаются в прямом направлении, переход J2 смещается в обратном направлении.
SCR находится в состоянии прямой блокировки. В это время сигнал Gate не применяется.
В переходе J2 образуется обедненный слой, и ток не течет от анода к катоду.
Как показано в характеристике VI, через устройство протекает небольшой ток, называемый , прямой ток утечки .

Режим прямого включения [V _AK = + ve & V _G = + ve]

Когда небольшое количество положительного напряжения приложено к выводу затвора, в то время как положительное напряжение приложено к аноду относительно катода, переход J3 становится смещенным в прямом направлении.
Таким образом, тиристор действует как замкнутый переключатель и проводит большой прямой ток с небольшим падением напряжения.

При применении стробирующего сигнала SCR перешел из состояния прямой блокировки в состояние прямой проводимости. Он называется с защелкой .
Без стробирующего сигнала SCR перешел из состояния прямой блокировки в состояние прямой проводимости при напряжении прямого пробоя (В _fbd) .
Когда значение стробирующего сигнала увеличивается, фиксация происходит для низких напряжений V _ak, как показано на рисунке.
При наличии прямого тока (т.е. после включения тиристора подходящим напряжением затвора) он не выключится даже после снятия напряжения затвора. Тиристор выключится только тогда, когда прямой ток упадет ниже тока удержания.
Удерживающий ток определяется как минимальный ток, необходимый для удержания тиристора в состоянии прямой проводимости.

Обратный режим блокировки [V _AK = -ve]

Когда на анод относительно катода подается отрицательное напряжение, переходы J1 и J3 смещены в обратном направлении, а переход J2 смещен в прямом направлении.
SCR находится в состоянии обратной блокировки. т.е. он действует как разомкнутый переключатель.
Как показано на рисунке, через устройство протекает небольшой обратный ток утечки.

Режим обратной проводимости:

При дальнейшем увеличении обратного напряжения при напряжении обратного пробоя (V _BR) на переходах J1 и J3 происходит лавинный пробой.
SCR действует как замкнутый переключатель в обратном направлении
Большой ток приводит к большим потерям в тиристоре, рассеиваясь в виде тепла, тем самым повреждая тиристор.

Характеристики переключения SCR объясняют потери при включении и выключении устройства, что является очень важным фактором, который следует учитывать при выборе устройства.

Процесс включения тиристора называется запуском. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о различных методах запуска …
Процесс выключения SCR известен как коммутация. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о методах выключения SCR…
SCR должен работать в пределах указанных номиналов. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о различных средствах защиты SCR…

Параметры тиристоров:

Ток фиксации (I _L):

Это минимальный анодный ток, необходимый для переключения (фиксации) тиристора из состояния ВЫКЛ. T состояния ВКЛ.

Ток удержания (I _H):

Это минимальный анодный ток, необходимый для удержания тиристора во включенном состоянии.

(ИЛИ)

Это минимальный ток, ниже которого устройство перейдет из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ.

Пиковое обратное напряжение:

Это максимальное напряжение, которое может быть приложено к тиристору в условиях обратного смещения.

Пиковое обратное напряжение:

Это максимальное напряжение, которое устройство может безопасно выдерживать в выключенном состоянии.

Напряжение в состоянии ВКЛ .:

Напряжение, которое появляется на устройстве во время его включения, называется напряжением во включенном состоянии.

Скорость нарастания напряжения dv / dt:

Скорость, с которой напряжение на устройстве растет без срабатывания устройства, известна как скорость нарастания напряжения.

Текущий рейтинг:

Допустимая нагрузка по току устройства называется его текущим номиналом.

Достоинства SCR:

SCR доступны с высоким номинальным напряжением и током.
По состоянию потери в SCR уменьшены.
Требуется очень небольшое количество привода затвора, так как SCR является регенеративным устройством.

Недостатки SCR:

Ворота не управляются после включения SCR.
Для выключения тиристора требуются внешние цепи.
Рабочие частоты очень низкие.
Для защиты от du / dt требуются демпфирующие цепи.

Применение SCR:

SCR используются для управляемых выпрямителей.
Регуляторы переменного тока для систем освещения и отопления.
Электродвигатель постоянного тока приводит в действие большие блоки питания и электронные выключатели

Тиристор — обзор | Темы ScienceDirect

8.4.4 Тиристоры

Тиристор представляет собой четырехслойное трехполюсное полупроводниковое устройство, используемое для управления протеканием тока. Он состоит из трех p-n-переходов, как показано на рис. 8.46, и трех выводов, называемых анодом, катодом и затвором. Использование тиристора включает защиту электронных схем от перенапряжения (лом), управление двигателем, бытовые вспомогательные устройства (например, электрические кухонные приспособления) и схемы регулирования напряжения.

Рисунок 8.46. Структура тиристора и обозначение схемы

В выключенном состоянии ток (I) не течет от анода к катоду. Тиристор можно включить или перевести в проводящее состояние, подав ток в слой p-типа, подключенный к затвору. При включении он будет продолжать проводить ток (от анода к катоду) до тех пор, пока проводящий ток остается выше уровня удерживающего тока. Это не зависит от тока затвора.

Рисунок 8.47 показан тиристор, регулирующий ток, протекающий через резистор. Входное напряжение синусоидальной волны применяется в качестве управляющего сигнала, и ток будет течь, когда тиристор находится в проводящем состоянии, а проводящий ток остается выше уровня удерживающего тока для тиристора. Для коммерческих устройств эту информацию предоставляет техническое описание. Схема генератора тока затвора генерирует необходимые сигналы для управления работой тиристора. Обычно схема генерирует импульсы в соответствующей точке синусоидальной волны входного сигнала, в этом примере включает тиристор на пике напряжения входного сигнала.Ток (I) течет до тех пор, пока этот ток превышает уровень удерживающего тока. Если нагрузка индуктивная (как в электродвигателях), необходимо учитывать разность фаз между напряжением и током. Ток будет течь только от анода к катоду, поэтому сигнал переменного тока должен быть выпрямлен. Благодаря такому действию тиристор также называют кремниевым управляемым выпрямителем (SCR).

Рисунок 8.47. Тиристор, контролирующий протекание тока через резистор

Характеристики тиристора отображаются на одном из двух графиков:

1.

Характеристика тиристора с нулевым током затвора , на рисунке 8.48 показана характеристика напряжения устройства (напряжение между анодом и катодом) по сравнению с током (ток, протекающий через анод), когда затвор не работает. Первоначально, когда тиристор выключен, ток отсутствует, и будет течь только небольшой прямой ток утечки. По мере увеличения напряжения на тиристоре будет течь только небольшой прямой ток утечки, пока напряжение не достигнет значения, при котором ток может увеличиться до значения (тока фиксации), при котором тиристор сам включится.Напряжение на тиристоре падает до уровня прямого падения напряжения. Тиристор будет продолжать проводить (независимо от тока затвора), пока прямой ток остается выше уровня удерживающего тока. Когда тиристор выключен и на анод и катод подается обратное напряжение, будет наблюдаться небольшой обратный ток утечки, пока приложенное напряжение не достигнет величины, вызывающей обратный пробой (напряжение обратного пробоя). В этот момент ток может резко увеличиться и, если его не ограничить, может вызвать поломку устройства.Эти уровни напряжения и тока должны быть приняты во внимание при проектировании схемы, чтобы предотвратить нежелательное срабатывание схемы и потенциальный отказ цепи.

Рисунок 8.48. Характеристика тиристора с нулевым током затвора

2.

Характеристика переключения тиристора , на рисунке 8.49 показана характеристика устройства, когда ток затвора применяется для включения тиристора. Здесь ток фиксации больше, чем ток удержания.

Рисунок 8.49. Характеристики переключения тиристора

ПЛИС или CPLD могут обеспечивать управление тиристором. Простая установка, показанная на рис. 8.50, показывает, что CPLD выдает импульсы с одного из своих цифровых выходов. Здесь на схеме показан выходной вывод CPLD, подключенный непосредственно к затвору тиристора. Однако может потребоваться токоограничивающий резистор, включенный последовательно с затвором тиристора (как в схемах биполярных транзисторов). Этот импульсный сигнал может быть создан с использованием простого счетчика с декодированием выходных состояний счетчика для обеспечения необходимой последовательности импульсов 0-1-0.

Рисунок 8.50. CPLD-управление тиристором

Необходимо учитывать схему и ширину импульса:

1.: FPGA или CPLD могут обеспечить необходимый ток затвора тиристора и напряжение затвора.
2.: Ширина импульса тока затвора должна учитывать требования ко времени включения и выключения тиристора, а также частоту управляющего сигнала переменного тока.
3.: Момент времени в течение цикла напряжения переменного тока, в котором создается сигнал стробирующего импульса.Чтобы создать точно синхронизированный импульс (синхронизированный с сигналом переменного тока), сигнал переменного тока должен контролироваться, а точка в сигнальном цикле для создания импульса определяется значением отслеживаемого сигнала. Компаратор и опорное напряжение постоянного тока (напряжение сигнала, при котором создается импульс) с выходом компаратора в качестве входа для CPLD (и, следовательно, подходящего цифрового конечного автомата в CPLD) обеспечивают эту синхронизацию.
4.: Необходимо принять соответствующие меры для изоляции любых низковольтных и высоковольтных цепей.

Для электрической изоляции любых низковольтных и высоковольтных цепей используется оптоизолятор. Это устройство, которое обеспечивает оптическое соединение между двумя цепями, но электрическую изоляцию. Оптоизолятор состоит из светодиода и фототранзистора в одном корпусе. Внешний входной сигнал включает или выключает светодиод на входной цепи. Когда светодиод включен, генерируемый свет падает на фототранзистор, включая его, когда он горит, и гаснет, когда он не горит.

Создает оптическое соединение с гальванической развязкой. Основная идея оптоизолятора показана на рисунке 8.51.

Рисунок 8.51. Использование оптоизолятора

На рисунке 8.52 показан пример оптоизолятора, электрически изолирующего CPLD от самого тиристора.

Рисунок 8.52. Пример схемы оптоизоляции

Для создания импульсов, необходимых для включения тиристора, можно использовать FPGA или CPLD. Рассмотрим ситуацию, когда необходимо управлять синусоидальным напряжением 50 Гц для схемы, показанной на рисунке 8.50. Здесь импульс управляется так, чтобы он увеличивался с шагом в 1 мс, полученным из тактовой частоты 1 кГц (период тактовой частоты составляет 1 мс). Если эта тактовая частота 1 кГц получена из более высокой тактовой частоты, то можно разработать счетчик для создания схемы делителя тактовой частоты. Простым способом получения импульса является создание счетчика и декодирование состояний выхода счетчика для создания импульсного сигнала. Импульс должен повторяться в каждом цикле синусоидальной волны, поэтому счетчик должен повторяться каждые 20 тактов (представляющих период времени 20 мс, 1/50 Гц).Импульс создается (т.е. будет логической 1) на положительном полупериоде синусоидальной волны. Не дается никакой информации о том, как схема будет определять, где находится время в цикле синусоидальной волны, поэтому предполагается, что, когда синусоидальная волна находится в точке пересечения (т. Е. Ноль), переход от отрицательного значения к положительному значению (см. Рисунок 8.53), счетчик будет в исходном состоянии (состояние 0).

Рисунок 8.53. Отображение положения цикла синусоидальной волны и состояния счетчика

Пример кода VHDL для этой схемы можно увидеть со ссылкой на блок-схему, показанную на рисунке 8.54. Это наглядное представление кода VHDL (показанного на рисунке 8.55), а также конструкция счетчика с декодированными выходами, который управляется с помощью главного тактового генератора 50 МГц и активного низкого асинхронного сброса. Этот дизайн кода VHDL реализован в рамках четырех процессов: Первый процесс создает счетчик на 50 000 отсчетов, используя входную частоту 50 МГц. Второй процесс создает внутреннюю тактовую частоту 1 кГц путем декодирования выходных данных первого процесса. Третий процесс создает счетчик с 20 состояниями, а четвертый процесс декодирует этот выходной сигнал счетчика для получения сигнала управления затвором тиристора.

Рисунок 8.54. Цифровая схема для создания импульса затвора тиристора

Рисунок 8.55. Генератор импульсов управления тиристорным затвором

Пример испытательного стенда VHDL для этой конструкции показан на рисунке 8.56.

Рисунок 8.56. Испытательный стенд генератора импульсов управления тиристорным затвором

Точка входного сигнала, на которой запускается импульс затвора тиристора, может быть обнаружена с помощью схемы, подобной показанной на рисунке 8.57. Здесь компаратор используется для обнаружения превышения входным сигналом установленного опорного напряжения постоянного тока (V _REF).

Рисунок 8.57. Определение значения входной синусоидальной волны

В этой схеме два резистора (R ₁ и R ₂) используются для уменьшения значения входного синусоидального напряжения (V _IN) до безопасного уровня. который может использоваться компаратором без повреждения самого компаратора.

Разница между диодом и тиристором (со сравнительной таблицей)

Одно из важнейших различий между диодом и тиристором состоит в том, что диод представляет собой устройство с двумя выводами, используемое для выпрямления и переключения.В отличие от тиристора, это трехконтактное устройство, предназначенное для коммутации. Это создает основную разницу в их работе.

Мы знаем, что и диод, и тиристор являются полупроводниковыми устройствами, образованными комбинацией полупроводникового материала p- и n-типа. Однако существуют различные факторы, которые различают их.

Содержание: диод против тиристора

Сравнительная таблица
Определение
Ключевые отличия
Заключение

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	Диод	Тиристор (SCR)
Символ
Тип устройства	Неуправляемое выпрямительное устройство (поскольку запускающий импульс не требуется).	Управляемое устройство включения (при необходимости запускающего импульса).
Количество слоев	2	4
Количество переходов	1	3
Количество клемм	2 (анод и катод)	3 (анод, катод и затвор)
Допустимая мощность	Хорошо	Лучше
Рабочее напряжение	Низкое	Сравнительно высокое
Стоимость	Дешевле	Дороже
Вес	Легкий	Сравнительно тяжелый

Определение диода

Диод — это устройство с двумя выводами, образованное комбинацией полупроводникового материала p- и n-типа, которое обеспечивает проводимость только в одном направлении.На практике говорят, что диод допускает проводимость только при прямом смещении и ограничивает прохождение тока при обратном смещении.

На приведенном ниже рисунке показан диод с прямым смещением p-n-перехода:

Первоначально, когда внешний потенциал не предусмотрен, тогда также основные носители обеих областей дрейфуют через соединение, чтобы объединиться. По прошествии определенного времени неподвижные ионы осаждаются на обеих сторонах перехода, тем самым создавая область обеднения.

После образования обедненного слоя дальнейшее движение носителей заряда будет происходить только тогда, когда будет обеспечено внешнее смещение. Таким образом, при прямом смещении дырки и электроны со стороны p и n соответственно отталкиваются от положительного и отрицательного полюсов батареи. Это уменьшает ширину обедненной области и дрейф носителей через переход под действием внешнего потенциала.

Это движение носителей генерирует электрический ток через устройство, и направление потока тока будет противоположным направлению потока электронов.

На приведенном ниже рисунке показано состояние обратного смещения диода p-n-перехода:

Здесь мы можем ясно видеть, что область p подключена к отрицательной клемме, а область n подключена к положительной клемме батареи.

Итак, теперь большинство носителей заряда обоих регионов испытывают силу притяжения от клеммы аккумулятора. Это приводит к расширению обедненной области и, следовательно, потенциал барьера увеличивается.Таким образом, это не вызовет дальнейшего протекания тока через устройство.

Определение тиристора

Тиристор представляет собой 4-х слойное устройство, образованное альтернативной комбинацией полупроводниковых материалов p- и n-типа. Это устройство, используемое для выпрямления и переключения. SCR — наиболее часто используемый член семейства тиристоров, и это название обычно используется, когда мы говорим о тиристорах. SCR также позволяет протекать току в одном направлении, и его действие контролируется внешним запускающим импульсом, подаваемым на его вывод затвора.

В основном SCR — это 4-х уровневое устройство в конфигурации P-N-P-N . Эта конфигурация создает 3 перехода в структуре тринистора. Давайте теперь вкратце разберемся, как в основном работает SCR:

Как мы уже обсуждали, работа тиристора во многом зависит от приложенного внешнего потенциала на выводе затвора. Итак, давайте разберемся в случае, когда на выводе затвора отсутствует какой-либо внешний потенциал, но между анодом и катодом приложено прямое напряжение.

Следовательно, как мы можем видеть на рисунке, показанном выше, между анодом и катодом прикладывается прямое напряжение, которое вызывает прямое смещение перехода J ₁ и J ₃. Но при этом переход J ₂ будет обратносмещенным. Это приведет к образованию области истощения около J ₂. Следовательно, через устройство не будет протекать прямой ток, и через него будет протекать только пренебрежимо малый ток утечки. Это состояние называется практически выключенным состоянием тиристора (SCR).

Теперь предположим, что никакой внешний потенциал затвора не применяется, но между анодом и катодом применяется обратный потенциал. Это смещающее устройство смещает в обратном направлении разветвление J ₁ и J ₃, но в прямом направлении смещает разветвление J ₂. Тем не менее, через устройство будет протекать только ток утечки.

Следовательно, мы можем сказать, что без какого-либо потенциала затвора, тиристор не будет проводить ни в прямом, ни в обратном смещенном состоянии. Теперь рассмотрим случай, когда клемма затвора срабатывает прямым потенциалом.Также между катодом и анодом имеется прямое напряжение.

Итак, в этом случае электроны, присутствующие в области n, испытывают отталкивание от отрицательной клеммы батареи. Это движение генерирует ток затвора через устройство. Также отверстия в p-области отталкиваются положительным выводом батареи и дрейфуют через переход J ₂, тем самым вызывая анодный ток.

Это регенеративное действие позволяет SCR вести тяжелую работу.Однако здесь следует отметить, что как только SCR начинает проводить, потенциал затвора больше не играет никакой роли в проводимости. И устройство продолжает находиться во включенном состоянии.

Ключевые различия между диодом и тиристором

Диод — это двухслойное устройство , имеющее p- и n-области. А тиристор — это четырехслойный полупроводниковый прибор, образованный чередованием материалов p- и n-типа.
Из-за 2 слоев диода, существует один переход в случае диода.В то время как за счет 4 слоев тиристор имеет 3 перехода.
Диод — это 2 клеммы , а именно анод и катод. Но тиристор — это устройство с 3 контактами, из 3 контактов 2 являются анодом и катодом, а другой — затвором, который используется для внешнего запуска схемы.
Мощность тиристоров сравнительно лучше, чем диодов.
Диоды демонстрируют низкое рабочее напряжение почти около 5000 В.В то время как рабочее напряжение составляет около 7000 В в случае тиристоров, что сравнительно выше, чем у диодов.
Диод — это такое устройство, которое не требует внешнего запуска импульса для инициирования проводимости. А тиристору для работы схемы необходим внешний запускающий импульс.
Диоды на меньше дороже по сравнению с тиристорами.
Тиристоры на больше, чем на диоды.

Заключение

Итак, из приведенного выше обсуждения мы можем сказать, что хотя и диод, и тиристор являются полупроводниковыми приборами.Но работа этих двух устройств совершенно разная, поэтому они находят применение в разных областях.

Также диоды широко используются в выпрямительных схемах, ограничителях и фиксаторах, логических вентилях и в схемах умножителей напряжения. В то время как тиристоры широко используются в двигателях большой мощности, инверторах, в схемах управляемого выпрямления, синхронизации и схемах защиты от перенапряжения.

Реализуйте модель тиристора — Simulink

Модель тиристора

Библиотека

Фундаментальные блоки / силовая электроника

Simscape / Electric / Specialized Power Systems / Power Electronics

Описание

Тиристор представляет собой полупроводниковое устройство, которое может быть включено с помощью сигнала затвора .В Модель тиристора моделируется как резистор Рон, индуктор Lon и источник постоянного напряжения. представляющее прямое напряжение Vf, подключенное последовательно с переключателем. Переключатель управляется логическим сигналом, зависящим от напряжения Vak, тока Iak и стробирующего сигнала g.

Блок тиристоров также содержит демпферную цепь RS-CS, которая может быть подключен параллельно тиристорному устройству.

Статическая характеристика VI этой модели показана ниже.

Тиристорное устройство включается, когда анод-катод V _ak напряжение больше Vf и на входе затвора подается положительный импульсный сигнал (g> 0). Высота пульса должна быть больше 0 и длиться достаточно долго, чтобы анодный ток тиристора стал больше, чем ток фиксации Ил .

Тиристор отключается, когда ток, протекающий в устройстве, становится равным 0 (Iak = 0) и отрицательное напряжение появляется на аноде и катоде в течение, по крайней мере, периода времени, равного к времени выключения Tq.Если напряжение на устройстве становится положительным в течение время меньше, чем Tq, устройство включается автоматически, даже если стробирующий сигнал низкий (g = 0) и анодный ток меньше тока фиксации. Кроме того, если при включении устройство амплитуда тока остается ниже уровня тока фиксации, указанного в диалоговом окне, устройство выключается, когда уровень стробирующего сигнала становится низким (g = 0).

Время выключения Tq представляет собой время восстановления несущей: это интервал времени между момент, когда анодный ток уменьшился до 0, и момент, когда тиристор способен выдерживания положительного напряжения Вак без повторного включения.

Параметры

Модель тиристора и подробная модель тиристора

Для оптимизации скорости моделирования доступны две модели тиристоров: модель тиристора и детальная модель тиристора. Для тиристорной модели ток фиксации Il и время восстановления Tq предполагается равным 0 .

Сопротивление Ron

Внутреннее сопротивление тиристора Ron в Ом (Ом). По умолчанию 0.001 . Параметр Resistance Ron не может быть установлен на 0 , когда установлен параметр Inductance Lon на номер 0 .

Индуктивность Lon

Внутренняя индуктивность тиристора Lon в генри (H). По умолчанию: 0 для тиристорных блоков и 1e – 3 для подробных Тиристорные блоки. Параметр Inductance Lon обычно устанавливается до 0 , кроме случая, когда установлен параметр Сопротивление Ron на номер 0 .

Прямое напряжение Vf

Прямое напряжение тиристора в вольтах (В). По умолчанию 0,8 .

Начальный ток Ic

Когда параметр Inductance Lon больше, чем 0 , можно указать начальный ток, протекающий в тиристоре. это обычно устанавливается на 0 , чтобы начать моделирование с заблокированным тиристором. По умолчанию 0 .

Вы можете указать значение Начальный ток Ic , соответствующее конкретное состояние цепи. В этом случае все состояния линейной цепи должны быть установлены соответственно. Инициализация всех состояний силового электронного преобразователя — сложная задача. Поэтому этот вариант полезен только с простыми схемами.

Сопротивление демпфера Rs

Сопротивление демпфера в Ом (Ом). По умолчанию 500 . Установить Сопротивление демпфера Rs параметр до inf для устранения демпфер от модели.

Емкость демпфера Cs

Емкость демпфера в фарадах (F). По умолчанию: 250e-9 . Установить Демпферная емкость Cs Параметр до 0 для устранения демпфер или к инф , чтобы получить резистивный демпфер.

Показать порт измерения

Если выбрано, добавьте выход Simulink ^® к блоку, возвращающему ток и напряжение тиристора.По умолчанию выбрано.

Ток фиксации Il

Ток фиксации детализированной модели тиристора в амперах (A). По умолчанию 0,1 . Этот параметр специфичен для детального тиристора. блоки.

Время выключения Tq

Время выключения Tq подробной модели тиристора в секундах (с). По умолчанию 100e – 6 . Этот параметр специфичен для детального тиристора. блоки.

Входы и выходы

g

Сигнал Simulink для управления затвором тиристора.

m

Выход Simulink блока — это вектор, содержащий два сигнала. Вы можете демультиплексировать эти сигналы с помощью блока Bus Selector, предоставленного в библиотеке Simulink.

Сигнал	Определение	Ед.	Напряжение тиристора	В

Допущения и ограничения

Блок тиристоров реализует макромодель реального тиристора.Не принимает во внимание учитывать либо геометрию устройства, либо сложные физические процессы, моделирующие поведение устройства [1, 2]. Напряжение прямого переключения и критическое значение производной от повторно приложенное анодно-катодное напряжение не учитывается в модели.

В зависимости от значения индуктивности Lon, тиристорный блок моделируется либо как источник тока (Lon> 0) или в виде схемы с переменной топологией (Lon = 0). Блок тиристоров нельзя подключать последовательно с катушкой индуктивности, источником тока или разомкнутой цепью, если только это не демпферная цепь используется.

Индуктивность Lon принудительно устанавливается на 0, если вы выбираете дискретизацию своей схемы.

Примеры

В power_thyristor Например, одноимпульсный тиристорный выпрямитель используется для питания нагрузки RL. Импульсы затвора получается от генератора импульсов, синхронизированного по напряжению источника. Следующие параметры: используемый:

Блок :
Рон
0.001 Ом
Lon
0 H
Vf
6
3
09
3
Rs
20 Ом
Cs
4e-6 F
Угол импульса зажигания регулируется напряжением 942 источник.Запустить моделирование и наблюдение за током нагрузки и напряжением нагрузки, а также за током тиристора и Напряжение.
Ссылки
[1] Раджагопалан В., Компьютерный анализ мощности Electronic Systems , Marcel Dekker, Inc., New York, 1987.
[2] Mohan, N., T.M. Унделанд и В. Роббинс, Пауэр Электроника: преобразователи, приложения и дизайн , John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1995.
Представлен до R2006a
Что такое тиристор статической индукции (SITH)? Структура, работа и применение SITH
Определение : S tatic I nduction Th yristor, обычно сокращенно SITH — это самоуправляемое устройство, подобное запирающему тиристору.SITH имеет три вывода: катод, анод и затвор.
Он был разработан в 1960 году японским инженером и коммерчески внедрен в 1988 году. Коммерческое использование SITH продвигалось японскими университетами и промышленными предприятиями.
Ключевой особенностью тиристора статической индукции является то, что он позволяет проводить большой ток при низком значении прямого напряжения, а также быстро отключается. На рисунке ниже представлено символическое представление SITH:
.
Введение
SITH — это полупроводниковое устройство, которое является частью семейства устройств статической индукции и известно как нормально включенное устройство.Мы знаем, что тиристор — это биполярное устройство с 4 слоями и 3 выводами, которое обеспечивает однонаправленный поток тока. Он предназначен для проведения во включенном состоянии и блокировки тока в выключенном состоянии.
Тиристор — это не полностью управляемое устройство, а скорее полууправляемое устройство. Это сказано, потому что оно включается подачей импульса затвора, но для его отключения необходимо прекратить основной ток питания, поскольку даже после удаления импульса затвора устройство продолжает проводить. Таким образом, чтобы преодолеть это, GTO i.Т.е. введен тиристор, отключающий затвор. GTO — это тот, который использует отрицательный импульс затвора для выключения устройства.
Быстрое сравнение GTO и тиристора со статической индукцией
Тиристор статической индукции является усовершенствованием GTO, он работает так же, как GTO, однако есть некоторые факторы, которые отличают тиристор статической индукции от тиристора отключения затвора. Коэффициенты следующие:
SITH — это устройство с нормальной конфигурацией.
Он легко отключается, т. Е. Имеет более низкий коэффициент усиления по току выключения, обычно от 1 до 3 .
SITH демонстрируют более высокое значение падения проводимости.
Обладает более высокой частотой переключения.
Скорость изменения напряжения и тока во времени высока.
Он предлагает большую безопасную рабочую зону.
Структура
Мы знаем, что тиристор представляет собой 4-слойное устройство, имеющее слои PNPN, и, поскольку SITH принадлежит к этому семейству, следовательно, это диод ap ⁺ nn ⁺, в котором электроды затвора конфигурации p ⁺ скрыты в n слое. .
Структурное представление SITH почти похоже на транзистор статической индукции, в то время как небольшая вариация в SITH заключается в том, что на анодной стороне существует слой p ⁺. Наряду с этим, аналогично GTO, в анодном слое p ⁺ рассеиваются пальцы n ⁺.
Работа тиристора статической индукции
Тиристор статической индукции считается нормально включенным устройством. При наличии нулевого напряжения между затвором и катодом устройство находится во включенном состоянии.Однако характеристики в открытом состоянии улучшаются при небольшом положительном напряжении на затворе. При этом для выключения прибора обязательно требуется обратное напряжение затвора.
Давайте теперь приступим к пониманию процессов включения и выключения SITH по отдельности .
Механизм включения : Рассмотрим упрощенную структуру SITH, показанную ниже для объяснения процесса включения устройства:
В состоянии прямого смещения анода, независимо от напряжения 0 на выводе катода затвора, устройство действует как диод.В основном, когда к катоду прикладывается положительное напряжение, это приводит к прямому смещению p ⁺ n-перехода, что приводит к протеканию тока нагрузки I _a от анода к катоду.
Следовательно, говорят, что SITH — это нормально включенное устройство.
Механизм выключения : Теперь рассмотрим структуру SITH, представленную ниже, чтобы понять процесс выключения устройства:
В состоянии прямого смещения анода, когда вывод затвора смещен в обратном направлении относительно катода, это вызовет образование обедненного слоя на переходе p ⁺ n.Из-за этого обедненного слоя анодный ток теперь перестает течь от анода и катода. При изменении величины отрицательного потенциала на выводе затвора можно также изменять величину анодного тока, протекающего через устройство.
В состоянии обратного смещения тиристора статической индукции, т.е. когда катод сделан положительным по отношению к аноду, тогда протекает обратный ток от катода к аноду. Это происходит из-за потока электронов от смешанного на аноде слоя n ⁺ к n-слою вдоль сетки p ⁺, достигая катода после прохождения, наконец, области n ⁺.Это соответствует отсутствию возможности обратной блокировки тиристора статической индукции.
Приложения
В основном они используются в преобразователях HVDC, а также в индукционном нагреве и высокочастотном преобразовании энергии, в ускорителях энергии и инверторах источника тока.
Тиристорные устройства защиты от перенапряжения (TSPD) Интернет-магазин
Дополнительная информация о силовых тиристорах …
Что такое силовой тиристор?
Тиристор или кремниевый выпрямитель (SCR) — это твердотельный компонент, который используется для переключения и управления потоком электрического тока.Из-за прочности тиристоров они часто используются в приложениях с большими токами. Тиристоры начнут проводить ток, когда они получат определенное напряжение на своем выводе затвора, и продолжат проводить ток даже после того, как это напряжение будет снято с вывода затвора. Поэтому тиристоры используются в качестве регуляторов тока благодаря этим характеристикам, а также широкому диапазону номинальной мощности.
Типы силовых тиристоров
Существует много различных типов силовых тиристоров.В Future Electronics мы предлагаем многие из наиболее распространенных типов, которые классифицируются по напряжению в открытом состоянии, напряжению в выключенном состоянии, току в рабочем состоянии, току в выключенном состоянии, максимальному току срабатывания затвора, типу упаковки и максимальному среднеквадратичному току в открытом состоянии. Параметрические фильтры на нашем веб-сайте могут помочь уточнить результаты поиска в зависимости от требуемых характеристик.
Наиболее распространенные значения для напряжения в открытом состоянии — 1,55 В и 1,6 В. Мы также предлагаем силовые тиристоры с напряжением в открытом состоянии до 1,75 кВ. Напряжение в закрытом состоянии может находиться в диапазоне от 30 В до 2200 В, при этом 600 В является наиболее распространенным значением.
Силовые тиристоры от Future Electronics
Future Electronics предлагает широкий выбор тиристоров полной мощности от нескольких производителей при поиске тиристоров большой мощности для тиристорной схемы симистора или для любых схем или приложений, в которых может потребоваться силовой тиристор. Просто выберите один из технических атрибутов силового тиристора ниже, и результаты поиска будут быстро сужены в соответствии с потребностями вашего конкретного применения силового тиристора.
Если у вас есть предпочтительный бренд, мы работаем с несколькими.Вы можете легко уточнить результаты поиска мощных тиристоров, щелкнув нужную марку мощных тиристоров ниже в нашем списке производителей.
Приложения для силовых тиристоров:
Силовые тиристоры используются в приложениях, где присутствуют высокие напряжения и токи. Обычно они используются для управления переменным током. Силовые тиристоры также могут использоваться в качестве элементов управления для фазных регуляторов.
Выбор правильного силового тиристора:
Если вы ищете подходящие силовые тиристоры, с FutureElectronics.com, вы можете фильтровать результаты по различным атрибутам: по напряжению в открытом состоянии (800 мВ, 1,55 В, 1,6 В), напряжению в закрытом состоянии (30 В, 400 В, 600 В, 800 В,…) и максимальному значению. Ток срабатывания затвора (от 1 мкА до 150 А), и это лишь некоторые из них.
Вы сможете найти подходящие высокомощные тиристоры для ваших тиристорных схем симистора или для приложений, требующих силовых тиристорных схем.
Силовые тиристоры в упаковке, готовой к производству, или количество для НИОКР
Если количество силовых тиристоров, которое вам требуется, меньше, чем полная катушка, мы предлагаем покупателям многие из наших силовых тиристоров в ламповых или отдельных количествах, которые помогут вам избежать ненужный излишек.
Кроме того, Future Electronics предлагает клиентам уникальную программу таможенных складских запасов, которая предназначена для устранения потенциальных проблем, которые могут возникнуть из-за непредсказуемых поставок продуктов, содержащих необработанные металлы, и продуктов с длительным или нестабильным сроком поставки.

Тиристор

Описание

Допущения и ограничения

Примеры

Тиристор — Викизнание… Это Вам НЕ Википедия!

Принцип действия тиристора[править]

Разновидности тиристоров[править]

Тиристор. Семистор. Силовые компоненты копиров.

Тиристор назначение и принцип работы.

Классификация

Принцип работы

Общие параметры тиристоров

Заключение

Существует несколько решающих характеристик тиристора

Разновидности тиристоров

Где применяются тиристоры

Конструкция и принцип действия

Цепь постоянного тока

Цепь переменного тока

Управление тиристорами

Тиристорные светодиоды

Классификация

Принцип работы

Общие параметры тиристоров

Заключение

О тиристорах простым языком | ЭТМ для профессионалов

Определение

Принцип работы

Основные характеристики

Разновидности тиристоров

Рабочий, VI-характеристики, типы, применение, преимущества и недостатки

Знакомство с тиристором

Как работает тиристор

Двухтранзисторная аналогия тиристора

Напряжение-ампер (VI) Характеристики тиристора

Тиристоры в прямом смещенном состоянии

Тиристоры в обратном смещенном состоянии

Резюме

Режимы работы тиристора

Прямая блокировка

Блокировка обратного хода

Прямая проводимость

Типы тиристоров

Применения тиристора

Преимущества тиристора

Недостатки тиристора

Основы тиристора — Inst Tools

Тиристор — обзор | Темы ScienceDirect

8.4.4 Тиристоры

Разница между диодом и тиристором (со сравнительной таблицей)

Содержание: диод против тиристора

Сравнительная таблица

Определение диода

Определение тиристора

Ключевые различия между диодом и тиристором

Заключение

Реализуйте модель тиристора — Simulink

Библиотека

Описание

Параметры

Модель тиристора и подробная модель тиристора

Входы и выходы

Допущения и ограничения

Примеры

6

3

3

Ссылки

Что такое тиристор статической индукции (SITH)? Структура, работа и применение SITH

Введение

Структура

Работа тиристора статической индукции

Приложения

Тиристорные устройства защиты от перенапряжения (TSPD) Интернет-магазин

Дополнительная информация о силовых тиристорах …

Читайте также

Что делать, если грудничок не спит днем: советы по налаживанию режима сна

Антигистаминные препараты для новорожденных: лечение и профилактика аллергии у грудничков

Методика «Цветоник» М. Лазарева для музыкального развития детей

Добавить комментарий Отменить ответ