Тиристор це напівпровідниковий прилад, призначений для роботи в якості ключа. Він має три електрода і структуру p-n-p-n з чотирьох шарів напівпровідника. Електроди іменуються як анод, катод і керуючий електрод. Структура p-n-p-n функціонально аналогічна нелінійного резистору, який здатний приймати два стани:

• з дуже великим опором, вимкнений;
• з дуже малим опором, включене.

види

На включеному тиристори зберігається напруга близько одного або декількох Вольт, яке незначно збільшується зі зростанням сили струму, що протікає через нього. Залежно від виду струму і напруги, прикладеного до електричного кола з тиристором, в ній використовується одна з трьох сучасних різновидів цих напівпровідникових приладів. на постійному струмі працюють:

• включаються тріністори;
• три різновиди замикаються тиристорів, іменованих як

На змінному і постійному струмі працюють сімістори. Всі ці тиристори містять керуючий електрод і два інших електрода, через які тёчёт струм навантаження. Для тринисторов і замикаються тиристорів це анод і катод, для сімісторов найменування цих електродів обумовлено правильністю визначення якостей керівника сигналу, що подається на керуючий електрод.

Наявність в тиристорі структури p-n-p-n дозволяє розділити її умовно на дві області, кожна з яких є біполярним транзистором відповідної провідності. Таким чином, ці взаємопов'язані транзистори є еквівалентом тиристора, що має вигляд схеми на зображенні зліва. Першими на ринку з'явилися тріністори.

Властивості і характеристики

По суті це аналог самоблокується реле з одним нормально розімкненим контактом, роль якого виконує напівпровідникова структура, розташована між анодом і катодом. Відмінність від реле полягає в тому, що для цього напівпровідникового приладу може бути застосовано кілька способів включення і виключення. Всі ці способи пояснюються транзисторним еквівалентом тринистора.

Два еквівалентних транзистора охоплені позитивним зворотним зв'язком. Вона багато разів підсилює будь-які зміни струму в їх напівпровідникових переходах. Тому існує кілька видів впливу на електроди тринистора для його включення і виключення. Перші два способи дозволяють виконати включення по аноду.

• Якщо напруга на аноді збільшувати, при його певному значенні почнуть позначатися ефекти починається пробою напівпровідникових структур транзисторів. З'явився початковий струм лавиноподібно посилиться позитивним зворотним зв'язком і обидва транзистора включаться.
• При досить швидкому збільшенні напруги на аноді відбувається заряд міжелектродних ємностей, які присутні в будь-яких електронних компонентах. При цьому в електродах з'являються зарядні струми цих ємностей, які підхоплює позитивна зворотній зв'язок і все закінчується включенням тринистора.

Якщо перераховані вище зміни напруги відсутні, включення зазвичай відбувається струмом бази еквівалентного n-p-n транзистора. Вимкнути тринистор можна одним із двох способів, які також стають зрозумілі через взаємодію еквівалентних транзисторів. Позитивний зворотний зв'язок в них діє, починаючи з деяких величин струмів, що протікають в структурі p-n-p-n. Якщо величину струму зробити менше цих величин, позитивний зворотний зв'язок спрацює на швидке зникнення струмів.

Інший спосіб виключення використовує переривання позитивного зворотного зв'язку імпульсом напруги, який змінює полярність на анод і катод. При такому впливі напрямки струмів між електродами змінюється на протилежні і тринистор вимикається. Оскільки для напівпровідникових матеріалів характерне явище фотоефекту, існують фото- та Оптотиристори, у яких включення може бути обумовлено освітленням або приймального віконця, або світлодіодом в корпусі цього напівпровідникового приладу.

Існують ще й так звані діністори (некеровані тиристори). У цих напівпровідникових приладах немає керуючого електрода конструктивно. За своєю суттю це тринистор з одним відсутнім висновком. Тому їх стан залежить тільки від напруги анода і катода і вони не можуть включитися керуючим сигналом. В іншому процеси в них аналогічні звичайним тріністоров. Те саме можна сказати і до сімісторов, які по суті є двома тріністорамі з'єднаними паралельно. Тому вони застосовуються для управління змінним струмом без додаткових діодів.

замикаються тиристори

Якщо певним чином виготовити області структури p-n-p-n поблизу баз еквівалентних транзисторів можна досягти повної керованості тиристором з боку керуючого електрода. Така конструкція структури p-n-p-n показана на зображенні зліва. Вмикати і вимикати такий тиристор можна відповідними сигналами в будь-який момент часу подаючи їх на керуючий електрод. Інші способи включення, що застосовуються до тріністоров, для замикаються тиристорів так само годяться.

Однак ці способи не застосовуються до таких напівпровідникових приладів. Вони навпаки виключаються тими чи іншими схемотехническими рішеннями. Метою є отримання надійного включення і виключення тільки по керуючому електроду. Це необхідно для використання таких тиристорів в потужних інверторах підвищеної частоти. GTO працюють на частотах до 300 Герц, а IGCT здатні на значно більш високі частоти, що досягають 2 кГц. Номінальні значення струмів можуть бути кілька тисяч ампер, а напруга - кілька кіловольт.

Порівняння різних тиристорів приведено в таблиці нижче.

різновид тиристора	переваги	недоліки	де використовується
тринистор	Мінімальна напруга у включеному стані при максимально великих токах і перевантаженнях. Найбільш надійний з усіх. Хороша масштабованість схем шляхом спільної роботи декількох тріністорв з'єднуються або паралельно, або послідовно	Відсутня можливість довільного керованого відключення тільки керуючим електродом. Найбільш низькі робочі частоти.	Електроприводи, джерела електроживлення живлення великої потужності; зварювальні інвертори; управління потужними нагрівачами; статичні компенсатори; комутатори в ланцюгах з змінним струмом
GTO	Можливість довільного керованого вимикання. Відносно висока здатність до перевантажень по струму. Здатність надійно працювати при послідовному з'єднанні. Робоча частота до 300 Гц, напруга до 4000 В.	Значно напруга у включеному стані при максимально великих токах і перевантаженнях і відповідні їм втрати, в тому числі і в системах управління. Складна схемотехніка побудови системи в цілому. Великі динамічні потер.
IGCT	Можливість довільного керованого вимикання. Відносно висока здатність до перевантажень по струму. Відносно мала напруга у включеному стані при максимально великих токах і перевантаженнях. Робоча частота - до 2000 Гц. Просте управління. Здатність надійно працювати при послідовному з'єднанні.	Найбільш дорогі з усіх тиристорів	електроприводи; статичні компенсатори реактивної потужності; джерела електроживлення живлення великої потужності, індукційні нагрівачі

Тиристори виготовляються для широкого діапазону струмів і напруг. Конструкція їх визначається розмірами структури p-n-p-n і необхідністю отримання надійного відведення тепла від неї. Сучасні тиристори, а також їх позначення на електричних схемах показані на зображеннях нижче.

8 січня 2013 о 19:23

Тиристори для чайників

• Електроніка для початківців

Добрий вечір Хабре. Поговоримо про такому приладі, як тиристор. Тиристор - це напівпровідниковий прилад з двома стійкими станами, що має три або більше взаємодіючих випрямляють переходу. За функціональністю їх можна співвіднести до електронних ключів. Але є в тиристорі одна особливість, він не може перейти в закритий стан на відміну від звичайного ключа. Тому зазвичай його можна знайти під назвою - в повному обсязі керований ключ.

На малюнку представлений звичайний вид тиристора. Складається він з чотирьох чергуються типів електро-провідності областей напівпровідника і має три висновки: анод, катод і керуючого електрод.
Анод - це контакт із зовнішнім p-шаром, катод - із зовнішнім n-шаром.
Освіжити пам'ять про p-n переході можна.

Класифікація

Залежно від кількості висновків можна вивести класифікацію тиристорів. По суті все дуже просто: тиристор з двома висновками називається діністоров (відповідно має тільки анод і катод). Тиристор з трьома і чотирма висновками, називаються тріодний або тетроднимі. Також бувають тиристори і з великою кількістю чергуються напівпровідникових областей. Одним з найцікавіших є симетричний тиристор (симистор), який включається при будь полярності напруги.

Принцип роботи

Зазвичай тиристор представляють у вигляді двох транзисторів, пов'язаних між собою, кожен з яких працює в активному режимі.

У зв'язку з таким малюнком можна назвати крайні області - еміттерними, а центральний перехід - колекторним.
Щоб розібратися як працює тиристор варто поглянути на вольт-амперну характеристику.


До анода тиристора подали невелике позитивне напруга. Емітерний переходи включені в прямому напрямку, а колекторний у зворотному. (По суті всю напругу будемо на ньому). Ділянка від нуля до одиниці на вольт-амперної характеристики буде приблизно аналогічний зворотної гілки характеристики діода. Цей режим можна назвати - режимом закритого стану тиристора.
При збільшенні анодної напруги відбувається відбувається інжекція основних носіїв в області баз, тим самим відбувається накопичення електронів і дірок, що рівносильно різниці потенціалів на колекторному переході. Зі збільшенням струму через тиристор напруга на колекторному переході почне зменшуватися. І коли воно зменшиться до певного значення, Наш тиристор перейде в стан негативного диференціального опору (на малюнку ділянку 1-2).
Після цього всі три переходи змістяться в прямому напрямку тим самим перевівши тиристор у відкритий стан (на малюнку ділянку 2-3).
У відкритому стані тиристор перебуватиме до тих пір, поки колекторний перехід буде зміщений в прямому напрямку. Якщо ж струм тиристора зменшити, то в результаті рекомбінації зменшиться кількість нерівноважних носіїв в базових областях і колекторний перехід виявиться зміщений у зворотному напрямку і тиристор перейде в закритий стан.
При зворотному включенні тиристора вольт-амперна характеристика буде аналогічною як і у двох послідовно включених діодів. Зворотна напруга буде обмежуватися в цьому випадку напругою пробою.

Загальні параметри тиристорів

1. напруга включення - це мінімальне анодна напруга, при якому тиристор переходить у включений стан.
2. пряме напруга - це пряме падіння напруги при максимальному струмі анода.
3. Зворотна напруга - це максимально допустима напруга на тиристорі в закритому стані.
4. Максимально допустимий прямий струм - це максимальний струм у відкритому стані.
5. зворотний струм - струм при максимальній зворотній напрузі.
6. Максимальний струм управління електрода
7. Час затримки включення / вимикання
8. Максимально допустима розсіює потужність

висновок

Таким чином, в тиристорі існує позитивний зворотний зв'язок по току - збільшення струму через один емітерний перехід призводить до збільшення струму через інший емітерний перехід.
Тиристор - в повному обсязі керуючий ключ. Тобто перейшовши у відкритий стан, він залишається в ньому навіть якщо припиняти подавати сигнал на керуючий перехід, якщо подається струм вище деякої величини, тобто струм утримання.

Принцип дії тиристора

тиристор є силовим електронним повному обсязі керованим ключем. Тому іноді в технічній літературі його називають одноопераційних тиристором, який може сигналом управління переводитися тільки в провідний стан, т. Е. Включатися. Для його виключення (при роботі на постійному струмі) необхідно вживати спеціальних заходів, що забезпечують спадання прямого струму до нуля.

Тиристорний ключ може проводити струм лише в одному напрямку, а в закритому стані здатний витримати як пряме, так і зворотне напруга.

Тиристор має чотиришарову p-n-p-n-структуру з трьома висновками: анод (A), катод (C) і керуючий електрод (G), що відображено на рис. 1

Мал. 1. Звичайний тиристор: a) - умовно-графічне позначення; б) - вольтамперная характеристика.

На рис. 1, b представлено сімейство вихідних статичних ВАХ при різних значеннях струму управління iG. Граничне пряме напруга, яке витримується тиристором без його включення, має максимальні значення при iG \u003d 0. При збільшенні струму iG пряме напруга, витримується тиристором, знижується. Включеному стану тиристора відповідає гілка II, виключеного - гілка I, процесу включення - гілка III. Утримує струм або струм утримання дорівнює мінімально допустимому значенню прямого струму iA, при якому тиристор залишається в провідному стані. Цьому значенню також відповідає мінімально можливе значення прямого падіння напруги на включеному тиристори.

Гілка IV являє собою залежність струму витоку від зворотного напруги. При перевищенні зворотною напругою значення UBO починається різке зростання зворотного струму, пов'язане з пробоєм тиристора. Характер пробою може відповідати незворотного процесу або процесу лавинного пробою, властивого роботі напівпровідникового стабілітрона.

Тиристори є найбільш потужними електронними ключами, здатними коммутировать ланцюга з напругою до 5 кВ і струмами до 5 кА при частоті не більше 1 кГц.

Конструктивне виконання тиристорів наведено на рис. 2.

Мал. 2. Конструкція корпусів тиристорів: а) - таблеточна; б) - штирьова

Тиристор в ланцюзі постійного струму

Включення звичайного тиристора здійснюється подачею імпульсу струму в ланцюг управління позитивної, щодо катода, полярності.На тривалість перехідного процесу при включенні значний вплив мають характер навантаження (активний, індуктивний і ін.), Амплітуда і швидкість наростання імпульсу струму управління iG, температура напівпровідникової структури тиристора, прикладена напруга і струм навантаження. У ланцюзі, що містить тиристор, не повинно виникати неприпустимих значень швидкості наростання прямого напруги duAC / dt, при яких може відбутися мимовільне включення тиристора при відсутності сигналу керування iG і швидкості наростання струму diA / dt. У той же час крутизна сигналу управління повинна бути високою.

Серед способів виключення тиристорів прийнято розрізняти природне вимикання (або природну комутацію) і примусове (або штучну комутацію). Природна комутація відбувається при роботі тиристорів в ланцюгах змінного струму в момент спадання струму до нуля.

Способи примусової комутації вельми різноманітні. Найбільш характерні з них наступні: підключення попередньо зарядженого конденсатора З ключем S (рис 3, а); підключення LC-ланцюга з попередньо зарядженим конденсатором CK (рис 3 б); використання коливального характеру перехідного процесу в ланцюзі навантаження (рис 3, в).

Мал. 3. Способи штучної комутації тиристорів: а) - за допомогою зарядженого конденсатора С; б) - за допомогою коливального розряду LC-контура; в) - за рахунок коливального характеру навантаження

При комутації за схемою на рис. 3, а підключення коммутирующего конденсатора зі зворотним полярністю, наприклад іншим допоміжним тиристором, викличе його розряд на проводить основний тиристор. Так як розрядний струм конденсатора спрямований зустрічно прямому струму тиристора, останній знижується до нуля і тиристор вимикається.

У схемі на рис. 3, б підключення LC-контура викликає коливальний розряд коммутирующего конденсатора Ск. При цьому на початку розрядний струм протікає через тиристор зустрічно його прямому струму, коли вони стають рівними, тиристор вимикається. Далі струм LC-контура переходить з тиристора VS в діод VD. Поки через діод VD протікає струм контуру, до тиристору VS буде докладено зворотна напруга, рівне падінню напруги на відкритому діоді.

У схемі на рис. 3, в включення тиристора VS на комплексну RLC-навантаження викличе перехідний процес. при визначених параметрах навантаження цей процес може мати коливальний характер зі зміною полярності струму навантаження iн. У цьому випадку після виключення тиристора VS відбувається включення діода VD, який починає проводити струм протилежної полярності. Іноді цей спосіб комутації називається квазіестественним, так як він пов'язаний зі зміною полярності струму навантаження.

Тиристор в колі змінного струму

При включенні тиристора в ланцюг змінного струму можливе здійснення наступних операцій:

Включення і відключення електричного кола з активною і активно-реактивним навантаженням;

зміна середнього і чинного значень струму через навантаження за рахунок того, що є можливість регулювати момент подачі сигналу управління.

Так як тиристорний ключ здатний проводити електричний струм тільки в одному напрямку, то для використання тиристорів на змінному струмі застосовується їх зустрічно-паралельне включення (рис. 4, а).

Мал. 4. Зустрічно-паралельне включення тиристорів (а) і форма струму при активному навантаженні (б)

Середнє і варіюються за рахунок зміни моменту подачі на тиристори VS1 і VS2 відкривають сигналів, тобто за рахунок зміни кута і (рис. 4, б). Значення цього кута для тиристорів VS1 і VS2 при регулюванні змінюється одночасно за допомогою системи управління. Кут називається кутом управління або кутом відмикання тиристора.

Найбільш широке застосування в силових електронних апаратах отримали фазовий (рис. 4, а, б) і широтно-імпульсна управління тиристорами (Рис. 4, в).

Мал. 5. Вид напруги на навантаженні при: а) - фазовому управлінні тиристором; б) - фазовому управлінні тиристором з примусовою комутацією; в) - широтно-імпульсному управлінні тиристором

При фазовому методі управління тиристором з примусовою комутацією регулювання струму навантаження можливо як за рахунок зміни кута? , Так і кута? . Штучна комутація здійснюється за допомогою спеціальних вузлів або при використанні повністю керованих (замикаються) тиристорів.

При широтно-імпульсному управлінні (широтно-імпульсної модуляції - ШІМ)протягом часу Тоткр на тиристори поданий керуючий сигнал, вони відкриті і до навантаження прикладена напруга Uн. Протягом часу Тзакр керуючий сигнал відсутній і тиристори знаходяться в непроводящем стані. Чинне значення струму в навантаженні

де Iн.м. - струм навантаження при Тзакр \u003d 0.

Крива струму в навантаженні при фазовому управлінні тиристорами несинусоїдальний, що викликає спотворення форми напруги мережі живлення і порушення в роботі споживачів, чутливих до високочастотним перешкод - виникає так звана електромагнітна несумісність.

замикаються тиристори

Тиристори є найбільш потужними електронними ключами, використовуваними для комутації високовольтних і потужнострумових (сильнострумових) ланцюгів. Однак вони мають істотний недолік - неповну керованість, яка проявляється в тому, що для їх виключення необхідно створити умови зниження прямого струму до нуля. Це в багатьох випадках обмежує і ускладнює використання тиристорів.

Для усунення цього недоліку розроблені тиристори, замикаються сигналом по керуючому електроду G. Такі тиристори називають замикаються (GTO - Gate turn-off thyristor) або двухопераціоннимі.

замикаються тиристори (ЗТ) мають чотиришарову р-п-р-п структуру, Але в той же час мають ряд істотних конструктивних особливостей, які надають їм принципово відмінне від традиційних тиристорів - властивість повної керованості. Статична ВАХ замикаються тиристорів в прямому напрямку ідентична ВАХ звичайних тиристорів. Однак блокувати великі зворотні напруги тиристор, що замикається зазвичай не здатний і часто з'єднується зі зустрічно-паралельно включеним діодом. Крім того, для замикаються тиристорів характерні значні падіння прямої напруги. Для виключення замикається тиристора необхідно подати в ланцюг керуючого електрода потужний імпульс негативного струму (приблизно 1: 5 по відношенню до значення прямого вимикати струму), але короткою тривалістю (10-100 мкс).

Замикаються тиристори також мають більш низькі значення граничних напруг і струмів (приблизно на 20-30%) у порівнянні зі звичайними тиристорами.

Основні типи тиристорів

Крім замикаються тиристорів розроблена широка гама тиристорів різних типів, Що відрізняються швидкодією, процесами управління, напрямком струмів в провідному стані і т.д. Серед них слід відзначити такі типи:

тиристор-діод, який еквівалентний тиристору зі зустрічно-паралельно включеним діодом (рис. 6.12, a);

діодний тиристор (динистор), Що переходить в провідний стан при перевищенні певного рівня напруги, прикладеного між А і С (рис. 6, b);

тиристор, що замикається(Рис. 6.12, c);

симетричний тиристор або симистор, Який еквівалентний двом зустрічно-паралельно включеним тиристорам (рис. 6.12, d);

швидкодіючий інверторний тиристор (Час вимкнення 5-50 мкс);

тиристор з польовим управлінням по керуючому електроду, Наприклад, на основі комбінації МОП-транзистора з тиристором;

оптотиристор, керований світловим потоком.

Мал. 6. Умовно-графічне позначення тиристорів: a) - тиристор-діод; b) - доданий тиристор (динистор); c) - тиристор, що замикається; d) - симистор

захист тиристорів

Тиристори є приладами, критичними до швидкостей наростання прямого струму diA / dt і прямого напруги duAC / dt. Тиристорам, як і діодів, притаманне явище протікання зворотного струму відновлення, різке спадання якого до нуля посилює можливість виникнення перенапруг з високим значенням duAC / dt. Такі перенапруги є наслідком різкого припинення струму в індуктивних елементах схеми, включаючи монтажу. Тому для захисту тиристорів зазвичай використовують різні схеми ЦФТП, які в динамічних режимах здійснюють захист від неприпустимих значень diA / dt і duAC / dt.

У більшості випадків внутрішнє індуктивне опір джерел напруги, що входять в ланцюг включеного тиристора, виявляється достатнім, щоб не вводити додаткову індуктивність LS. Тому на практиці частіше виникає необхідність в ЦФТП, що знижують рівень і швидкість перенапруг при відключенні (рис. 7).

Мал. 7. Типова схема захисту тиристора

Для цієї мети зазвичай використовують RC-ланцюги, що підключаються паралельно тиристору. Існують різні схемотехнічні модифікації RC-ланцюгів і методики розрахунку їх параметрів для різних умов використання тиристорів.

Для замикаються тиристорів застосовуються ланцюги формування траєкторії перемикання, аналогічних по схемотехніці ЦФТП транзисторів.

Тиристор - це напівпровідниковий ключ, конструкція якого є чотири шари. Вони мають здатність переходити з одного стану в інший - із закритого у відкрите і навпаки.

Інформація, представлена \u200b\u200bв даній статті, допоможе дати вичерпну відповідь на питання про цей апарат.

Принцип функціонування тиристора

У спеціалізованій літературі цей прилад також носить назву одноопераційних тиристора. Це назва обумовлена \u200b\u200bтим, що пристрій є не повністю керованим. Іншими словами, при отриманні сигналу від керуючого об'єкта він може тільки перейти в режим включеного стану. Для того щоб вимкнути прилад, людині доведеться скористатися додатковими функціями, які і приведуть до падіння рівня напруги до нульової позначки.

Робота цього приладу грунтується на використанні силового електричного поля. Для його перемикання з одного стану в інший застосовується технологія управління, передає певні сигнали. При цьому струм по тиристору може рухатися тільки в одному напрямку. У вимкненому стані цей прилад має здатність витримувати як прямий, так і зворотна напруга.

Способи включення і виключення тиристора

Перехід в робочий стан стандартного цього типу апарату здійснює шляхом повчання імпульсу токового напруги в певній полярності. На швидкість включення і на те, як він згодом буде працювати, впливають такі чинники:

вимкнення тиристора може бути здійснено деякими способами:

1. Природне вимикання. У технічній літературі також зустрічається таке поняття, як природна комутація - воно аналогічно природному виключення.
2. Примусове виключення (примусова комутація).

Природне вимикання цього апарату здійснюється в процесі його функціонування в ланцюгах з змінним струмом, коли відбувається зниження рівня струму до нульової позначки.

Примусове виключення включає в себе велика кількість найрізноманітніших способів. Найпоширенішим з них є наступний метод.

Конденсатор, що позначається латинською літерою C, з'єднується з ключем. Він повинен позначатися маркеровке S. При цьому конденсатор перед замиканням повинен бути заряджений.

Основні типи тиристорів

В даний час існує чимала кількість тиристорів, які розрізняються між собою своїми технічними характеристиками - швидкістю функціонування, способами і процесами управління, напрямками струму при знаходженні в провідному стані і ін.

Найбільш поширені типи

1. Тиристор-діод. Такий прилад аналогічний пристрою, який має зустрічно-паралельний діод у включеному режимі.
2. Доданий тиристор. Інша назва - динистор. Відмінною характеристикою цього пристрою є те, що перехід в який проводить режим здійснюється в момент, коли рівень струму перевищено.
3. Тиристор, що замикається.
4. Симетричний. Він також носить назву симистора. Конструкція цього приладу аналогічна двом пристроям із зустрічно-паралельним діодами при знаходженні в режимі роботи.
5. Швидкодіючий або побутовий. Цей тип пристрою має здатність переходити в неробочий стан за рекордно короткий час - від 5 до 50 мікросекунд.
6. Оптотиристор. Його робота здійснюється за допомогою світлового потоку.
7. Тиристор під польовим управлінням по ведучому електроду.

забезпечення захисту

Тиристори входять до переліку приладів, які критично впливають на зміну швидкості збільшення прямого струму. Як і для діодів, так і для тиристорів характерний процес протікання зворотного струму відновлення. Різка зміна його швидкості і падіння до нульової позначки призводить до підвищеного ризику виникнення перенапруги.

Крім того, перенапруження в конструкції цього приладу може виникати внаслідок повного зникнення напруги в різноманітних складових частинах системи, наприклад, в малих індуктивностях монтажу.

За вищезгаданих причин в переважній більшості випадків для забезпечення надійного захисту цих приладів застосовують різноманітні схеми ЦФТП. Дані схеми при знаходженні в динамічному режимі допомагають захищати пристрій від виникнення неприпустимих значень напруги.

Надійним засобом захисту також є застосування варистора. Це пристрій підключається до місць виведення індуктивного навантаження.

В самому загалом вигляді застосування такого приладу, як тиристор, можна розділити на наступні групи:

обмеження тиристора

При роботі з будь-яким типом цього приладу слід дотримуватися певних правил техніки безпеки, а також пам'ятати про деякі необхідні обмеження.

Наприклад, у випадку з індуктивним навантаженням при функціонуванні такого різновиду приладу, як симистор. У даній ситуації обмеження стосуються швидкості зміни рівня напруги між двома основними елементами - його анодами і робочим струмом. Для обмеження впливу струму і перевантаження застосовується RC-ланцюжок.

Абсолютно будь-тиристор може бути в двох стійких станах - закритий або відкритий

У закритому стані він знаходиться в стані низької провідності і струм майже не йде, у відкритому, навпаки напівпровідник буде знаходиться в стані високої провідності, струм проходить через нього фактично без опору

Можна сказати, що тиристор це електричний силовий керований ключ. Але по суті керуючий сигнал може тільки відкрити напівпровідник. Щоб замкнути його назад, потрібно виконати умови, спрямовані на зниження прямого струму майже до нуля.

Структурно тиристор представляє послідовність чотирьох, шарів p і n типу, що утворюють структуру р-n-р-n і з'єднаних послідовно.

Одна з крайніх областей, на яку підключають позитивний полюс харчування називають анод, Р - типу
Інша, до якої приєднують негативне полюс напруги, називають катод, - n типу
керуючий електрод підключений до внутрішніх шарів.

Для того щоб розібратися з роботою тиристора розглянемо кілька випадків, перший: напруга на керуючий електрод не подається, Тиристор приєднаний за схемою динистора - позитивна напруга надходить на анод, а негативне на катод, дивись малюнок.

В цьому випадку колекторний p-n-перехід тиристора знаходиться в закритому стані, а емітерний - відкритий. Відкриті переходи мають дуже низький опір, тому майже всі напруга, що йде від джерела живлення, докладено до колекторного переходу, через високий опору якого протікає через напівпровідниковий прилад струм має дуже низьке значення.

На графіку ВАХ це стан актуально для ділянки зазначеного цифрою 1 .

При збільшенні рівня напруги, до певного моменту струм тиристора майже не зростає. Але досягаючи умовного критичного рівня - напруга включення U вкл, В динисторе з'являються фактори, при яких в колекторному переході починається різке зростання вільних носіїв заряду, яке майже відразу ж носить лавинний характер. В результаті відбувається зворотній електричний пробій (на представленому малюнку - точка 2). В p-області колекторного переходу з'являється надлишкова зона накопичених позитивних зарядів, в n-області, навпаки відбувається накопичення електронів. Зростання концентрації вільних носіїв заряду призводить до падіння потенційного бар'єру на всіх трьох переходах, через емітерний переходи починається інжекція носіїв заряду. Лавиноподібний характер ще сильніше збільшується, і призводить до перемикання колекторного переходу у відкрите стані. Одночасно збільшується струм по всіх областях напівпровідника, в результаті відбувається падінням напруги між катодом і анодом, показаний на графіку вище відрізком зазначеним цифрою три. У цей момент часу динистор володіє негативним диференціальним опором. на опорі R n росте напруга і напівпровідник перемикається.

Після відкриття колекторного переходу ВАХ динистора стає такою ж, як на прямій ділянці - відрізок №4. Після перемикання напівпровідникового приладу, напруга знижується до рівня одного вольта. Надалі збільшення рівня напруги або зниження опору призведе до збільшення вихідного струму, один в один, як і роботі діода при його прямому включенні. Якщо ж рівень напруга живлення знизити, то високий опір колекторного переходу, практично миттєво відновлюється, динистор закривається, струм різко падає.

напруга включення U вкл, Можна налаштовувати, вносячи в будь-який з проміжних шарів, поруч з до колекторним переходом, неосновні, для нього носії заряду.

З цією метою використовується спеціальний керуючий електрод, Живиться від додаткового джерела, з якого слід керуюча напруга - U упр. Як добре видно з графіка - при зростанні U упр напруга включення знижується.

Основні характеристики тиристорів

U вкл напруга включення - при ньому здійснюється перехід тиристора у відкритий стан
U o6p.max - імпульсна повторюється зворотна напруга при ньому відбувається електричний пробій p-n переходу. Для багатьох тиристорів буде вірно вираз U o6p.max. \u003d U вкл
I max - максимально допустиме значення струму
I ср - середнє значення струму за період U np - пряме падіння напруги при відкритому тиристорі
I o6p.max - зворотний максимальний струм початківець текти при додатку U o6p.max, За рахунок переміщення неосновних носіїв заряду
I удерж ток утримання - значення анодного струму, при якому здійснюється замикання тиристора
P max - максимальна розсіює потужність
t вимк - час відключення необхідне для замикання тиристора

замикаються тиристори - має класичну чотиришарову p-n-p-n структуру, але при цьому має ряд конструктивних особливостей, що дають таку функціональну можливість, Як повна керованість. Завдяки такому впливу від керуючого електрода, замикаються тиристори можуть переходити не тільки у відкритий стан з закритого, але і з відкритого в закрите. Для цього на керуючий електрод надходить напруга, протилежне тому, яке раніше відкриває тиристор. Для замикання тиристора на керуючої електрод слід потужний, але короткий за тривалістю імпульс негативного струму. При застосуванні замикаються тиристорів слід пам'ятати, що їх граничні значення на 30% нижче, ніж у звичайних. У схемотехніці, замикаються тиристори активно застосовуються в ролі електронних ключів в перетворювальної і імпульсної техніки.

На відміну від своїх чотиришарових родичів - тиристорів, вони мають пятислойную структуру.

Завдяки такій структурі напівпровідника вони мають можливість пропускати струм в обох напрямках - як від катода до анода, так і від анода до катода, а на керуючий електрод надходить напруга обох полярностей. Завдяки цій властивості вольт-амперна характеристика симистора має симетричний вид в обох осях координат. Дізнатися про роботу симистора ви можете з видеоурока, по посиланню нижче.

Принцип роботи сімістора

Якщо у стандартного тиристора є анод і катод то електроди симистора так описати не можна т.к кожен уго електрод є і анодом і катодом одночасно. Тому симистор здатний пропускати струм в обох напрямках. Саме тому він відмінно працює в ланцюгах змінного струму.

Дуже простою схемою, яка б пояснила принцип симистора є регулятор сімісторний регулятор потужності.

Після подачі напруги на один з висновків сімістора надходить змінна напруга. На електрод, який є керуючим з діодного моста надходить негативне керуючу напругу. При перевищенні порога включення симистор відмикається і струм надходить в підключене навантаження. У момент часу, коли на вході симистора змінюється полярність напруги він замикається. Потім алгоритм повторюється.

Чим вище рівень керуючого напруги тим швидше спрацьовує симистор і тривалість імпульсу на навантаженні збільшується. При зниженні рівня напруги, що управляє тривалість імпульсів на навантаженні також знижується. На виході сімісторного регулятора напруга буде пилкоподібної форми з регульованою тривалістю імпульсу. Таким чином, регулюючи керуючу напругу ми можемо змінювати яскравість лампочки розжарювання або температуру жала паяльника підключених в якості навантаження.

Отже симистор управляється як негативним так і позитивним напругою. Давайте виділимо його мінуси і плюси.

Плюси: низька вартість, великий термін служби, відсутність контактів і, як наслідок, відсутність іскріння і брязкоту.
Мінуси: досить чутливий до перегріву і його зазвичай монтують на радіаторі. Не працює на високих частотах, так як не встигає переходити з відкритого стану в закрите. Реагує на внешніепомехі, що викликають помилкове спрацьовування.

Слід також згадати про особливості монтажу сімісторов в сучасної електронної техніки.

При малих навантаженнях або якщо в ній протікають короткі імпульсні струми, монтаж сімісторов можна здійснювати без тепловідводної радіатора. У всіх інших випадках - його наявність строго обов'язково.
До теплоотводу тиристор може фіксуватися кріпильних затискачем або гвинтом
Для зниження ймовірності помилкового спрацьовування через шумів, довжина проводів повинна бути мінімальна. Для під'єднання рекомендується використовувати екранований кабель або виту пару.

Або Оптотиристори спеціалізовані напівпровідники, конструктивною особливістю якого є наявність фотоелемента, який є керуючим електродом.

Сучасній і перспективної різновидом симистора являетсяо оптосімістори. Замість керуючого електрода в корпусі є світлодіод і управління відбувається за допомогою зміни напруги харчування на світлодіоді. При попаданні світлового потоку задонной потужності фотоелемент перемикає тиристор у відкрите положення. Самою основною функцією в оптосімістори є те, що між ланцюгом управління і силовий є повна гальванічна розв'язка. Це створює просто відмінний рівень і надійності конструкції.

силові ключі. Одним з головних моментів, що впливають на затребуваність таких схем, є низька потужність, яку здатний розсіяти тиристор в схемах перемикання. У замкненому стані потужність практично не витрачається, т.к ток близький до нульових значень. А у відкритому стані розсіює потужність невелика завдяки низьким значенням напруги

порогові пристрої - в них реалізується головне властивість тиристорів - відкриватися при досягненні напругою потрібного рівня. Це використовується в фазових регуляторах потужності і релаксаційних генераторах

Для переривання і включення-виключення використовуються замикають тиристори. Правда, в даному випадку схемами необхідна певна доробка.

експериментальні пристрої - в них застосовується властивість тиристора володіти негативним опір, перебуваючи в перехідному режимі

Принцип роботи і властивості динистора, схеми на динисторах

Динистор це різновид напівпровідникових діодів що відносяться до класу тиристорів. Динистор складається з чотирьох областей різної провідності і має три p-n переходу. У електроніки він знайшов досить обмежене застосування, ходячи його можна знайти в конструкціях енергозберігаючих ламп під цоколь E14 і E27, де він застосовується в схемах запуску. Крім того він попадається в пускорегулирующих апаратах ламп денного світла.