Силицијумски контролисани исправљач

Силицијумски контролисани исправљач (СЦР)

Силицијумски контролисани исправљач (СЦР), такође познат као тиристор, је електрична компонента велике снаге. Има предности мале величине, високе ефикасности и дугог века трајања. У системима аутоматског управљања, може се користити као покретач велике снаге за контролу уређаја велике снаге са контролама мале снаге. Широко се користи у системима за контролу брзине мотора наизменичне и једносмерне струје, системима за регулацију снаге и серво системима.

Постоје две врсте тиристора: једносмерни тиристор и двосмерни тиристор. Двосмерни тиристор, такође познат као двосмерни тиристор са три терминала, скраћено ТРИАЦ. Двосмерни тиристор је структурно еквивалентан са два једносмерна тиристора повезана обрнуто, а овај тип тиристора има функцију двосмерне проводљивости. Његово стање укључено/искључено је одређено контролним полом Г. Додавање позитивног (или негативног) импулса контролном полу Г може учинити да он спроводи у правцу напред (или уназад). Предност овог уређаја је у томе што је контролно коло једноставно и нема проблема са отпорношћу на обрнути напон, тако да је посебно погодан за употребу као АЦ бесконтактни прекидач.

1 СЦР структура

Користимо једносмерне тиристоре, познате и као обични тиристори. Састоје се од четири слоја полупроводничког материјала, са три ПН споја и три спољне електроде [Слика 2 (а)]: електрода која излази из првог слоја полупроводника типа П назива се анода А, електрода која излази из трећи слој полупроводника типа П назива се контролна електрода Г, а електрода која излази из четвртог слоја полупроводника Н типа назива се катода К. Из електронског симбола тиристора [Сл. 2 (б)], можемо видети да је то једносмерни проводни уређај попут диоде. Кључно је додати контролну електроду Г, што је чини да има потпуно другачије радне карактеристике од диоде.

П1Н1П2Н2 четворослојни три терминални уређај, заснован на силицијумском монокристалу као основном материјалу, почео је са радом 1957. године. Због својих карактеристика сличних вакуум тиристорима, обично се у међународном називу назива силицијумски тиристори, скраћено тиристори Т. Поред тога, јер тиристори су првобитно коришћени у статичком исправљању, познати су и као силицијумски контролисани исправљачки елементи, скраћено као тиристорски СЦР.

У погледу перформанси, силицијумски контролисани исправљач не само да има једноструку проводљивост, већ има и вреднију могућност контроле од компоненти силицијумског исправљача (обично познатих као"мртви силицијум"). Има само два стања: укључено и искључено.

Тиристор може да контролише електромеханичку опрему велике снаге са струјом нивоа милиампера. Ако је ова снага прекорачена, просечна струја која је дозвољена да прође ће се смањити због значајног повећања губитка склопа компоненте. У овом тренутку, номиналну струју треба смањити за употребу.

Постоје многе предности тиристора, као што је контрола велике снаге са малом снагом, а фактор појачања снаге може да достигне неколико стотина хиљада пута; Изузетно брз одзив, паљење и искључивање у року од микросекунди; Без рада контакта, без варница, без буке; Висока ефикасност, ниска цена итд.

Тиристори су углавном класификовани у погледу изгледа као у облику вијка, у облику равне плоче и у облику равног дна.

Структура компоненти тиристора

Без обзира на изглед тиристора, њихово језгро је четворослојна структура П1Н1П2Н2 састављена од силицијума П-типа и силицијума Н-типа. Видети слику 1. Има три ПН споја (Ј1, Ј2, Ј3), са анодом А уведеном из П1 слоја Ј1 структуре, катодом К уведеном из Н2 слоја и контролном електродом Г уведеном из П2 слоја. Дакле, то је четворослојни полупроводнички уређај са три терминала.

2 принцип рада

Структурни елементи

Тиристор је П1Н1П2Н2 четворослојни три терминални структурни елемент са три ПН споја. Када се анализира принцип, може се сматрати да се састоји од ПНП транзистора и НПН транзистора, а његов еквивалентни дијаграм је приказан на десној слици. Двосмерни тиристор: Двосмерни тиристор је силицијумски контролисан исправљач, познат и као ТРИАЦ. Овај уређај може остварити бесконтактно управљање наизменичном струјом у колима, контролишући велике струје са малим струјама. Има предности без варница, брзе акције, дугог века трајања, високе поузданости и поједностављене структуре кола. По изгледу, двосмерни тиристор је веома сличан обичном тиристору, са три електроде. Међутим, осим једне електроде Г, која се и даље зове контролна електрода, друге две електроде се обично више не називају анода и катода, већ се заједнички називају главне електроде Тл и Т2. Његов симбол се такође разликује од симбола обичних тиристора, који је нацртан обрнутим повезивањем два тиристора заједно, као што је приказано на слици 2. Његов модел је генерално представљен са"3ЦТС"или"КС"у Кини; Страни подаци такође могу бити представљени 'ТРИАЦ'. Спецификације, модели, изглед и распоред пинова електрода двосмерног тиристора варирају у зависности од произвођача, али већина његових иглица електрода је распоређена с лева на десно по редоследу Т1, Т2 и Г (када се посматрају игле електроде су окренут надоле и окренут на страну означену знаковима). Изглед и распоред пинова електрода најчешћег двосмерног тиристора са пластичном инкапсулираном структуром на тржишту приказани су на слици 1.

3 СЦР карактеристике

Да бисмо интуитивно разумели радне карактеристике тиристора, погледајмо ову наставну таблу (слика 3). Тиристор ВС је повезан серијски са малом сијалицом ЕЛ и повезан на једносмерно напајање преко прекидача С. Имајте на уму да је анода А повезана на позитивни пол извора напајања, катода К је повезана са негативним полом напајања напајање, а контролна електрода Г је повезана на позитивни пол 1,5В ДЦ напајања преко дугмета прекидача СБ (овде се користе тиристори типа КП1, а ако се користе тиристори типа КП5, треба их прикључити на позитивни пол 3В ДЦ напајање). Начин повезивања тиристора и извора напајања назива се конекција унапред, што значи да се позитивни напон примењује и на аноду и на контролне полове тиристора. Укључите прекидач за напајање С, али мала сијалица не светли, што указује да тиристор не проводи; Поново притисните прекидач на дугмету СБ да унесете напон за окидање на контролни пол. Мала сијалица светли, што показује да тиристор проводе. Какву инспирацију нам је дао овај демонстрациони експеримент?

Овај експеримент нам говори да да би тиристор био проводљив, један је да примените напон напред између његове аноде А и катоде К, а други је да унесете напон окидача унапред између његове контролне електроде Г и катоде К. Након што се тиристор окрене укључен, отпустите прекидач дугмета, уклоните напон окидања и и даље одржавајте стање проводљивости.

4 Карактеристике СЦР

На додир. Међутим, ако се на аноду или контролну електроду примени обрнути напон, тиристор не може водити. Функција контролног пола је да укључи тиристор применом импулса окидача унапред, али се не може искључити. Дакле, који метод се може користити за искључивање проводног тиристора? Искључивањем проводног тиристора може се искључити анодно напајање (прекидач С на слици 3) или се анодна струја може смањити на минималну вредност потребну за одржавање континуитета (која се назива струја одржавања). Ако између аноде и катоде тиристора постоји наизменични или пулсирајући једносмерни напон, тиристор ће се аутоматски искључити када напон пређе нулу.

Врста апликације

На слици 4 приказана је карактеристична крива двосмерног тиристора.

Као што је приказано на слици, карактеристична крива двосмерног тиристора је састављена од кривих унутар првог и трећег квадранта. Крива у првом квадранту показује да када напон примењен на главну електроду узрокује да Тц има позитиван поларитет према Т1, он се назива напредним напоном и представља симболом У21. Када се овај напон постепено повећава до напона тачке преокрета УБО, тиристор на левој страни слике 3 (б) покреће проводљивост, а струја укљученог стања у овом тренутку је И21, која тече од Т2 до Тл. Са слике се може видети да што је већа струја окидања, то је нижи напон окретања. Ова ситуација је у складу са законом проводљивости окидача обичног тиристора. Када напон примењен на главну електроду узрокује да Тл има позитиван поларитет према Т2, то се назива обрнутим напоном и представља се симболом У12. Када овај напон достигне вредност напона тачке преокрета, тиристор са десне стране слике 3 (б) покреће проводљивост, а струја у овом тренутку је И12, са смером од Т1 до Т2. У овом тренутку, карактеристична крива двосмерног тиристора је приказана у трећем квадранту на слици 4.

Четири методе покретања

Због чињенице да се на главној електроди двосмерног тиристора може покренути и спровести без обзира да ли је примењен напон унапред или уназад и да ли је сигнал окидача унапред или уназад, има следећа четири начина окидања: ( 1) Када је напон који примењује главна електрода Т2 на Тл напон унапред, напон који примењује контролна електрода Г на прву електроду Тл је такође сигнал окидача унапред (слика 5а). Након што двосмерни тиристор покрене проводљивост, смер струје И2л тече од Т2 до Т1. Из карактеристичне криве се може видети да се закон проводљивости двосмерног тиристорског окидача спроводи према карактеристикама другог квадранта, а пошто је сигнал окидача у правцу унапред, овај окидач се назива"први квадрант напред окидач"или методом И+окидач. (2) Ако је предњи напон и даље примењен на главну електроду Т2 и сигнал окидача се промени у реверзни сигнал (слика 5б), онда након што двосмерни тиристор покрене проводљивост, смер струје укљученог стања је и даље од Т2 до Т1. Ово називамо окидачем"негативан окидач првог квадранта"или методом И-окидача. (3) Две главне електроде се примењују са реверзним напоном У12 (слика 5ц), а улазни је сигнал окидача унапред. Након што је двосмерни тиристор укључен, струја укљученог стања тече од Т1 до Т2. Двосмерни тиристор ради према карактеристичној кривој трећег квадранта, па се овај окидач назива методом ИИИ+окидач. (4) Две главне електроде и даље примењују обрнути напон У12, а улаз је обрнути сигнал окидача (слика 5д). Након што је двосмерни тиристор укључен, струја укљученог стања и даље тече од Т1 до Т2. Овај окидач се зове ИИИ додир

(4) Две главне електроде и даље примењују обрнути напон У12, а улаз је сигнал окидача за обрнуто (Слика 5д). Након што је двосмерни тиристор укључен, струја укљученог стања и даље тече од Т1 до Т2. Овај окидач се назива ИИИ метод окидача. Иако двосмерни тиристор има горња четири метода окидања, напон и струја окидања потребни за окидање негативног сигнала су релативно мали. Рад је релативно поуздан, па се методе негативног покретања широко користе у практичној употреби.

5 Сврха

Најосновнија употреба обичних тиристора је контролно исправљање. Познато коло исправљача диоде припада неконтролисаном кругу исправљача. Ако се диода замени тиристором, може се формирати контролно коло исправљача. Узимајући за пример најједноставније једнофазно полуталасно управљиво исправљачко коло, током позитивног полуциклуса синусоидног наизменичног напона У2, ако контролни пол ВС не унесе окидач импулс Уг, ВС и даље не може да спроведе. Само када је У2 у позитивном полуциклусу и окидач импулс Уг се примени на контролни пол, тиристор се покреће да спроведе. Нацртајте његове таласне облике (ц) и (д), и тек када стигне окидач импулс Уг, на оптерећењу РЛ ће бити излазног напона УЛ. Уг долази рано, а време провођења тиристора је рано; Уг је стигао касно, а време провођења тиристора је било касније. Променом времена када окидач импулс Уг стигне на контролни пол, може се подесити средњи излазни напон УЛ на оптерећењу. У електричној технологији, полуциклус наизменичне струје је често подешен на 180 °, познат као електрични угао. На овај начин, електрични угао који се доживљава током сваког позитивног полуциклуса У2 од нуле до тренутка када стигне окидач импулс назива се контролни угао α； Електрични угао под којим тиристор спроводи у сваком позитивном полуциклусу назива се угао проводљивости θ 。 Очигледно, α и θ се користе за представљање опсега проводљивости или блокирања тиристора током пола циклуса издржавања предњег напона. Променом контролног угла α Или угла проводљивости θ， Променом просечне вредности УЛ импулсног једносмерног напона на оптерећењу, постиже се контролно исправљање.

1: Двосмерни силиконски контролисани исправљач мале снаге у пластичној капсули се обично користи као акустооптички систем осветљења. Називна струја: ИА је мања од 2А.

2: Велики; Пластични заптивени и гвожђе заптивени тиристори средње снаге се обично користе као струјна кола за регулацију напона. Као подесиви излазни напон ДЦ напајање, итд.

3: Високофреквентни тиристор велике снаге се обично користи у индустрији; Високофреквентна пећ за топљење итд