Co to jest tyrystor i jak działa?

Generalnie tyrystory są również urządzeniami przełączającymi podobnymi do tranzystorów. Jak już wspomnieliśmy, tranzystory to maleńki komponent elektroniczny, który zmienił świat, dziś możemy je znaleźć w każdym urządzeniu elektronicznym, takim jak telewizor, telefon komórkowy, laptopy, kalkulatory, słuchawki itp. Są elastyczne i wszechstronne, ale to nie znaczy, że można je zastosować w każdej aplikacji, możemy je wykorzystać jako urządzenie wzmacniające i przełączające, ale nie radzą sobie z większym prądem, również tranzystor wymagał ciągłego prądu przełączania. Tak więc do wszystkich tych problemów i do przezwyciężenia tych problemów używamy tyrystorów.

Generalnie SCR i tyrystor są używane zamiennie, ale SCR jest rodzajem tyrystora. Tyrystor zawiera wiele typów przełączników, niektóre z nich to SCR (Silicon Controlled Rectifier), GTO (Gate Turn OFF) i IGBT (Insulated Gate Controlled Bipolar Transistor) itp. Ale SCR jest najczęściej używanym urządzeniem, więc słowo tyrystor stało się synonimem SCR. Po prostu SCR jest rodzajem tyrystora .

SCR lub tyrystor to czterowarstwowe, trójzłączowe półprzewodnikowe urządzenie przełączające. Posiada trzy terminale: anodę, katodę i bramkę. Tyrystor jest także urządzeniem jednokierunkowym, podobnie jak dioda, co oznacza, że ​​przepływa prąd tylko w jednym kierunku. Składa się z trzech połączeń PN połączonych szeregowo, ponieważ składa się z czterech warstw. Zacisk bramki używany do wyzwalania tyrystora przez podanie niskiego napięcia do tego zacisku, co nazwaliśmy również metodą wyzwalania bramki w celu włączenia tyrystora.

Czym różni się tyrystor od MOSFET?

Tyrystor i MOSFET są przełącznikami elektrycznymi i są najczęściej używane. Podstawowa różnica między nimi polega na tym, że przełączniki MOSFET są urządzeniami sterowanymi napięciem i mogą przełączać tylko prąd stały, podczas gdy przełączniki tyrystorowe są urządzeniami sterowanymi prądem i mogą przełączać zarówno prąd stały, jak i przemienny.

Istnieje kilka innych różnic między tyrystorem a tranzystorem MOSFET, które podano poniżej w tabeli:

własność	Tyrystor	MOSFET
Thermal Run away	tak	Nie
Wrażliwość na temperaturę	mniej	wysoki
Rodzaj	Urządzenie wysokoprądowe wysokiego napięcia	Urządzenie średniego prądu wysokiego napięcia
Wyłączanie	Wymagany jest oddzielny obwód przełączający	Nie wymagane
Włączanie	Wymagany pojedynczy impuls	Nie jest wymagane ciągłe zasilanie, z wyjątkiem włączania i wyłączania
Szybkość przełączania	Niska	wysoki
Rezystancyjna impedancja wejściowa	Niska	wysoki
Kontrolowanie	Aktualnie kontrolowane urządzenie	Urządzenie sterowane napięciem

Czym różni się tyrystor od tranzystora?

Tyrystor i tranzystor są przełącznikami elektrycznymi, ale moc tyrystorów jest znacznie lepsza niż tranzystora. Ze względu na wysoką moc tyrystora, podawaną w kilowatach, a moc tranzystora w watach. W analizie tyrystor jest traktowany jako para zamknięta tranzystorów. Główna różnica między tranzystorem a tyrystorem polega na tym, że tranzystor wymaga ciągłego zasilania przełączającego, aby pozostać WŁĄCZONY, ale w przypadku tyrystora musimy go wyzwolić tylko raz i pozostaje włączony. W zastosowaniach takich jak obwód alarmowy, który musi zostać wyzwolony raz i pozostać włączony na zawsze, nie można używać tranzystora. Aby rozwiązać te problemy, używamy Tyrystora.

Istnieje kilka innych różnic między tyrystorem a tranzystorem, które podano poniżej w tabeli:

własność	Tyrystor	Tranzystor
Warstwa	Cztery warstwy	Trzy warstwy
Terminale	Anoda, katoda i bramka	Emiter, kolektor i podstawa
Praca nad napięciem i prądem	Wyższy	Niższy niż tyrystor
Włączanie	Do włączenia wystarczył impuls bramki	Wymagane ciągłe zasilanie prądem sterującym
Wewnętrzna utrata mocy	Niższy niż tranzystor	wyższy

VI Charakterystyka tyrystora lub SCR

Podstawowy obwód do uzyskania charakterystyk Tyrystora VI podano poniżej, anoda i katoda Tyrystora są podłączone do głównego zasilania przez obciążenie. Bramka i katoda Tyrystora są zasilane ze źródła Es, używanego do dostarczania prądu bramki z bramki do katody.

Zgodnie ze schematem charakterystycznym, istnieją trzy podstawowe tryby SCR: tryb blokowania do tyłu, tryb blokowania do przodu i tryb przewodzenia do przodu.

Tryb odwrotnego blokowania:

W tym trybie katoda jest dodatnia względem anody przy otwartym przełączniku S. Złącze J1 i J3 są spolaryzowane odwrotnie, a J2 jest spolaryzowane do przodu. Gdy napięcie wsteczne przyłożone do tyrystora (powinno być mniejsze niż V _BR), urządzenie oferuje wysoką impedancję w kierunku odwrotnym. Dlatego tyrystor traktowany jest jako otwarty przełącznik w trybie odwrotnego blokowania. V _BR jest odwrotnym napięciem przebicia, w którym występuje lawina, jeśli napięcie przekroczy V _BR może spowodować uszkodzenie tyrystora.

Tryb blokowania do przodu:

Gdy anoda jest dodatnia względem katody, przy otwartym przełączniku bramkowym. Mówi się, że tyrystor jest spolaryzowany do przodu, złącza J1 i J3 są spolaryzowane do przodu, a J2 jest spolaryzowane do tyłu, jak widać na rysunku. W tym trybie płynie niewielki prąd zwany prądem upływu do przodu, ponieważ prąd upływu do przodu jest mały i niewystarczający do wyzwolenia tyrystora. Dlatego SCR jest traktowany jako otwarty przełącznik nawet w trybie blokowania w przód.

Tryb przewodzenia do przodu:

Gdy napięcie przewodzenia wzrasta, a obwód bramki pozostaje otwarty, lawina pojawia się na złączu J2 i SCR przechodzi w tryb przewodzenia. Możemy włączyć SCR w dowolnym momencie przez podanie dodatniego impulsu bramki między bramką a katodą lub przez napięcie przełamania do przodu na anodzie i katodzie tyrystora.

Metody wyzwalania SCR lub tyrystora

Istnieje wiele metod uruchamiania SCR, takich jak:

• Wyzwalanie napięciowe do przodu
• Wyzwalanie bramki
• wyzwalanie dv / dt
• Wyzwalanie temperatury
• Wyzwalanie światłem

Wyzwalanie napięciowe do przodu:

Przyłożenie napięcia przewodzenia między anodą i katodą, przy utrzymaniu obwodu bramki w stanie otwartym, złącze J2 jest spolaryzowane odwrotnie. W rezultacie w poprzek J2 następuje tworzenie się warstwy zubożonej. Wraz ze wzrostem napięcia przewodzenia następuje etap, w którym znika warstwa zubożenia i mówi się, że J2 ma awarię lawinową. Stąd tyrystor przechodzi w stan przewodzenia. Napięcie, przy którym występuje lawina, nazywa się napięciem przełamania do przodu V _BO.

Wyzwalanie bramki:

Jest to jeden z najbardziej powszechnych, niezawodnych i wydajnych sposobów włączania tyrystora lub SCR. Podczas wyzwalania bramki, do włączenia tyrystora, między bramką a katodą przykładane jest dodatnie napięcie, które powoduje wzrost prądu bramki, a ładunek jest wprowadzany do wewnętrznej warstwy P i następuje przełamanie w przód. Im wyższy prąd bramki, tym mniejsze napięcie przebicia do przodu.

Jak pokazano na rysunku, w SCR są trzy złącza,. Stosując metodę wyzwalania bramki, gdy zastosowany impuls bramki, złącze J2 pęka, złącze J1 i J2 zostaje przesunięte w przód lub tyrystor przechodzi w stan przewodzenia. W związku z tym umożliwia przepływ prądu przez anodę do katody.

Zgodnie z modelem z dwoma tranzystorami, gdy anoda jest dodatnia względem katody. Prąd nie przepłynie przez anodę do katody, dopóki pin bramki nie zostanie wyzwolony. Kiedy prąd wpływa do styku bramki, włącza dolny tranzystor. Podczas przewodzenia dolnego tranzystora załącza górny tranzystor. Jest to rodzaj wewnętrznego dodatniego sprzężenia zwrotnego, więc jednorazowe podanie impulsu na bramkę spowodowało, że Tyrystor pozostał w stanie WŁ. Kiedy oba tranzystory włączą się, prąd zacznie przewodzić przez anodę do katody. Ten stan jest znany jako przewodzenie w przód iw ten sposób tranzystor „zatrzaskuje się” lub pozostaje na stałe włączony. W celu wyłączenia tyrystora nie można go wyłączyć po prostu usuwając prąd bramki, w tym stanie tyrystor uniezależnia się od prądu bramki. Aby więc wyłączyć, należy wyłączyć obwód.

Wyzwalanie dv / dt:

W odwrotnym polaryzacji złącze J2 uzyskuje charakterystykę kondensatora z powodu obecności ładunku w złączu, co oznacza, że ​​złącze J2 zachowuje się jak pojemność. Jeśli napięcie przewodzenia zostanie nagle przyłożone, prąd ładowania przepływający przez pojemność złącza Cj prowadzi do włączenia tyrystora.

Prąd ładowania i _C jest określony wzorem;

i _C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (gdzie Va to napięcie przewodzenia pojawia się na złączu J2) i _C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt), ponieważ pojemność złącza jest prawie stała, dCj / dt wynosi zero, wtedy i _C = Cj dVa / dt

Dlatego, jeśli tempo wzrostu napięcia przewodzenia dVa / dt jest wysokie, prąd ładowania i _C byłby większy. Tutaj prąd ładowania odgrywa rolę prądu bramki, aby włączyć SCR, nawet gdy sygnał bramki jest zerowy.

Wyzwalanie temperatury:

Kiedy tyrystor jest w trybie blokowania do przodu, większość przyłożonego napięcia zbiera się na złączu J2, to napięcie jest związane z pewnym prądem upływu. Co podnosi temperaturę złącza J2. Tak więc wraz ze wzrostem temperatury warstwa zubożona zmniejsza się, a przy pewnej wysokiej temperaturze (w granicach bezpiecznych) warstwa zubożona pęka i SCR przechodzi w stan WŁ.

Wyzwalanie światłem:

W celu wyzwolenia tyrystora SCR światłem, w wewnętrznej warstwie p wykonuje się wgłębienie (lub wgłębienie), jak pokazano na poniższym rysunku. Wiązka światła o określonej długości fali kierowana jest przez światłowody do napromieniowania. Ponieważ intensywność światła przekracza określoną wartość, SCR zostaje włączony. Ten typ SCR nazywany jest SCR aktywowanym światłem (LASCR). Czasami te SCR są wyzwalane przy użyciu kombinacji źródła światła i sygnału bramki. Wysoki prąd bramki i mniejsze natężenie światła wymagane do włączenia tyrystora.

LASCR lub SCR wyzwalany światłem są używane w systemie transmisji HVDC (prąd stały wysokiego napięcia).