Co je tyristor a jak funguje?

Tyristory obecně také přepínají zařízení podobná tranzistorům. Jak jsme již diskutovali, tranzistory jsou malou elektronickou součástí, která změnila svět, dnes je můžeme najít v každém elektronickém zařízení, jako jsou televizory, mobily, notebooky, kalkulačky, sluchátka atd. Jsou přizpůsobivé a všestranné, ale to neznamená, že mohou být použity v každé aplikaci, můžeme je použít jako zesilovací a spínací zařízení, ale nemohou zvládnout vyšší proud, také tranzistor vyžadoval nepřetržitý spínací proud. Pro všechny tyto problémy a k překonání těchto problémů používáme tyristory.

Obecně se SCR a tyristor používají zaměnitelně, ale SCR je druh tyristoru. Thyristor zahrnuje mnoho typů přepínačů, některé z nich jsou SCR (Silicon Controlled Rectifier), GTO (Gate Turn OFF) a IGBT (Insulated Gate Controlled Bipolar Transistor) atd. Ale SCR je nejpoužívanější zařízení, takže slovo Thyristor se stává synonymum pro SCR. Jednoduše SCR je druh tyristoru .

SCR nebo tyristor je čtyřvrstvé, třípólové polovodičové spínací zařízení. Má tři terminály anoda, katoda a hradlo. Tyristor je také jednosměrné zařízení jako dioda, což znamená, že protéká proudem pouze jedním směrem. Skládá se ze tří PN spojení v sérii, protože je ze čtyř vrstev. Terminál brány používaný ke spuštění SCR poskytnutím malého napětí tomuto terminálu, který jsme také nazývali metoda spouštění brány pro zapnutí SCR.

Jak se tyristor liší od MOSFET?

Tyristor a MOSFET jsou elektrické spínače a jsou nejčastěji používány. Základní rozdíl mezi oběma je, že spínače MOSFET jsou napěťově řízené zařízení a mohou přepínat pouze stejnosměrný proud, zatímco tyristorové spínače jsou zařízení řízené proudem a mohou přepínat stejnosměrný i střídavý proud.

Mezi tabulkou Thyristor a MOSFET je několik dalších rozdílů:

Vlastnictví	Tyristor	MOSFET
Tepelný útěk	Ano	Ne
Teplotní citlivost	méně	vysoký
Typ	Zařízení vysokého napětí a vysokého proudu	Zařízení vysokého napětí vysokého proudu
Vypínání	Je vyžadován samostatný spínací obvod	Není požadováno
Zapíná se	Je vyžadován jeden impuls	Není vyžadováno nepřetržité napájení, s výjimkou zapnutí a vypnutí
Rychlost spínání	nízký	vysoký
Odporová vstupní impedance	nízký	vysoký
Ovládání	Zařízení řízené proudem	Zařízení řízené napětím

Jak se tyristor liší od tranzistoru?

Tyristor a tranzistor jsou oba elektrické spínače, ale výkonová kapacita tyristorů je mnohem lepší než tranzistor. Kvůli vysokému hodnocení tyristoru udávaného v kilowattech, zatímco výkon tranzistorového rozsahu ve wattech. Tyristor je při analýze považován za uzavřený pár tranzistorů. Hlavní rozdíl mezi tranzistorem a tyristorem je v tom, že tranzistor potřebuje nepřetržité spínací napájení, aby zůstal zapnutý, ale v případě tyristoru jej musíme spustit pouze jednou a zůstane zapnutý. U aplikací, jako je alarmový obvod, které se musí spustit jednou a zůstat navždy zapnuté, nelze použít tranzistor. K překonání těchto problémů tedy používáme tyristor.

Níže jsou uvedeny další rozdíly mezi tyristorem a tranzistorem:

Vlastnictví	Tyristor	Tranzistor
Vrstva	Čtyři vrstvy	Tři vrstvy
Terminály	Anoda, katoda a brána	Vysílač, sběratel a základna
Provoz nad napětím a proudem	Vyšší	Nižší než tyristor
Zapíná se	Stačí zapnout hradlový puls	Požadovaný trvalý přívod řídicího proudu
Interní ztráta energie	Nižší než tranzistor	vyšší

VI Charakteristika tyristoru nebo SCR

Základní obvod pro získání charakteristik tyristoru VI je uveden níže, anoda a katoda tyristoru jsou připojeny k hlavnímu napájení zátěží. Hradlo a katoda tyristoru jsou napájeny ze zdroje Es, který se používá k zajištění hradlového proudu z hradla na katodu.

Podle charakteristického diagramu existují tři základní režimy SCR: režim reverzního blokování, režim blokování vpřed a režim vedení vpřed.

Režim blokování zpětného chodu:

V tomto režimu je katoda pozitivní vzhledem k anodě s otevřeným spínačem S. Spojení J1 a J3 je předpjaté a J2 je předpjaté dopředu. Když je na tyristor přivedeno zpětné napětí (mělo by být menší než V _BR), zařízení nabízí vysokou impedanci v opačném směru. Proto byl tyristor v režimu blokování zpětného chodu považován za otevřený spínač. V _BR je zpětné průrazné napětí, při kterém dojde k lavině, pokud napětí překročí V _BR, může dojít k poškození tyristoru.

Režim blokování vpřed:

Když je anoda pozitivní vůči katodě, s otevřeným spínačem brány. Tyristor se říká, že je předpjatý, křižovatka J1 a J3 jsou předpjatá dopředu a J2 je obráceně předpjatý, jak vidíte na obrázku. V tomto režimu teče malý proud zvaný dopředný svodový proud, protože dopředný svodový proud je malý a nestačí ke spuštění SCR. Proto je se SCR zacházeno jako s otevřeným spínačem i v režimu blokování dopředu.

Režim dopředného vedení:

Jak se zvyšuje dopředné napětí s tím, že obvod hradla zůstává otevřený, na křižovatce J2 dojde k lavině a SCR přejde do režimu vedení. Můžeme zapnout SCR kdykoli tím, že dáme kladný hradlový pulz mezi hradlem a katodou nebo dopředným přerušovacím napětím přes anodu a katodu tyristoru.

Spouštěcí metody SCR nebo tyristoru

Existuje mnoho metod pro spuštění SCR, jako například:

• Spouštění dopředným napětím
• Spouštění brány
• spouštění dv / dt
• Spouštění teploty
• Spouštění světla

Spouštění vpřed:

Použitím dopředného napětí mezi anodou a katodou, při zachování otevřeného obvodu brány, je spojení J2 předpjato. Ve výsledku dochází k tvorbě vyčerpané vrstvy napříč J2. Jak se zvyšuje dopředné napětí, přichází fáze, kdy se vyčerpaná vrstva ztrácí, a říká se, že J2 má Avalanche Breakdown. Tyristor tedy přichází ve stavu vedení. Napětí, při kterém dojde k lavině, se nazývá napětí dopředného rozbití V _BO.

Spouštění brány:

Je to jeden z nejběžnějších, spolehlivých a efektivních způsobů zapnutí tyristoru nebo SCR. Při spouštění hradla se při zapnutí SCR aplikuje kladné napětí mezi hradlem a katodou, což vede k proudu hradla a náboj se vstřikuje do vnitřní P vrstvy a dojde k přerušení proudu. Čím vyšší je hradlový proud, tím se sníží dopředné rozpojovací napětí.

Jak je znázorněno na obrázku, v SCR jsou tři spojení. Použitím metody spouštění brány, když se aplikuje hradlový impuls, dojde k přerušení spojení J2, spojení J1 a J2 bude předpjato dopředu nebo SCR přijde do stavu vedení. Proto umožňuje proudu protékat anodou ke katodě.

Podle modelu se dvěma tranzistory, když je anoda pozitivní vzhledem ke katodě. Proud nebude protékat anodou ke katodě, dokud nebude spuštěn hradlový kolík. Když proud teče do hradlového kolíku, zapne se spodní tranzistor. Při vedení dolního tranzistoru zapíná horní tranzistor. Jedná se o druh interní pozitivní zpětné vazby, takže jednorázovým poskytnutím pulzu na bráně zůstal tyristor v zapnutém stavu. Když oba tranzistory zapnou proud, začněte vést přes anodu ke katodě. Tento stav je znám jako dopředné vedení a takto tranzistor „zapadne“ nebo zůstane trvale zapnutý. Pro vypnutí SCR jej nelze vypnout pouhým odstraněním proudu hradla, v tomto stavu se tyristor osamostatní od proudu hradla. Takže pro vypnutí musíte provést vypnutí obvodu.

Spuštění dv / dt:

V reverzně předpjatém spojení J2 získává charakteristiku jako kondenzátor kvůli přítomnosti náboje přes spojení, což znamená, že spojení J2 se chová jako kapacita. Pokud je dopředné napětí aplikováno náhle, vede nabíjecí proud přes kapacitní křižovatku Cj ​​k zapnutí SCR.

Nabíjecí proud i _C je dán vztahem;

i _C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (kde Va je dopředné napětí se objeví na křižovatce J2) i _C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt) jako kapacita spojení téměř konstantní, dCj / dt je nula, pak i _C = Cj dVa / dt

Pokud je tedy rychlost nárůstu dopředného napětí dVa / dt vysoká, nabíjecí proud i _C by byl větší. Zde nabíjecí proud hraje roli hradlového proudu pro zapnutí SCR, i když je hradlový signál nulový.

Spouštění teploty:

Když je tyristor v režimu blokování dopředu, většina aplikovaného napětí se shromažďuje přes spojení J2, toto napětí je spojeno s určitým svodovým proudem. Což zvyšuje teplotu křižovatky J2. Takže s nárůstem teploty ubývá vrstva vyčerpání a při určité vysoké teplotě (v bezpečném limitu) se vrstva vyčerpání rozbije a SCR se přepne do stavu ZAPNUTO.

Spouštění světla:

Pro spuštění SCR světlem je vybrání (nebo dutina) vytvořeno jako vnitřní p-vrstva, jak je znázorněno na obrázku níže. Paprsek konkrétní vlnové délky je směrován optickými vlákny pro ozáření. Protože intenzita světla přesahuje určitou hodnotu, zapne se SCR. Tyto typy SCR se nazývají SCR aktivované světlem (LASCR). Někdy se tyto SCR spouštěly pomocí kombinace světelného zdroje a signálu brány v kombinaci. K zapnutí SCR je nutný vysoký proud brány a nižší intenzita světla.

LASCR nebo SCR spouštěné světlem se používají v přenosovém systému HVDC (High Voltage Direct Current).