آموزش تریستور

تریستور

0

تریستور این یک دستگاه نیمه هادی چند لایه است ، از این رو قسمت “سیلیکون” از نام آن است. به یک سیگنال دروازه نیاز دارد تا آن را “روشن” ، قسمت “کنترل شده” نام و یک بار “ON” مانند یک دیود اصلاح کننده ، قسمت “یکسو کننده” نام ، رفتار کند. در واقع نماد مدار برای تریستور نشان می دهد که این دستگاه مانند یک دیود اصلاح کننده کنترل شده عمل می کند.

 

اما برخلاف دیود اتصالی که یک دستگاه نیمه هادی دو لایه (PN) است یا متداول

ترانزیستور دو قطبی که یک وسیله تعویض سه لایه (PNP یا NPN) است

، Thististor یک دستگاه نیمه هادی چهار لایه (PNPN) است که شامل سه محل

اتصال PN به صورت سری است و همانطور که نشان داده شده توسط نمادی نشان داده شده است.

نماد تریستور
نماد تریستور

 

 

 

 

 

 

مثل دیود ، Thististor یک وسیله یک طرفه است ، یعنی تنها جریان را در یک جهت هدایت می کند ، اما بر خلاف یک دیود ، تریستور را می توان به عنوان یک سوئیچ مدار باز یا به عنوان یک دیود اصلاح کننده بسته به اینکه دروازه تریستورها شروع می شوند.

به عبارت دیگر ، تریستورها فقط در حالت سوئیچینگ می توانند کار کنند و از آنها برای تقویت استفاده نمی شود.

تریستور یک دستگاه سه ترمینال است که دارای برچسب: “آند” ، “کاتود” و “گیت” است و از سه محل اتصال PN تشکیل شده است که می توانند “خاموش” و “خاموش” را با سرعت بسیار سریع روشن کنند

یا می توان آن را ” روشن “برای مدت زمان متغیر در طول نیم چرخه برای ارائه مقدار انتخاب شده قدرت به یک بار. عملکرد تریستور را می توان بهترین فرض کرد با فرض اینکه از دو ترانزیستور متصل به پشت به پشت به عنوان یک جفت سوئیچ احیا کننده مکمل ساخته شده است.

یک آنالوگ دو ترانزیستور Thististors

 

آموزش تریستور

دو ترانزیستور معادل مدار نشان می دهد که جریان کلکتور از NPN ترانزیستور TR ۲ فید به طور مستقیم به پایه PNP ترانزیستور TR ۱ ، در حالی که جریان کلکتور از TR ۱ فید را به پایه TR ۲ . این دو ترانزیستور متصل به یکدیگر برای انتقال به یکدیگر متکی هستند

زیرا هر ترانزیستور جریان تابشگر پایه خود را از جریان جمع کننده-جریان دهنده دیگر بدست می آورد. بنابراین تا زمانی که یکی از ترانزیستورها مقداری جریان اصلی داده نشود ، هیچ اتفاقی نمی تواند رخ دهد حتی اگر یک ولتاژ آند به کاتد وجود داشته باشد.

هنگامی که ترمینال آند تریستورها با توجه به کاتودودن منفی هستند ، اتصال محل NP به صورت مغرضانه پیش می رود ، اما دو اتصال PN بیرونی با تعصب معکوس است و بسیار شبیه یک دیود معمولی است. بنابراین یک تریستور جریان جریان معکوس را مسدود می کند

تا اینکه در برخی از ولتاژهای سطح بالا از نقطه ولتاژ خرابی دو اتصال خارجی عبور کرده و تریستور بدون استفاده از سیگنال گیت هدایت شود.

این یک ویژگی منفی مهم برای تریستور است ، زیرا تریستورها می توانند توسط یک ولتاژ بیش از حد معکوس و همچنین درجه حرارت بالا یا ولتاژ dv / dt به سرعت در حال افزایش مانند سنبله ، به طور ناخواسته به مجاری منتقل شوند .

اگر ترمینال آنود با توجه به کاتدود مثبت شود ، دو اتصال PN بیرونی در حال حاضر مغرضانه است اما محل اتصال NP مغایر است. بنابراین جریان رو به جلو نیز مسدود شده است. اگر یک جریان مثبت به پایه ترانزیستور NPN TR ۲ تزریق شود ، جریان جمع کننده حاصل در پایه ترانزیستور TR ۱ جریان می یابد . این به نوبه خود باعث می شود جریان جمع کننده در ترانزیستور PNP ، TR ۱ جریان یابد که جریان پایه TR ۲ و غیره را افزایش می دهد.

خیلی سریع دو ترانزیستور یکدیگر را مجبور به انجام اشباع می کنند زیرا در یک حلقه بازخورد احیا کننده متصل هستند که نمی تواند متوقف شود. پس از انتقال به جریان ، جریان موجود از طریق دستگاه بین آند و کاتود تنها با مقاومت مدار خارجی محدود می شود زیرا مقاومت رو به جلو دستگاه هنگام انجام می تواند در کمتر از ۱Ω بسیار کم باشد بنابراین ولتاژ از آن عبور کند. و از دست دادن قدرت نیز کم است.

 

تریستور معمولی
تریستور معمولی

 

 

 

 

 

 

 

 

سپس می توانیم ببینیم که یک تریستور جریان را از دو جهت منبع تغذیه در حالت “خاموش” خود مسدود می کند و می تواند “روشن” شود و با استفاده از یک جریان مثبت به پایه ترانزیستور مانند یک دیود اصلاح کننده طبیعی عمل کند. ، TR ۲ که برای یکسو کننده کنترل شده سیلیکون ، ترمینال “گیت” نامیده می شود.

منحنی های ولتاژ جریان ولتاژ IV عامل برای عملکرد یک یکسو کننده کنترل شده سیلیکون به شرح زیر است:

منحنی مشخصات تریستور IV

آموزش تریستور

هنگامی که تریستور “روشن” شد و جریان را در جهت رو به جلو (آند مثبت) می گذرد ، سیگنال گیت به دلیل عمل چشمی احیا کننده دو ترانزیستور داخلی ، تمام کنترل را از دست می دهد. استفاده از هرگونه سیگنال یا پالس دروازه پس از شروع تولید مجدد ، به هیچ وجه تأثیری نخواهد داشت زیرا تریستور در حال انجام است و کاملاً روشن است.

بر خلاف ترانزیستور ، SCR نمی تواند مغایر باشد تا در برخی از مناطق فعال در امتداد خط بار بین حالت های انسداد و اشباع آن بماند. بزرگی و مدت زمان پالس “روشن کردن دروازه” تأثیر کمی در عملکرد دستگاه دارد زیرا از آنجا که هدایت داخلی کنترل می شود. سپس استفاده از پالس گیت لحظه ای بر روی دستگاه کافی است تا بتواند آن را انجام دهد و حتی اگر سیگنال دروازه کاملاً برداشته شود ، به طور دائم “روشن” باقی می ماند.

بنابراین ، تریستور را می توان به عنوان یک لش Bistable که دارای دو حالت پایدار “OFF” یا “ON” است ، نیز در نظر گرفت. این امر به این دلیل است که بدون استفاده از سیگنال گیت ، یک یکسو کننده کنترل شده با سیلیکون جریان را در هر دو جهت از یک موج موج AC مسدود می کند ، و هنگامی که آن را به سمت هدایت هدایت کنید ، عمل چفت بازسازی به این معنی است که فقط با استفاده از دروازه خود نمی توان دوباره “خاموش” شد. .

بنابراین چگونه ما تریستور را خاموش می کنیم؟ . هنگامی که تریستور خود را به حالت “ON” خود چسبانده و جریان را انتقال داد ، می توان دوباره با خاموش کردن ولتاژ منبع تغذیه و در نتیجه جریان آند ( A ) به طور کامل یا با کاهش آند آن دوباره “خاموش” شد. در حال حاضر کاتدی با برخی از ابزار خارجی (از باز کردن یک سوئیچ به عنوان مثال) به زیر یک مقدار معمولا به نام “حداقل در حال حاضر برگزاری”، من H .

بنابراین ، جریان آند باید زیر این حداقل سطح نگه داری به اندازه کافی کاهش یابد تا تریستورها اتصالات pn داخلی را محکم کنند تا حالت مسدود شدن خود را قبل از اینکه دوباره ولتاژ رو به جلو بر روی دستگاه اعمال شود بدون اینکه خود به خود به صورت خودکار انجام شود ، بازیابی کنند. بدیهی است که برای پیشبرد یک تریستور در وهله اول ، جریان آنود آن ، که آن نیز جریان بار آن است ، L باید بیشتر از مقدار فعلی آن باشد. این من L  > I ح .

از آنجا که تریستور توانایی خاموش کردن را دارد هرگاه جریان آند زیر این حداقل مقدار نگهدارنده کاهش یابد ، نتیجه می گیرد که هنگامی که از یک منبع تغذیه کننده سینوسی استفاده می شود ، SCR به صورت خودکار خاموش خود را با مقداری نزدیک به صلیب خاموش می کند. بیش از نقطه هر نیم چرخه ، و همانطور که اکنون می دانیم ، تا زمان استفاده از پالس ماشه بعدی دروازه “خاموش” باقی می ماند.

از آنجا که یک ولتاژ سینوسی AC به طور مداوم در قطبش از مثبت به منفی در هر نیم چرخه معکوس می کند ، این به تریستور اجازه می دهد تا در نقطه ۱۸۰ درجه صفر شکل موج مثبت “خاموش” شود . این اثر به عنوان “رفت و آمد طبیعی” شناخته شده است و از ویژگی های مهم یکسو کننده کنترل شده سیلیکون است.

تریستورهای مورد استفاده در مدارهایی که از منابع DC تغذیه می شوند ، این شرایط کمبود طبیعی نمی تواند اتفاق بیفتد زیرا ولتاژ منبع تغذیه DC مداوم است ، بنابراین راه دیگری برای خاموش کردن “تریستور” باید در زمان مناسب تهیه شود زیرا پس از شروع کار ، مجری آن باقی می ماند.

با این حال در مدارهای سینوسی AC جریان کمتری طبیعی در هر نیم چرخه رخ می دهد. سپس در طی نیم چرخه مثبت یک موج موج سینوسی AC ، تریستور به صورت مغرضانه (آند مثبت) پیش می رود و با استفاده از سیگنال گیت یا پالس می توان “روشن” کرد. در طول نیم چرخه منفی ، آند در حالی که کاتود مثبت است منفی می شود. تریستور با این ولتاژ مغرضانه است و حتی اگر سیگنال گیت وجود داشته باشد قادر به انجام آن نیست.

بنابراین با استفاده از یک سیگنال گیت در زمان مناسب در نیمه مثبت یک موج موج AC ، تریستور را می توان تا انتهای چرخه نیمه مثبت به سمت هدایت هدایت کرد. بنابراین می توان از کنترل فاز (همانطور که گفته می شود) برای تحریک تریستور در هر نقطه در امتداد نیمه مثبت شکل موج AC استفاده کرد و یکی از کاربردهای بسیار زیاد یکسوساز کنترل شده سیلیکون همانطور که نشان داده شده است در کنترل توان سیستم های AC است.

کنترل فاز تریستور

تریستور

در شروع هر چرخه نیمه مثبت ، SCR “خاموش” است. با استفاده از پالس گیت ، SCR را به سمت هدایت سوق می دهد و برای مدت زمان چرخه مثبت “ON” کاملاً قفل می شود. اگر تریستور در آغاز نیم چرخه ( θ = ۰ درجه ) تحریک شود ، بار (یک لامپ) برای چرخه مثبت کامل شکل موج AC (نیمه موج اصلاح شده موج) در یک “روشن” روشن خواهد شد. ولتاژ متوسط ۰٫۳۱۸ x Vp .

همانطور که استفاده از دروازه ماشه پالس افزایش همراه چرخه نیمی از ( θ = ۰ درجه  تا ۹۰ درجه )، لامپ است برای زمان کمتر روشن و ولتاژ متوسط ارائه شده به لامپ نیز به نسبت کمتر خواهد بود کاهش روشنایی آن است.

سپس می توانیم از یکسو کننده کنترل شده سیلیکون به عنوان کمی کننده نور AC و همچنین در انواع کاربردهای دیگر AC مانند: کنترل سرعت موتور AC ، سیستم های کنترل دما و مدارهای تنظیم کننده توان و غیره استفاده کنیم.

تاکنون دیدیم که یک تریستور در واقع یک دستگاه نیمه موج است که تنها در نیمی از چرخه در هنگامی که آند مثبت است انجام می شود و جریان را مانند یک دیود مسدود می کند وقتی که آند منفی باشد ، صرف نظر از سیگنال گیت.

اما وسایل نیمه هادی بیشتری در دسترس هستند که زیر پرچم “تریستور” قرار دارند که می توانند در هر دو جهت ، دستگاههای پر موج انجام شوند یا می توانند با سیگنال گیت “خاموش” شوند.

این قبیل دستگاه ها عبارتند از: “Gate Turn-Off Thististors” (GTO) ، “Thististors Induction Static” (SITH) ، “MOS کنترل اهریمن داران” (MCT) ، “کلید کنترل شده سیلیکون” (SCS) ، “Triode Thististors” (TRIAC) و ” توریستورهای فعال شده با نور ”(LASCR) برای نامگذاری چند مورد ، این دستگاه ها در انواع مختلفی از ولتاژ و جریان فعلی موجود هستند که باعث می شود آنها برای استفاده در برنامه های سطح قدرت بسیار بالا جذاب شوند.

خلاصه تریستور

یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی که معمولاً به عنوان Thististors شناخته می شوند ، دستگاه های نیمه هادی PNPN سه اتصال هستند که می توانند به عنوان دو ترانزیستور متصل به هم در نظر گرفته شوند که می توانند در تعویض بارهای الکتریکی سنگین مورد استفاده قرار گیرند. آنها را می توان قفل کرد و “ON” را با یک پالس جریان مثبت که روی ترمینال Gate اعمال می شود ، گرفت و به طور نامحدود “روشن” باقی می ماند تا زمانی که جریان Anode to Cathode از پایین ترین سطح قفل شدن آنها پایین بیاید.

ویژگی های استاتیک یک تریستور

  • تریستورها دستگاه های نیمه هادی هستند که تنها در حالت سوئیچینگ می توانند کار کنند.
  • تریستور دستگاههای عامل فعلی هستند ، یک جریان کوچک گیت جریان آند بزرگتر را کنترل می کند.
  • جریان را جریان می دهد تنها هنگامی که مغایر مغرضانه و جریان فعلی را به سمت دروازه اعمال کنید.
  • تریستور هنگامی که “روشن” شود ، مانند یک دیود اصلاح کننده عمل می کند.
  • جریان آند برای حفظ هدایت باید بیشتر از نگهدارنده باشد.
  • جریان جریان را هنگام تعصب معکوس مسدود می کند ، مهم نیست که جریان گیت استفاده شود.
  • هنگامی که “روشن” شروع شود ، “روشن” انجام می شود حتی اگر یک جریان دروازه دیگر وارد نشود ، جریان جریان آند بیش از جریان چفت شدن است.

تریستورها سوئیچ هایی با سرعت بالا هستند که می توانند برای جایگزینی رله های الکترومکانیکی در بسیاری از مدارها مورد استفاده قرار گیرند زیرا هیچ قسمت متحرک ، بدون قوس تماسی و یا از خوردگی یا خاک رنج نمی برند. اما علاوه بر اینکه به سادگی می توان جریانهای بزرگ “روشن” و “خاموش” را خاموش کرد ، تریستورها می توانند برای کنترل مقدار متوسط ​​جریان بار AC بدون از بین بردن مقادیر زیادی از انرژی استفاده شوند. نمونه خوب کنترل انرژی تریستور در کنترل روشنایی برقی ، بخاری و سرعت موتور است.

در آموزش بعدی ما به برخی از مدارهای اصلی Thyristor مدارها و برنامه های کاربردی با استفاده از منابع AC و DC خواهیم پرداخت.

مطالب پیشنهادی

ممکن است شما دوست داشته باشید
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.