Mi az a tirisztor és hogyan működik?

A tirisztorok általában a tranzisztorokhoz hasonló eszközöket is kapcsolnak. Mint már említettük, a tranzisztorok az apró elektronikai alkatrészek, amelyek megváltoztatták a világot, ma minden elektronikus eszközben megtalálhatjuk őket, például tévékben, mobilokban, laptopokban, számológépekben, fülhallgatókban stb. Alkalmazkodók és sokoldalúak, de ez nem azt jelenti, minden alkalmazásban használhatók, használhatjuk őket erősítő és kapcsoló eszközként, de nem képesek kezelni a nagyobb áramot, továbbá egy tranzisztorhoz folyamatos kapcsolási áramra volt szükség. Tehát mindezen kérdésekhez és a problémák leküzdéséhez tirisztorokat használunk.

Általában az SCR-t és a tirisztort felcserélhetően használják, de az SCR egyfajta tirisztor. A tirisztor sokféle kapcsolót tartalmaz, ezek közül néhány SCR (szilícium-vezérelt egyenirányító), GTO (kapu kikapcsolása) és IGBT (szigetelt kapuvezérelt bipoláris tranzisztor) stb. De az SCR a legszélesebb körben használt eszköz, így a tirisztor szó szinonimája az SCR-nek. Egyszerűen az SCR egyfajta tirisztor .

Az SCR vagy a tirisztor egy négyrétegű, három csatlakozású félvezető kapcsoló eszköz. Ez három terminálja anód, katód és kapu. A tirisztor egyirányú eszköz is, mint egy dióda, ami azt jelenti, hogy az áramot csak egy irányban áramolja. Három sorozatos PN csomópontból áll, mivel négy rétegből áll. A kaputerminál az SCR kiváltására szolgál, kis feszültség biztosításával ennek a terminálnak, amelyet kapuindító módszernek is hívtunk az SCR bekapcsolásához.

Miben különbözik a tirisztor a MOSFET-től?

A tirisztor és a MOSFET egyaránt elektromos kapcsoló, és leggyakrabban használják őket. Az alapvető különbség mindkettő között az, hogy a MOSFET kapcsolók feszültségvezérelt készülékek, és csak az egyenáramot tudják kapcsolni, míg a tirisztoros kapcsolók áramvezérelt készülékek, és mind az egyenáramot, mind az váltóáramot át tudják kapcsolni.

Van még néhány különbség a tirisztor és a MOSFET között az alábbiakban, a táblázatban:

Ingatlan	Tirisztor	MOSFET
Termikus elfut	Igen	Nem
Hőmérséklet-érzékenység	Kevésbé	magas
típus	Nagyfeszültségű nagyáramú eszköz	Nagyfeszültségű középáramú eszköz
Kikapcsolni	Külön kapcsoló áramkörre van szükség	Nem szükséges
Bekapcsolni	Egyetlen impulzus szükséges	A be- és kikapcsolás kivételével nincs szükség folyamatos táplálásra
Kapcsolási sebesség	alacsony	magas
Ellenálló bemeneti impedancia	alacsony	magas
Irányítás	Áramvezérelt eszköz	Feszültségvezérelt eszköz

Miben különbözik a tirisztor a tranzisztortól?

A tirisztor és a tranzisztor egyaránt elektromos kapcsoló, de a tirisztorok teljesítmény-kezelési képessége sokkal jobb, mint a tranzisztor. A tirisztor magas besorolása kilowattban megadva, míg a tranzisztor teljesítménye wattban van megadva. A tirisztort elemzéskor zárt tranzisztorpárnak tekintjük. A fő különbség a tranzisztor és a tirisztor között az, hogy a tranzisztornak folyamatos kapcsolási tápra van szüksége, hogy BE maradjon, de tirisztor esetén csak egyszer kell bekapcsolnunk, és továbbra is BE állapotban marad. Az olyan alkalmazásokhoz, mint a riasztási áramkör, amelyeknek egyszer kell aktiválódniuk és örökké BE kell maradniuk, nem használhatók tranzisztorok. Tehát ezen problémák leküzdésére a tirisztort használjuk.

Van még néhány különbség a tirisztor és a tranzisztor között az alábbiakban, a táblázatban:

Ingatlan	Tirisztor	Tranzisztor
Réteg	Négy réteg	Három réteg
Terminálok	Anód, katód és kapu	Emitter, gyűjtő és bázis
Működés feszültség és áram felett	Magasabb	A tirisztornál alacsonyabb
Bekapcsolni	Csak bekapcsolt kapuimpulzusra volt szükség	Szükséges folyamatos vezérlőáram
Belső áramvesztés	Alacsonyabb, mint a tranzisztor	magasabb

VI A tirisztor vagy az SCR jellemzői

A tirisztor VI jellemzőinek megszerzéséhez szükséges alapvető áramkört az alábbiakban adjuk meg, a tirisztor anódja és katódja a terhelésen keresztül csatlakozik a fő tápellátáshoz. A tirisztor kapuja és katódja egy Es forrásból táplálkozik, amelyet kapuáram biztosítására használnak a kaputól a katódig.

A jellegzetes diagramnak megfelelően az SCR három alapvető módja van: hátramenet blokkolás, előre blokkolás és előre vezetés mód.

Fordított blokkolási mód:

Ebben az üzemmódban a katód pozitívvá válik az nyitott S kapcsolóval ellátott anódhoz képest. A J1 és J3 csomópont torzítva van fordítva, J2 pedig előre torzítva. Amikor a tirisztoron visszirányú feszültséget alkalmaznak (kisebbnek kell lennie, mint V _BR), a készülék nagy impedanciát kínál fordított irányban. Ezért a tirisztort nyitott kapcsolóként kezelik a fordított blokkolási módban. A V _BR a fordított megszakítási feszültség, ahol a lavina bekövetkezik, ha a V _BR értéket meghaladja, a tirisztor károsodását okozhatja.

Előre blokkoló mód:

Ha az anód pozitív lesz a katódhoz képest, nyitott kapu kapcsolóval. A tirisztort állítólag előre torzítják, a J1 és J3 kereszteződést előre és J2 fordítottan torzítják, amint az az ábrán látható. Ebben az üzemmódban egy kis áram folyik, az úgynevezett előre szivárgó áram, mivel az előre szivárgó áram kicsi és nem elegendő az SCR kiváltásához. Ezért az SCR-t nyitott kapcsolóként kezelik még előre blokkoló üzemmódban is.

Előre vezető vezetési mód:

Ahogy az előremenő feszültség nő, ha a kapu áramköre nyitva marad, lavina lép fel a J2 csomópontban, és az SCR vezetési módba kerül. Bármely pillanatban bekapcsolhatjuk az SCR-t úgy, hogy pozitív kapu impulzust adunk a kapu és a katód között, vagy a tirisztor anódján és katódján átmenő áttörési feszültséggel.

Az SCR vagy tirisztor kiváltó módszerei

Számos módszer létezik az SCR kiváltására, például:

• Előre feszültség kiváltása
• Kapu kiváltása
• dv / dt kiváltó
• Hőmérséklet kiváltása
• Könnyű kiváltó

Előre feszültség kiváltása:

Ha az anód és a katód között előrefeszültséget alkalmazunk, a kapu áramkörének nyitva tartásával, akkor a J2 csomópont fordított torzítású. Ennek eredményeként a kimerülő réteg kialakulása a J2-szerte történik. Ahogy az előre feszültség nő, a színpad jön, amikor kiürített réteg kap eltűnik, és J2 azt mondta, hogy Avalanche bontás. Ezért a tirisztor vezetési állapotban van. Az a feszültség, amelynél a lavina bekövetkezik, előbontási feszültségként V _BO.

Kapuindítás:

Ez az egyik leggyakoribb, legmegbízhatóbb és leghatékonyabb mód a tirisztor vagy az SCR bekapcsolására. A kapuindításnál az SCR bekapcsolásához pozitív feszültséget alkalmaznak a kapu és a katód között, amely a kapu áramát eredményezi, és a töltés befecskendeződik a belső P rétegbe, és előrelépés történik. Minél nagyobb a kapu áram, csökken az előremeneti átfeszültség.

Ahogy az ábra mutatja, az SCR-ben három csomópont van,. A kapuindító módszer alkalmazásával, amikor a kapuimpulzus a J2 csomópontot megszakítja, a J1 és J2 csomópont torzítva kerül előre, vagy az SCR vezetési állapotba kerül. Ennélfogva lehetővé teszi, hogy az áram anódon át katódig áramoljon.

A két tranzisztoros modell szerint, amikor az anód pozitív lesz a katódhoz képest. Az áram addig nem áramlik az anódon át a katódig, amíg a kaputüske ki nem vált. Amikor az áram a kapu csapjába áramlik, bekapcsol az alsó tranzisztor. Alsó tranzisztor vezetésként bekapcsolja a felső tranzisztort. Ez egyfajta belső pozitív visszajelzés, így azáltal, hogy egy ideig impulzust adott a kapun, a tirisztor ON állapotban maradt. Amikor mindkét tranzisztor bekapcsol, áram indul az anódon át a katódig. Ezt az állapotot előre vezetőnek nevezik, és így egy tranzisztor „reteszelődik” vagy állandóan BE van kapcsolva. Az SCR kikapcsolásához nem lehet kikapcsolni csak a kapuáram eltávolításával, ebben az állapotban a tirisztor függetlenné válik a kapuáramtól. Tehát a kikapcsoláshoz ki kell kapcsolni az áramkört.

dv / dt kiváltása:

A fordított előfeszített csomópontban a J2 a kereszteződésen keresztüli töltés jelenléte miatt megszerzi azt a jellemzőt, mint a kondenzátor. Ha az előremenő feszültség hirtelen bekapcsol, a Cj elágazási kapacitáson keresztüli töltőáram bekapcsolja az SCR-t.

Az i _C töltőáramot adja meg;

i _C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (ahol Va Va előrefeszültség jelenik meg a J2 kereszteződésen) i _C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt), mivel a csatlakozási kapacitás közel állandó, dCj / dt nulla, akkor i _C = Cj dVa / dt

Ezért ha a dVa / dt előremenő feszültség emelkedési sebessége nagy, akkor az i _C töltőáram nagyobb lenne. Itt a töltőáram kapuáram szerepet játszik, hogy bekapcsolja az SCR-t, még a kapujel is nulla.

Hőmérséklet kiváltása:

Amikor a tirisztor előre blokkoló üzemmódban van, az alkalmazott feszültség nagy része összegyűlik a J2 kereszteződésen, ez a feszültség némi szivárgási áramhoz kapcsolódik. Ami megnöveli a J2 elágazás hőmérsékletét. Tehát a hőmérséklet növekedésével a kimerülő réteg csökken, és bizonyos magas hőmérsékleten (a biztonságos határon belül) a kimerülő réteg megszakad, és az SCR ON állapotba kapcsol.

Fényindítás:

Az SCR fénnyel történő kiváltásához egy mélyedést (vagy üreges) belső p-réteget készítenek az alábbi ábra szerint. A különleges hullámhosszú fénysugarat optikai szálak irányítják besugárzás céljából. Mivel a fény intenzitása meghaladja egy bizonyos értéket, az SCR bekapcsol. Ezt a típusú SCR-t fény-aktivált SCR-nek (LASCR) hívták. Néha ezek az SCR mind a fényforrás, mind a kapujel kombinációjával váltanak ki. Az SCR bekapcsolásához nagy kapuáram és alacsonyabb fényintenzitás szükséges.

A LASCR vagy a fény által kiváltott SCR a HVDC (nagyfeszültségű egyenáram) átviteli rendszerben használatos.