מודול התיריסטור משתמש במולטימטר כדי להבחין בין שלוש האלקטרודות של התיריסטור

מודול התיריסטור משתמש במולטימטר כדי להבחין בין שלוש האלקטרודות של התיריסטור

SilicON Controlled Rectifier, SCR התפתח למשפחה גדולה מאז שיצא בשנות ה-50, והחברים העיקריים בה כוללים תיריסטורים חד-כיווניים, תיריסטורים דו-כיווניים, תיריסטורים נשלטי אור, תיריסטורים מוליכים הפוכים, תיריסטורים כיבוי, תיריסטורים מהירים וכו'. לַחֲכוֹת. היום כולם משתמשים בתיריסטור חד כיווני, שזה מה שאנשים מכנים לעתים קרובות תיריסטור רגיל. הוא מורכב מארבע שכבות של חומרים מוליכים למחצה, עם שלושה חיבורי PN ושלוש אלקטרודות חיצוניות: האלקטרודה הנמשכת מהשכבה הראשונה של מוליכים למחצה מסוג P נקראת אנודה A. , האלקטרודה הנמשכת מהשכבה השלישית של מוליכים למחצה מסוג P היא נקראת אלקטרודת הבקרה G, והאלקטרודה הנמשכת מהשכבה הרביעית של מוליכים למחצה מסוג N נקראת קתודה K. ניתן לראות מסמל המעגל של התיריסטור שזהו התקן מוליך חד-כיווני כמו דיודה, והמפתח הוא שיש לו אלקטרודת בקרה נוספת G, מה שהופך אותו לבעל מאפייני עבודה שונים לחלוטין מהדיודה.

ניתן להבחין בין שלוש האלקטרודות של התיריסטור באמצעות מולטימטר

ניתן למדוד את שלוש האלקטרודות של תיריסטורים רגילים עם הילוך R×100 של המולטימטר. כפי שכולנו יודעים, קיים צומת pN בין התיריסטורים G ו-K (איור 2(א)), המקביל לדיודה, G הוא הקוטב החיובי, ו-K הוא הקוטב השלילי. לכן, לפי שיטת בדיקת הדיודה, גלה שניים משלושת הקטבים. מוט אחד, מדדו את ההתנגדות שלו קדימה ואחורה, ההתנגדות קטנה, העט השחור של המולטימטר מחובר לעמוד הבקרה G, העט האדום מחובר לקתודה K, והנותר הוא האנודה A. לבדיקה. בין אם התיריסטור טוב או רע, אתה יכול להשתמש במעגל לוח ההוראה שהודגם זה עתה (איור 3). כאשר ספק הכוח SB מחובר, הנורה טובה אם היא דולקת, ורע אם היא לא דולקת.

כיצד לזהות את שלושת הקטבים של מיישר מבוקר סיליקון

השיטה לזיהוי שלושת הקטבים של התיריסטור היא פשוטה מאוד. על פי העיקרון של צומת pN, פשוט השתמש במולטימטר כדי למדוד את ערך ההתנגדות בין שלושת הקטבים.

ההתנגדות קדימה ואחורה בין האנודה לקתודה היא יותר מכמה מאות אלפי אוהם, וההתנגדות קדימה ואחורה בין האנודה לאלקטרודת הבקרה היא יותר מכמה מאות אלפי אוהם (יש ביניהם שני צמתים pN, והכיוון להיפך, אז הכיוונים החיובי והשלילי של האנודה ועמוד הבקרה אינם מחוברים).

קיים צומת pN בין אלקטרודת הבקרה לקתודה, כך שההתנגדות קדימה שלה היא בטווח של מספר אוהם עד מאות אוהם, וההתנגדות ההפוכה גדולה מההתנגדות קדימה. עם זאת, המאפיינים של דיודת מוט הבקרה אינם אידיאליים. הכיוון ההפוך אינו חסום לחלוטין, וזרם גדול יחסית יכול לעבור דרכו. לכן, לפעמים ההתנגדות ההפוכה של מוט הבקרה הנמדדת קטנה יחסית, מה שלא אומר שמאפייני מוט הבקרה אינם טובים. . בנוסף, בעת מדידת ההתנגדות קדימה ואחורה של עמוד הבקרה, יש למקם את המולטימטר בבלוק R*10 או R*1 כדי למנוע התמוטטות לאחור של עמוד הבקרה כאשר המתח גבוה מדי.

אם נמדד שהקתודה והאנודה של הרכיב עברו קצר, או שהאנודה ועמוד הבקרה קצרים, או עמוד הבקרה והקתודה קצרו הפוך, או עמוד הבקרה והקטודה. הקתודה במעגל פתוח, זה אומר שהרכיב פגום.

תיריסטור הוא קיצור של אלמנט מיישר מבוקר סיליקון, שהוא התקן מוליכים למחצה בעל הספק גבוה עם מבנה ארבע שכבות של שלושה צמתים pN. למעשה, תפקידו של התיריסטור הוא לא רק תיקון, הוא יכול לשמש גם כבלתי-מתג להפעלה או כיבוי מהיר של המעגל, לממש את היפוך זרם ישר לזרם חילופין ולשנות את זרם החילופין של תדר אחד. לתוך תדר אחר AC, וכו '. SCRs, כמו התקני מוליכים למחצה אחרים, יש את היתרונות של גודל קטן, יעילות גבוהה, יציבות טובה, ותפעול אמין. הופעתו הביאה את טכנולוגיית המוליכים למחצה מתחום החשמל החלש לתחום החשמל החזק, והפכה למרכיב הנמצא בשימוש נלהב בתעשייה, חקלאות, תחבורה, מחקר מדעי צבאי וכן במכשירי חשמל מסחריים ואזרחיים.

המבנה והמאפיינים של תיריסטור

לתיריסטור שלוש אלקטרודות - האנודה (A), הקתודה (C) והשער (G). יש לו תבנית עם מבנה ארבע שכבות המורכב ממוליכים חופפים מסוג p וממוליכים מסוג n, ויש שלושה צמתים pN בסך הכל. תרשים המבנה והסמלים שלו.

תיריסטורים שונים מאוד במבנה מדיודות מיישר סיליקון עם צומת pN אחד בלבד. מבנה ארבע השכבות של התיריסטור וההתייחסות של עמוד השליטה הניחו את הבסיס למאפייני השליטה המצוינים שלו של "שליטה בגדול עם הקטן". בעת שימוש במיישר מבוקר סיליקון, כל עוד זרם קטן או מתח מופעל על עמוד הבקרה, ניתן לשלוט בזרם או מתח אנודה גדולים. כיום יוצרו אלמנטים תיריסטורים בעלי קיבולת זרם של כמה מאות אמפר או אפילו אלפי אמפר. בדרך כלל, תיריסטור מתחת ל-5 אמפר נקרא תיריסטור בעל הספק נמוך, והתיריסטור מעל 50 אמפר נקרא תיריסטור בעל הספק גבוה.

מדוע לתיריסטור יש יכולת שליטה של ​​"שליטה בגדול עם הקטן"? להלן אנו משתמשים בתרשים-27 כדי לנתח בקצרה את עקרון העבודה של התיריסטור.

ראשית, אנו יכולים לראות שהשכבה הראשונה, השנייה והשלישית מהקתודה הן טרנזיסטור מסוג NpN, בעוד השכבה השנייה, השלישית והרביעית יוצרות טרנזיסטור מסוג pNp נוסף. ביניהם, השכבה השנייה והשלישית משותפים לשני צינורות חופפים. בדרך זו, ניתן לשרטט את דיאגרמת המעגלים המקבילה של תרשים-27(C) לניתוח. כאשר מתח קדמי Ea מופעל בין האנודה לקתודה, ואות טריגר חיובי מוכנס בין אלקטרודת הבקרה G והקתודה C (שווה ערך לפולט הבסיס של BG1), BG1 יפיק זרם בסיס Ib1, דרך מוגבר, ל-BG1 יהיה זרם אספן IC1 מוגדל פי 1. מכיוון שהאספן של BG1 מחובר לבסיס של BG2, IC1 הוא זרם הבסיס Ib2 של BG2. BG2 מגביר את זרם האספן IC2 של 2 מאשר Ib2 (Ib1) ושולח אותו בחזרה לבסיס של BG1 להגברה. מחזור זה מוגבר עד BG1 ו-BG2 מופעלים לחלוטין. למעשה, תהליך זה הוא תהליך של "טריגר-on-the-fly". עבור התיריסטור, אות ההדק מתווסף לאלקטרודת הבקרה, והתיריסטור מופעל מיד. זמן ההולכה נקבע בעיקר על ידי ביצועי התיריסטור. ברגע שהתיריסטור מופעל ומופעל, עקב המשוב המעגלי, הזרם הזורם לבסיס של BG1 הוא לא רק ה-Ib1 הראשוני, אלא הזרם המוגבר על ידי BG1 ו-BG2 (1* 2*Ib1), שהוא הרבה יותר גדול. מאשר Ib1, מספיק כדי להשאיר את BG1 מופעל ברציפות. בשלב זה, גם אם אות ההדק נעלם, התיריסטור נשאר דולק. רק כאשר אספקת החשמל Ea מנותקת או Ea יורדת כך שזרם הקולט ב-BG1 וב-BG2 קטן מהערך המינימלי לשמירה על הולכה, ניתן לכבות את התיריסטור. כמובן שאם הקוטביות של Ea הופכת, BG1 ו-BG2 יהיו במצב ניתוק בגלל המתח ההפוך. בשלב זה, גם אם אות ההדק נכנס, התיריסטור לא יכול לעבוד. לעומת זאת, Ea מחובר לכיוון החיובי, בעוד אות ההדק שלילי, ולא ניתן להפעיל את התיריסטור. בנוסף, אם אות ההדק לא יתווסף, ומתח האנודה החיובי עולה על ערך מסוים, גם התיריסטור יופעל, אבל זה כבר מצב עבודה לא תקין.

המאפיין הניתן לשליטה של ​​התיריסטור לשלוט בהולכה (זרם גדול עובר דרך התיריסטור) דרך אות טריגר (זרם טריגר קטן) הוא תכונה חשובה שמבדילה אותו מדיודות מיישר סיליקון רגילות.

השימוש העיקרי של תיריסטורים במעגלים

השימוש הבסיסי ביותר של תיריסטורים רגילים הוא תיקון מבוקר. מעגל תיקון הדיודות המוכר שייך למעגל התיקון הבלתי נשלט. אם הדיודה מוחלפת בתיריסטור, ניתן ליצור מעגל תיקון הניתן לשליטה, מהפך, ויסות מהירות, עירור מנוע, מתג ללא מגע ובקרה אוטומטית. כעת אני מצייר את מעגל התיקון החד-פאזי הפשוט ביותר הניתן לשליטה בחצי גל [איור 4(א)]. במהלך חצי המחזור החיובי של מתח AC הסינוסואידאלי U2, אם אין כניסת Ug של דופק טריגר לקוטב הבקרה של VS, עדיין לא ניתן להפעיל את VS. רק כאשר U2 נמצא בחצי המחזור החיובי ודופק ההדק Ug מופעל על עמוד הבקרה, התיריסטור מופעל להוליך. כעת, צייר את דיאגרמת צורת הגל שלו [איור 4(ג) ו-(ד)], ניתן לראות שרק כאשר דופק ההדק Ug מגיע, יש פלט UL של מתח על העומס RL (החלק המוצל בתרשים צורת הגל) . אם Ug מגיע מוקדם, התיריסטור יידלק מוקדם; אם Ug מגיע באיחור, התיריסטור יופעל מאוחר יותר. על ידי שינוי זמן ההגעה של דופק ההדק Ug על עמוד הבקרה, ניתן להתאים את הערך הממוצע UL של מתח המוצא על העומס (אזור החלק המוצל). בטכנולוגיה אלקטרוטכנית, חצי המחזור של זרם חילופין מוגדר לעתים קרובות כ-180 מעלות, מה שנקרא זווית חשמלית. באופן זה, בכל חצי מחזור חיובי של U2, הזווית החשמלית הנחווית מערך האפס ועד לרגע בו מגיע דופק ההדק נקראת זווית הבקרה; הזווית החשמלית שבה התיריסטור מופעל בכל חצי מחזור חיובי נקראת זווית ההולכה θ. ברור, שניהם וגם θ משמשים כדי לייצג את טווח ההדלקה או הבלוק של התיריסטור בחצי המחזור של המתח קדימה. על ידי שינוי זווית הבקרה או זווית ההולכה θ, הערך הממוצע UL של מתח DC הדופק על העומס משתנה, ומתממש התיקון הניתן לשליטה.