Tyristorová a triaková práce a zařízení

Absolutně každý tyristor může být ve dvou stabilních stavech - ZAVŘENO nebo OTEVŘENO

V sepnutém stavu je ve stavu nízké vodivosti a neteče téměř žádný proud, v otevřeném stavu bude naopak polovodič ve stavu vysoké vodivosti, proud jím prochází prakticky bez odporu

Můžeme říci, že tyristor je klíč ovládaný elektrickou energií. Ale ve skutečnosti může řídicí signál pouze otevřít polovodič. Pro jeho zablokování je nutné splnit podmínky zaměřené na snížení propustného proudu téměř na nulu.

Strukturálně je tyristor posloupností čtyř vrstev p a n typ tvořící strukturu p-n-p-n a zapojeny do série.

Jedna z krajních oblastí, ke které je připojen kladný silový pól, je tzv anoda, p - typ
Druhý, ke kterému je připojen záporný pól napětí, se nazývá katoda, – typ n
Řídicí elektroda spojeny s vnitřními vrstvami.

Abyste porozuměli fungování tyristoru, zvažte několik případů, první: napětí není přivedeno na řídicí elektrodu, tyristor je zapojen podle obvodu dinistoru - na anodu je přivedeno kladné napětí, na katodu záporné napětí, viz obrázek.

V tomto případě je kolektorový p-n-přechod tyristoru v uzavřeném stavu a emitor je otevřený. Otevřené přechody mají velmi nízký odpor, takže téměř veškeré napětí z napájecího zdroje je přivedeno na přechod kolektoru, díky jehož vysokému odporu je proud procházející polovodičovou součástkou velmi nízký.

Na grafu CVC je tento stav relevantní pro oblast označenou číslem 1 .

Se zvýšením úrovně napětí do určitého bodu se tyristorový proud téměř nezvyšuje. Ale dosažení podmíněné kritické úrovně - zapínací napětí U na v dinistoru se objevují faktory, při kterých začíná prudký nárůst volných nosičů náboje v kolektorovém přechodu, který se téměř okamžitě opotřebovává lavinová příroda. V důsledku toho dojde k reverzibilnímu elektrickému průrazu (bod 2 na obrázku). V p- oblast kolektorové křižovatky, objeví se přebytečná zóna nahromaděných kladných nábojů, v n-oblast naopak dochází k akumulaci elektronů. Zvýšení koncentrace volných nosičů náboje vede k poklesu potenciálové bariéry na všech třech přechodech a injekce nosičů náboje začíná přes přechody emitoru. Lavinový charakter se ještě zvyšuje a vede k přepnutí kolektorové křižovatky v otevřeném stavu. Současně se zvyšuje proud ve všech oblastech polovodiče, což má za následek pokles napětí mezi katodou a anodou, znázorněný v grafu výše jako segment označený číslem tři. V tomto okamžiku má dinistor záporný diferenciální odpor. Na odpor R n napětí stoupá a polovodič se přepíná.

Po otevření kolektorového přechodu se I–V charakteristika dinistoru stane stejnou jako na přímé větvi - segment č. 4. Po přepnutí polovodičové součástky klesne napětí na úroveň jednoho voltu. V budoucnu povede zvýšení úrovně napětí nebo snížení odporu ke zvýšení výstupního proudu, jedna k jedné, a také k provozu diody, když je přímo zapnuta. Pokud se úroveň napájecího napětí sníží, pak se vysoký odpor kolektorového přechodu obnoví téměř okamžitě, dinistor se uzavře, proud prudce klesne.

Zapínací napětí U na, lze upravit tak, že se do kterékoli z mezivrstev vedle kolektorové křižovatky zavedou vedlejší nosiče náboje.

Pro tento účel speciální řídící elektroda, napájený z přídavného zdroje, ze kterého vyplývá ovládací napětí - U ovládání. Jak je z grafu dobře patrné, s nárůstem U regulace klesá zapínací napětí.

Hlavní charakteristiky tyristorů

U na spínací napětí - při něm se tyristor přepne do otevřeného stavu
Uo6p.max- pulzní opakované zpětné napětí, při kterém dochází k elektrickému průrazu p-n přechodu. Pro mnoho tyristorů bude tento výraz pravdivý U o6p.max . = U zapnuto
Imax- maximální povolená hodnota proudu
Já St- průměrná hodnota proudu za období U np- přímý pokles napětí s otevřeným tyristorem
Io6p.max- reverzní maximální proud začíná téci při aplikaci Uo6p.max v důsledku pohybu menších nosičů náboje
držím přídržný proud - hodnota anodového proudu, při které je tyristor uzamčen
Pmax- maximální ztrátový výkon
t off- doba vypnutí potřebná k vypnutí tyristoru

Uzamykatelné tyristory- má klasický čtyřvrstvý p-n-p-n struktura, ale zároveň má řadu konstrukčních prvků, které poskytují takovou funkčnost, jako je úplná ovladatelnost. Díky tomuto působení od řídicí elektrody mohou uzamykatelné tyristory přejít nejen do otevřeného stavu ze zavřeného, ale také z otevřeného do zavřeného. K tomu je na řídicí elektrodu přivedeno napětí opačné k tomu, které předtím otevírá tyristor. K uzamčení tyristoru na řídicí elektrodě následuje silný, ale krátký pulzní záporný proud. Při použití uzamykatelných tyristorů je třeba mít na paměti, že jejich mezní hodnoty jsou o 30 % nižší než u konvenčních. V obvodové technice se uzamykatelné tyristory aktivně používají jako elektronické spínače v konvertorové a pulzní technologii.

Na rozdíl od svých čtyřvrstvých příbuzných - tyristorů, mají pětivrstvou strukturu.

Díky této polovodičové struktuře jsou schopny propouštět proud v obou směrech - jak od katody k anodě, tak od anody ke katodě, přičemž na řídicí elektrodu je přivedeno napětí obou polarit. Díky této vlastnosti má proudově-napěťová charakteristika triaku symetrický tvar v obou souřadnicových osách. O fungování triaku se můžete dozvědět z videonávodu na odkazu níže.

Princip činnosti triaku

Pokud má standardní tyristor anodu a katodu, pak nelze triakové elektrody takto popsat, protože každá rohová elektroda je zároveň anodou i katodou. Proto je triak schopen propouštět proud v obou směrech. Proto funguje skvěle ve střídavých obvodech.

Velmi jednoduchý obvod vysvětlující princip triaku je regulátor výkonu triaku.

Po přivedení napětí na jeden z výstupů triaku je přiváděno střídavé napětí. Záporné řídicí napětí je přiváděno na elektrodu, která ovládá diodový můstek. Při překročení prahu zapnutí se triak odblokuje a proud teče do připojené zátěže. V okamžiku, kdy se změní polarita napětí na vstupu triaku, dojde k jeho zablokování. Poté se algoritmus opakuje.

Čím vyšší je úroveň řídicího napětí, tím rychleji se triak spouští a doba trvání pulsu při zátěži se zvyšuje. S poklesem úrovně řídicího napětí klesá i doba trvání impulsů na zátěži. Na výstupu triakového regulátoru bude napětí pilovité s nastavitelnou dobou trvání impulsu. Úpravou ovládacího napětí tedy můžeme měnit jas žárovky nebo teplotu hrotu páječky připojené jako zátěž.

Takže triak je řízen záporným i kladným napětím. Vyzdvihněme jeho klady a zápory.

Výhody: nízká cena, dlouhá životnost, žádné kontakty a v důsledku toho žádné jiskření a drnčení.
Nevýhody: poměrně citlivý na přehřátí a obvykle se montuje na radiátor. Nefunguje na vysokých frekvencích, jelikož nestihne přepnout z otevřené do zavřené. Reaguje na vnější rušení, které způsobuje falešné poplachy.

Mělo by se také zmínit o vlastnostech montážních triaků v moderní elektronické technice.

Při nízkém zatížení nebo pokud v něm tečou krátké pulzní proudy, lze instalaci triaků provést bez chladiče. Ve všech ostatních případech je jeho přítomnost přísně vyžadována.
Tyristor lze upevnit k chladiči pomocí montážní spony nebo šroubu
Aby se snížila možnost falešných poplachů v důsledku hluku, měla by být délka vodičů omezena na minimum. Pro připojení se doporučuje použít stíněný kabel nebo kroucenou dvojlinku.

Neboli optotyristory jsou specializované polovodiče, jejichž konstrukčním znakem je přítomnost fotobuňky, což je řídicí elektroda.

Moderním a perspektivním typem triaku je optosimistor. Místo řídící elektrody je v pouzdře LED a ovládání se provádí změnou napájecího napětí na LED. Když zasáhne světelný tok zpětné energie, fotobuňka přepne tyristor do otevřené polohy. Nejzákladnější funkcí opto-triaku je úplná galvanická izolace mezi řídicím obvodem a napájecím obvodem. To vytváří jednoduše vynikající úroveň a spolehlivost designu.

Vypínací klávesy. Jedním z hlavních bodů ovlivňujících poptávku po takových obvodech je nízký výkon, který může tyristor rozptýlit ve spínacích obvodech. V uzamčeném stavu se energie prakticky nespotřebovává, protože proud se blíží nulovým hodnotám. A v otevřeném stavu je ztrátový výkon nízký kvůli nízkým hodnotám napětí.

Prahová zařízení- implementují hlavní vlastnost tyristorů - otevřít se, když napětí dosáhne požadované úrovně. To se používá ve fázových regulátorech výkonu a relaxačních oscilátorech.

Pro přerušení a zapnutí-vypnutí jsou použity tyristory. Je pravda, že v tomto případě schémata potřebují určité upřesnění.

Experimentální zařízení- využívají vlastnosti tyristoru mít záporný odpor v přechodném režimu

Princip činnosti a vlastnosti dinistoru, obvody na dinistorech

Dinistor je typ polovodičové diody patřící do třídy tyristorů. Dinistor se skládá ze čtyř oblastí různé vodivosti a má tři p-n přechody. V elektronice našel spíše omezené využití, chůzi s ním lze nalézt v návrzích úsporných žárovek pro patici E14 a E27, kde se používá ve spouštěcích obvodech. Kromě toho se vyskytuje v předřadnících zářivek.