Thyristor- und Triac-Arbeit und -Gerät

Absolut jeder Thyristor kann sich in zwei stabilen Zuständen befinden - abgeschlossen oder offen

Im geschlossenen Zustand befindet er sich in einem Zustand geringer Leitfähigkeit und es fließt fast kein Strom, im offenen Zustand hingegen befindet sich der Halbleiter in einem Zustand hoher Leitfähigkeit, der Strom fließt praktisch ohne Widerstand durch ihn hindurch

Wir können sagen, dass der Thyristor ein durch elektrische Energie gesteuerter Schlüssel ist. Tatsächlich kann das Steuersignal aber nur den Halbleiter öffnen. Um ihn zurück zu sperren, müssen die Bedingungen erfüllt werden, die darauf abzielen, den Durchlassstrom auf nahezu Null zu reduzieren.

Strukturell ist der Thyristor eine Folge von vier Schichten p und n Art, die die Struktur bildet p-n-p-n und in Reihe geschaltet.

Einer der Extrembereiche, mit dem der positive Strompol verbunden ist, wird als bezeichnet Anode, p - Typ
Der andere, an dem der negative Spannungspol angeschlossen ist, wird genannt Kathode, – n-Typ
Kontrollelektrode mit den inneren Schichten verbunden.

Um den Betrieb des Thyristors zu verstehen, betrachten Sie mehrere Fälle, den ersten: An die Steuerelektrode wird keine Spannung angelegt, der Thyristor ist nach der Dinistor-Schaltung angeschlossen - an die Anode wird eine positive Spannung und an die Kathode eine negative Spannung angelegt, siehe Abbildung.

In diesem Fall befindet sich der Kollektor-p-n-Übergang des Thyristors im geschlossenen Zustand und der Emitter ist offen. Offene Übergänge haben einen sehr niedrigen Widerstand, sodass fast die gesamte Spannung von der Stromversorgung an den Kollektorübergang angelegt wird, aufgrund dessen hoher Widerstand der durch das Halbleiterbauelement fließende Strom sehr gering ist.

In der CVC-Grafik ist dieser Zustand für den mit einer Zahl gekennzeichneten Bereich relevant 1 .

Mit einer Erhöhung des Spannungspegels steigt der Thyristorstrom bis zu einem bestimmten Punkt fast nicht an. Aber das Erreichen eines bedingt kritischen Niveaus - Einschaltspannung U an treten im Dinistor Faktoren auf, bei denen ein starker Anstieg der freien Ladungsträger im Kollektorübergang beginnt, der sich fast sofort abnutzt Lawine Natur. Als Ergebnis tritt ein reversibler elektrischer Durchschlag auf (Punkt 2 in der gezeigten Abbildung). BEI p- Im Bereich des Kollektorübergangs erscheint eine überschüssige Zone angesammelter positiver Ladungen n-Region hingegen kommt es zu einer Ansammlung von Elektronen. Eine Erhöhung der Konzentration an freien Ladungsträgern führt zu einem Absinken der Potentialbarriere an allen drei Übergängen und die Injektion von Ladungsträgern beginnt durch die Emitterübergänge. Der Lawinencharakter nimmt noch weiter zu und führt zum Umschalten des Kollektorübergangs in den offenen Zustand. Gleichzeitig steigt der Strom in allen Bereichen des Halbleiters an, was zu einem Spannungsabfall zwischen Kathode und Anode führt, der in der obigen Grafik als Segment mit der Nummer drei dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt hat der Dinistor einen negativen Differenzwiderstand. Auf Widerstand R n Spannung steigt und die Halbleiter schalten.

Nach dem Öffnen des Kollektorübergangs wird die IV-Charakteristik des Dinistors dieselbe wie auf dem geraden Zweig - Segment Nr. 4. Nach dem Schalten des Halbleiterbauelements fällt die Spannung auf den Pegel von einem Volt ab. In Zukunft wird eine Erhöhung des Spannungspegels oder eine Verringerung des Widerstands zu einer Erhöhung des Ausgangsstroms eins zu eins sowie zum Betrieb der Diode führen, wenn sie direkt eingeschaltet wird. Wenn der Versorgungsspannungspegel reduziert wird, wird der hohe Widerstand des Kollektorübergangs fast sofort wiederhergestellt. Der Dinistor schließt, der Strom fällt stark ab.

Einschaltspannung U an, eingestellt werden, indem in eine der Zwischenschichten neben dem Kollektorübergang Nebenladungsträger dafür eingebracht werden.

Dazu ein besonderes Steuerelektrode, gespeist aus einer zusätzlichen Quelle, aus der die Steuerspannung folgt - U-Steuerung. Wie aus dem Diagramm deutlich ersichtlich ist, nimmt die Einschaltspannung mit zunehmender U-Regelung ab.

Hauptmerkmale von Thyristoren

U an Einschaltspannung - dabei schaltet der Thyristor in den offenen Zustand
Uo6p.max- eine gepulste, sich wiederholende Sperrspannung, während der ein elektrischer Durchbruch des p-n-Übergangs auftritt. Für viele Thyristoren trifft der Ausdruck zu U o6p.max . = U ein
Imax- der maximal zulässige Stromwert
Ich Mi- Durchschnittswert des Stroms für den Zeitraum Unp- Gleichspannungsabfall bei offenem Thyristor
Io6p.max- Maximaler Rückstrom, der beim Anlegen zu fließen beginnt Uo6p.max, aufgrund der Bewegung kleinerer Ladungsträger
ich halte Haltestrom - der Wert des Anodenstroms, bei dem der Thyristor gesperrt ist
Pmax- maximale Verlustleistung
t aus- Abschaltzeit zum Abschalten des Thyristors

Abschließbare Thyristoren- hat eine klassische Vierschicht p-n-p-n Struktur, aber gleichzeitig verfügt es über eine Reihe von Designmerkmalen, die Funktionen wie vollständige Steuerbarkeit bieten. Aufgrund dieser Aktion der Steuerelektrode können sperrbare Thyristoren nicht nur von geschlossen in den offenen Zustand, sondern auch von offen nach geschlossen gehen. Dazu wird an die Steuerelektrode eine Spannung angelegt, die derjenigen entgegengesetzt ist, mit der der Thyristor zuvor öffnet. Um den Thyristor an der Steuerelektrode zu sperren, folgt ein starker, aber kurzzeitiger negativer Stromimpuls. Beim Einsatz von sperrbaren Thyristoren ist zu beachten, dass deren Grenzwerte um 30 % niedriger liegen als bei herkömmlichen. In der Schaltungstechnik werden sperrbare Thyristoren als elektronische Schalter in der Stromrichter- und Impulstechnik aktiv eingesetzt.

Im Gegensatz zu ihren vierschichtigen Verwandten - Thyristoren - haben sie eine fünfschichtige Struktur.

Aufgrund dieser Halbleiterstruktur können sie Strom in beide Richtungen leiten - sowohl von der Kathode zur Anode als auch von der Anode zur Kathode, und die Spannung beider Polaritäten wird an die Steuerelektrode angelegt. Aufgrund dieser Eigenschaft hat die Strom-Spannungs-Kennlinie des Triacs in beiden Koordinatenachsen einen symmetrischen Verlauf. Sie können die Funktionsweise des Triacs im Video-Tutorial unter dem folgenden Link erfahren.

Das Funktionsprinzip des Triacs

Wenn ein Standard-Thyristor eine Anode und eine Kathode hat, können die Triac-Elektroden nicht auf diese Weise beschrieben werden, da jede Eckelektrode gleichzeitig Anode und Kathode ist. Daher ist der Triac in der Lage, Strom in beide Richtungen zu leiten. Deshalb funktioniert es hervorragend in Wechselstromkreisen.

Eine sehr einfache Schaltung, die das Prinzip eines Triacs erklärt, ist ein Triac-Leistungsregler.

Nach dem Anlegen einer Spannung an einen der Ausgänge des Triacs wird eine Wechselspannung geliefert. Der Elektrode, die die Diodenbrücke steuert, wird eine negative Steuerspannung zugeführt. Beim Überschreiten der Einschaltschwelle wird der Triac entsperrt und der Strom fließt in die angeschlossene Last. In dem Moment, in dem sich die Polarität der Spannung am Eingang des Triacs ändert, wird dieser gesperrt. Dann wird der Algorithmus wiederholt.

Je höher der Steuerspannungspegel, desto schneller zündet der Triac und die Impulsdauer an der Last nimmt zu. Mit einer Abnahme des Steuerspannungspegels nimmt auch die Dauer der Impulse an der Last ab. Am Ausgang des Triac-Reglers liegt eine Sägezahnspannung mit einstellbarer Impulsdauer an. So können wir durch Einstellen der Steuerspannung die Helligkeit einer Glühlampe oder die Temperatur einer als Last geschalteten Lötkolbenspitze verändern.

Der Triac wird also sowohl von negativer als auch von positiver Spannung gesteuert. Lassen Sie uns seine Vor- und Nachteile hervorheben.

Vorteile: geringe Kosten, lange Lebensdauer, keine Kontakte und dadurch keine Funkenbildung und Rattern.
Nachteile: ziemlich empfindlich gegen Überhitzung und wird normalerweise auf einem Heizkörper montiert. Es funktioniert nicht bei hohen Frequenzen, da es keine Zeit hat, von offen nach geschlossen zu wechseln. Reagiert auf externe Störungen, die Fehlalarme verursachen.

Es sollte auch über die Eigenschaften der Montage von Triacs in der modernen elektronischen Technologie gesprochen werden.

Bei geringen Lasten oder wenn darin kurze Impulsströme fließen, kann der Einbau von Triacs ohne Kühlkörper erfolgen. In allen anderen Fällen ist seine Anwesenheit zwingend erforderlich.
Der Thyristor kann mit einem Befestigungsclip oder einer Schraube am Kühlkörper befestigt werden
Um die Möglichkeit von Fehlalarmen aufgrund von Rauschen zu verringern, sollte die Länge der Drähte auf ein Minimum beschränkt werden. Es wird empfohlen, abgeschirmte Kabel oder Twisted-Pair-Kabel für die Verbindung zu verwenden.

Oder Optothyristoren sind spezialisierte Halbleiter, deren Konstruktionsmerkmal das Vorhandensein einer Fotozelle ist, die eine Steuerelektrode ist.

Ein moderner und vielversprechender Triac-Typ ist der Optosimistor. Anstelle einer Steuerelektrode befindet sich eine LED im Gehäuse und die Steuerung erfolgt durch Änderung der Versorgungsspannung an der LED. Wenn ein leichter Rückstrom auftrifft, schaltet die Fotozelle den Thyristor in die offene Position. Die grundlegendste Funktion eines Opto-Triacs besteht darin, dass zwischen dem Steuerkreis und dem Leistungskreis eine vollständige galvanische Trennung besteht. Dies schafft ein einfach hervorragendes Niveau und Zuverlässigkeit des Designs.

Power-Tasten. Einer der Hauptpunkte, der die Nachfrage nach solchen Schaltungen beeinflusst, ist die geringe Leistung, die ein Thyristor in Schaltkreisen verbrauchen kann. Im verriegelten Zustand wird praktisch kein Strom verbraucht, da der Strom nahe Nullwerten liegt. Und im geöffneten Zustand ist die Verlustleistung aufgrund niedriger Spannungswerte gering.

Schwellengeräte- Sie implementieren die Haupteigenschaft von Thyristoren - zu öffnen, wenn die Spannung das gewünschte Niveau erreicht. Dies wird in Phasenleistungsreglern und Relaxationsoszillatoren verwendet.

Für Unterbrechung und Ein-Aus Thyristoren verwendet. In diesem Fall müssen die Schemata zwar etwas verfeinert werden.

Experimentelle Geräte- Sie nutzen die Eigenschaft des Thyristors, einen negativen Widerstand zu haben, da er sich im Übergangsmodus befindet

Das Funktionsprinzip und die Eigenschaften des Dinistors, Schaltungen auf Dinistoren

Ein Dinistor ist eine Art Halbleiterdiode, die zur Klasse der Thyristoren gehört. Der Dinistor besteht aus vier Bereichen unterschiedlicher Leitfähigkeit und hat drei p-n-Übergänge. In der Elektronik hat es eher begrenzte Verwendung gefunden, wandernd findet es sich in den Designs von Energiesparlampen für den E14- und E27-Sockel wieder, wo es in Anlaufschaltungen Verwendung findet. Außerdem kommt es in Vorschaltgeräten von Leuchtstofflampen vor.