Travail et dispositif du thyristor et du triac

Absolument n'importe quel thyristor peut être dans deux états stables - fermé ou ouvert

A l'état fermé, il est dans un état de faible conductivité et presque aucun courant ne circule, à l'état ouvert, au contraire, le semi-conducteur sera dans un état de forte conductivité, le courant le traverse pratiquement sans résistance

On peut dire que le thyristor est une clé commandée par l'alimentation électrique. Mais en fait, le signal de commande ne peut qu'ouvrir le semi-conducteur. Pour le verrouiller, il est nécessaire de remplir les conditions visant à réduire le courant direct à presque zéro.

Structurellement, le thyristor est une séquence de quatre couches p et n type formant la structure p-n-p-n et connectés en série.

L'une des zones extrêmes auxquelles le pôle de puissance positif est connecté s'appelle anode, type p
L'autre, auquel est connecté le pôle de tension négatif, s'appelle cathode, – type n
Électrode de contrôle relié aux couches internes.

Afin de comprendre le fonctionnement du thyristor, considérons plusieurs cas, le premier : la tension n'est pas appliquée à l'électrode de commande, le thyristor est connecté selon le circuit dinistor - une tension positive est fournie à l'anode et une tension négative à la cathode, voir figure.

Dans ce cas, la jonction p-n du collecteur du thyristor est à l'état fermé et l'émetteur est ouvert. Les jonctions ouvertes ont une très faible résistance, de sorte que presque toute la tension de l'alimentation est appliquée à la jonction du collecteur, en raison de la résistance élevée dont le courant traversant le dispositif semi-conducteur est très faible.

Sur le graphique CVC, cet état est pertinent pour la zone marquée d'un numéro 1 .

Avec une augmentation du niveau de tension, jusqu'à un certain point, le courant du thyristor n'augmente presque pas. Mais atteindre un niveau critique conditionnel - tension d'enclenchement U sur, des facteurs apparaissent dans le dinistor auquel une forte augmentation des porteurs de charge libres commence dans la jonction du collecteur, qui s'use presque immédiatement caractère d'avalanche. Il en résulte un claquage électrique réversible (point 2 sur la figure représentée). À p- zone de la jonction du collecteur, une zone en excès de charges positives accumulées apparaît, dans n-région, au contraire, il y a une accumulation d'électrons. Une augmentation de la concentration de porteurs de charge libres entraîne une chute de la barrière de potentiel aux trois jonctions et l'injection de porteurs de charge commence par les jonctions d'émetteur. Le caractère d'avalanche augmente encore, et conduit à la commutation de la jonction collecteur à l'état ouvert. Dans le même temps, le courant augmente dans toutes les zones du semi-conducteur, entraînant une chute de tension entre la cathode et l'anode, illustrée dans le graphique ci-dessus par un segment marqué du chiffre trois. A ce moment, le dinistor a une résistance différentielle négative. Sur la résistance R n la tension monte et le semi-conducteur commute.

Après ouverture de la jonction du collecteur, la caractéristique I – V du dinistor devient la même que sur la branche droite - segment n ° 4. Après avoir commuté le dispositif à semi-conducteur, la tension chute au niveau d'un volt. À l'avenir, une augmentation du niveau de tension ou une diminution de la résistance entraînera une augmentation du courant de sortie, un à un, ainsi que du fonctionnement de la diode lorsqu'elle est directement allumée. Si le niveau de tension d'alimentation est réduit, la résistance élevée de la jonction du collecteur est restaurée presque instantanément, le dinistor se ferme, le courant chute fortement.

Tension d'enclenchement U sur, peut être ajusté en introduisant dans l'une quelconque des couches intermédiaires, à côté de la jonction de collecteur, des porteurs de charge mineurs pour celle-ci.

A cet effet, une spéciale électrode de commande, alimenté par une source supplémentaire, dont découle la tension de commande - Contrôle U. Comme on peut le voir clairement sur le graphique, avec une augmentation de la commande U, la tension d'activation diminue.

Principales caractéristiques des thyristors

U sur tension d'activation - le thyristor passe à l'état ouvert
Uo6p.max- une tension inverse répétitive pulsée au cours de laquelle se produit un claquage électrique de la jonction p-n. Pour de nombreux thyristors, l'expression sera vraie U o6p.max . = U allumé
Imax- la valeur de courant maximale admissible
je me marie- valeur moyenne du courant pour la période U np- chute de tension continue avec un thyristor ouvert
Io6p.max- courant maximal inverse commençant à circuler lorsqu'il est appliqué Uo6p.max, en raison du mouvement des porteurs de charge mineurs
je tiens courant de maintien - la valeur du courant d'anode auquel le thyristor est verrouillé
Pmax- dissipation de puissance maximale
t off- temps de coupure nécessaire pour éteindre le thyristor

Thyristors verrouillables- a un classique à quatre couches p-n-p-n structure, mais en même temps, il possède un certain nombre de caractéristiques de conception qui offrent des fonctionnalités telles qu'une contrôlabilité complète. Grâce à cette action de l'électrode de commande, les thyristors verrouillables peuvent passer non seulement de l'état ouvert à l'état fermé, mais également de l'état ouvert à l'état fermé. Pour ce faire, une tension est appliquée à l'électrode de commande, opposée à celle que le thyristor ouvre précédemment. Pour verrouiller le thyristor sur l'électrode de commande, une impulsion de courant négative puissante mais de courte durée suit. Lors de l'utilisation de thyristors verrouillables, il convient de rappeler que leurs valeurs limites sont inférieures de 30% à celles des thyristors conventionnels. Dans l'ingénierie des circuits, les thyristors verrouillables sont activement utilisés comme interrupteurs électroniques dans la technologie des convertisseurs et des impulsions.

Contrairement à leurs parents à quatre couches - les thyristors, ils ont une structure à cinq couches.

En raison de cette structure semi-conductrice, ils sont capables de faire passer le courant dans les deux sens - à la fois de la cathode à l'anode et de l'anode à la cathode, et la tension des deux polarités est appliquée à l'électrode de commande. En raison de cette propriété, la caractéristique courant-tension du triac a une forme symétrique dans les deux axes de coordonnées. Vous pouvez en savoir plus sur le fonctionnement du triac à partir du didacticiel vidéo sur le lien ci-dessous.

Le principe de fonctionnement du triac

Si un thyristor standard a une anode et une cathode, les électrodes du triac ne peuvent pas être décrites de cette manière, car chaque électrode d'angle est à la fois une anode et une cathode. Par conséquent, le triac est capable de faire passer le courant dans les deux sens. C'est pourquoi il fonctionne très bien dans les circuits AC.

Un circuit très simple expliquant le principe d'un triac est un régulateur de puissance triac.

Après application d'une tension à l'une des sorties du triac, une tension alternative est fournie. Une tension de commande négative est fournie à l'électrode qui commande le pont de diodes. Lorsque le seuil d'enclenchement est dépassé, le triac est déverrouillé et le courant circule dans la charge connectée. Au moment où la polarité de la tension change à l'entrée du triac, celui-ci est verrouillé. Ensuite, l'algorithme est répété.

Plus le niveau de tension de commande est élevé, plus le triac se déclenche rapidement et la durée d'impulsion à la charge augmente. Avec une diminution du niveau de tension de commande, la durée des impulsions sur la charge diminue également. A la sortie du régulateur triac, la tension sera en dents de scie avec une durée d'impulsion réglable. Ainsi, en ajustant la tension de commande, on peut modifier la luminosité d'une ampoule à incandescence ou la température d'une pointe de fer à souder connectée en charge.

Ainsi, le triac est contrôlé à la fois par une tension négative et positive. Soulignons ses avantages et ses inconvénients.

Avantages : faible coût, longue durée de vie, pas de contacts et, par conséquent, pas d'étincelles et de broutages.
Inconvénients : assez sensible à la surchauffe et se monte généralement sur un radiateur. Il ne fonctionne pas aux hautes fréquences, car il n'a pas le temps de passer d'ouvert à fermé. Répond aux interférences externes qui provoquent de fausses alarmes.

Il convient également de mentionner les caractéristiques de montage des triacs dans la technologie électronique moderne.

À faible charge ou si de courts courants pulsés y circulent, l'installation de triacs peut être réalisée sans dissipateur thermique. Dans tous les autres cas, sa présence est strictement requise.
Le thyristor peut être fixé au dissipateur thermique avec un clip de montage ou une vis
Pour réduire la possibilité de fausses alarmes dues au bruit, la longueur des fils doit être réduite au minimum. Il est recommandé d'utiliser un câble blindé ou une paire torsadée pour la connexion.

Ou les optothyristors sont des semi-conducteurs spécialisés, dont la caractéristique de conception est la présence d'une cellule photoélectrique, qui est une électrode de commande.

Un type de triac moderne et prometteur est l'optosimistor. Au lieu d'une électrode de commande, il y a une LED dans le boîtier et la commande est effectuée en modifiant la tension d'alimentation sur la LED. Lorsqu'un flux lumineux de retour de puissance frappe, la cellule photoélectrique commute le thyristor en position ouverte. La fonction la plus élémentaire d'un opto-triac est qu'il existe une isolation galvanique complète entre le circuit de commande et le circuit d'alimentation. Cela crée un niveau et une fiabilité tout simplement excellents de la conception.

Touches d'alimentation. L'un des principaux points affectant la demande de tels circuits est la faible puissance qu'un thyristor peut dissiper dans les circuits de commutation. A l'état verrouillé, l'énergie n'est pratiquement pas consommée, car le courant est proche des valeurs nulles. Et à l'état ouvert, la dissipation de puissance est faible en raison des faibles valeurs de tension.

Dispositifs de seuil- ils mettent en œuvre la propriété principale des thyristors - s'ouvrir lorsque la tension atteint le niveau souhaité. Ceci est utilisé dans les contrôleurs de puissance de phase et les oscillateurs à relaxation.

Pour interruption et marche-arrêt des thyristors sont utilisés. Certes, dans ce cas, les schémas ont besoin d'être affinés.

Dispositifs expérimentaux- ils utilisent la propriété du thyristor d'avoir une résistance négative, étant en mode transitoire

Le principe de fonctionnement et les propriétés du dinistor, circuits sur dinistors

Un dinistor est un type de diode semi-conductrice appartenant à la classe des thyristors. Le dinistor se compose de quatre régions de conductivité différente et possède trois jonctions pn. En électronique, il a trouvé une utilisation plutôt limitée, on le retrouve dans les conceptions de lampes à économie d'énergie pour les culots E14 et E27, où il est utilisé dans les circuits de démarrage. De plus, on le retrouve dans les ballasts des lampes fluorescentes.