थाइरिस्टर को प्रत्यावर्ती धारा परिपथ में जोड़ने की योजना। पावर थाइरिस्टर कितने शक्तिशाली काम करते हैं

बिल्कुल कोई भी थाइरिस्टर दो स्थिर अवस्थाओं में हो सकता है - बंद किया हुआया खोलना

बंद अवस्था में, यह कम चालकता की स्थिति में होता है और लगभग कोई प्रवाह नहीं होता है, खुले राज्य में, इसके विपरीत, अर्धचालक उच्च चालकता की स्थिति में होगा, वर्तमान इसके माध्यम से लगभग बिना किसी प्रतिरोध के गुजरता है

हम कह सकते हैं कि थाइरिस्टर एक विद्युत शक्ति नियंत्रित कुंजी है। लेकिन वास्तव में, नियंत्रण संकेत केवल अर्धचालक को खोल सकता है। इसे वापस लॉक करने के लिए, आगे की धारा को लगभग शून्य तक कम करने के उद्देश्य से शर्तों को पूरा करना आवश्यक है।

संरचनात्मक रूप से, थाइरिस्टर चार परतों का एक क्रम है पीतथा एनसंरचना बनाने का प्रकार पी-एन-पी-एनऔर श्रृंखला में जुड़ा हुआ है।

उन चरम क्षेत्रों में से एक जिससे सकारात्मक बिजली का खंभा जुड़ा होता है, कहलाता है एनोड, पी - टाइप
दूसरा, जिससे ऋणात्मक वोल्टेज ध्रुव जुड़ा होता है, कहलाता है कैथोड, - एन टाइप
नियंत्रण इलेक्ट्रोडभीतरी परतों से जुड़ा हुआ है।

थाइरिस्टर के संचालन को समझने के लिए, पहले कई मामलों पर विचार करें: वोल्टेज नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर लागू नहीं होता है, थाइरिस्टर डाइनिस्टर सर्किट के अनुसार जुड़ा हुआ है - एनोड को एक सकारात्मक वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है, और कैथोड को एक नकारात्मक वोल्टेज, आंकड़ा देखें।

इस मामले में, थाइरिस्टर का कलेक्टर पी-एन-जंक्शन बंद अवस्था में है, और एमिटर खुला है। खुले जंक्शनों में बहुत कम प्रतिरोध होता है, इसलिए बिजली की आपूर्ति से लगभग सभी वोल्टेज कलेक्टर जंक्शन पर लागू होते हैं, उच्च प्रतिरोध के कारण अर्धचालक उपकरण के माध्यम से बहने वाली धारा बहुत कम होती है।

सीवीसी ग्राफ पर, यह राज्य एक संख्या . के साथ चिह्नित क्षेत्र के लिए प्रासंगिक है 1 .

वोल्टेज स्तर में वृद्धि के साथ, एक निश्चित बिंदु तक, थाइरिस्टर करंट लगभग नहीं बढ़ता है। लेकिन एक सशर्त गंभीर स्तर तक पहुँचना - टर्न-ऑन वोल्टेज यू ओन, डाइनिस्टर में कारक दिखाई देते हैं जिस पर कलेक्टर जंक्शन में फ्री चार्ज कैरियर्स में तेज वृद्धि शुरू होती है, जो लगभग तुरंत पहनती है हिमस्खलन प्रकृति. नतीजतन, एक प्रतिवर्ती विद्युत टूटना होता है (दिखाए गए आंकड़े में बिंदु 2)। पर पी- कलेक्टर जंक्शन का क्षेत्र, संचित धनात्मक आवेशों का एक अतिरिक्त क्षेत्र प्रकट होता है, में एन-क्षेत्र, इसके विपरीत, इलेक्ट्रॉनों का संचय होता है। मुक्त आवेश वाहकों की सांद्रता में वृद्धि से तीनों जंक्शनों पर संभावित अवरोध में गिरावट आती है, और आवेश वाहकों का इंजेक्शन उत्सर्जक जंक्शनों से शुरू होता है। हिमस्खलन चरित्र और भी अधिक बढ़ जाता है, और कलेक्टर जंक्शन को खुले राज्य में बदल देता है। इसी समय, अर्धचालक के सभी क्षेत्रों में करंट बढ़ता है, जिसके परिणामस्वरूप कैथोड और एनोड के बीच वोल्टेज में गिरावट आती है, जो ऊपर दिए गए ग्राफ में नंबर तीन के साथ चिह्नित खंड के रूप में दिखाया गया है। इस समय, डाइनिस्टर का ऋणात्मक अवकलन प्रतिरोध होता है। प्रतिरोध पर आर नहींवोल्टेज बढ़ जाता है और सेमीकंडक्टर स्विच हो जाता है।

कलेक्टर जंक्शन खोलने के बाद, डाइनिस्टर की I-V विशेषता सीधी शाखा - खंड संख्या 4 के समान हो जाती है। सेमीकंडक्टर डिवाइस को स्विच करने के बाद, वोल्टेज एक वोल्ट के स्तर तक गिर जाता है। भविष्य में, वोल्टेज स्तर में वृद्धि या प्रतिरोध में कमी से आउटपुट करंट में एक से एक की वृद्धि होगी, साथ ही डायोड के सीधे चालू होने पर संचालन भी होगा। यदि आपूर्ति वोल्टेज स्तर कम हो जाता है, तो कलेक्टर जंक्शन का उच्च प्रतिरोध लगभग तुरंत बहाल हो जाता है, डाइनिस्टर बंद हो जाता है, करंट तेजी से गिरता है.

टर्न-ऑन वोल्टेज यू ओन, कलेक्टर जंक्शन के बगल में, इसके लिए मामूली चार्ज कैरियर्स के बगल में किसी भी मध्यवर्ती परत में पेश करके समायोजित किया जा सकता है।

इस उद्देश्य के लिए, एक विशेष नियंत्रण इलेक्ट्रोड, एक अतिरिक्त स्रोत से संचालित होता है, जिससे इस प्रकार है नियंत्रण वोल्टेज – यू नियंत्रण. जैसा कि ग्राफ से स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है, यू नियंत्रण में वृद्धि के साथ, टर्न-ऑन वोल्टेज कम हो जाता है।

थाइरिस्टर की मुख्य विशेषताएं

यू ओनटर्न-ऑन वोल्टेज - उस पर, थाइरिस्टर खुली अवस्था में चला जाता है
Uo6p.अधिकतम- स्पंदित दोहराव वाला रिवर्स वोल्टेज जिसके दौरान एक इलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन पी-एनसंक्रमण। कई थाइरिस्टर के लिए, अभिव्यक्ति सत्य होगी यू o6p.मैक्स। = यू ओन
आईमैक्स- अधिकतम स्वीकार्य वर्तमान मूल्य
मैं बुध- अवधि के लिए वर्तमान का औसत मूल्य यू एनपीओ- एक खुले थाइरिस्टर के साथ प्रत्यक्ष वोल्टेज ड्रॉप
Io6p.अधिकतम- लागू होने पर प्रवाहित होने वाली अधिकतम धारा को उलट दें Uo6p.अधिकतम, लघु आवेश वाहकों की गति के कारण
मैं पकड़ लेता हुँहोल्डिंग करंट - एनोड करंट का मान जिस पर थाइरिस्टर लॉक होता है
पीएमएक्स- अधिकतम बिजली अपव्यय
टी ऑफ- थाइरिस्टर को बंद करने के लिए आवश्यक टर्न-ऑफ समय

लॉक करने योग्य थाइरिस्टर- एक क्लासिक चार-परत है पी-एन-पी-एनसंरचना, लेकिन साथ ही इसमें कई डिज़ाइन विशेषताएं हैं जो पूर्ण नियंत्रणीयता जैसी कार्यक्षमता प्रदान करती हैं। नियंत्रण इलेक्ट्रोड से इस क्रिया के कारण, लॉक करने योग्य थाइरिस्टर न केवल बंद से खुली स्थिति में जा सकते हैं, बल्कि खुले से बंद तक भी जा सकते हैं। ऐसा करने के लिए, नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर एक वोल्टेज लगाया जाता है, इसके विपरीत जो थाइरिस्टर पहले खुलता है। नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर थाइरिस्टर को लॉक करने के लिए, एक शक्तिशाली, लेकिन अवधि में कम, नकारात्मक वर्तमान पल्स का अनुसरण करता है। लॉक करने योग्य थाइरिस्टर का उपयोग करते समय, यह याद रखना चाहिए कि उनकी सीमा मान पारंपरिक लोगों की तुलना में 30% कम है। सर्किट इंजीनियरिंग में, लॉक करने योग्य थाइरिस्टर सक्रिय रूप से कनवर्टर और पल्स तकनीक में इलेक्ट्रॉनिक स्विच के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

उनके चार-परत रिश्तेदारों के विपरीत - थाइरिस्टर, उनके पास पांच-परत संरचना है।

इस अर्धचालक संरचना के कारण, वे दोनों दिशाओं में करंट पास करने में सक्षम हैं - कैथोड से एनोड तक, और एनोड से कैथोड तक, और दोनों ध्रुवों के वोल्टेज को नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर लागू किया जाता है। इस संपत्ति के कारण, त्रिक की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता दोनों समन्वय अक्षों में एक सममित रूप है। आप नीचे दिए गए लिंक पर वीडियो ट्यूटोरियल से त्रिक के संचालन के बारे में जान सकते हैं।

Triac . के संचालन का सिद्धांत

यदि एक मानक थाइरिस्टर में एनोड और कैथोड होता है, तो ट्राइक इलेक्ट्रोड को इस तरह से वर्णित नहीं किया जा सकता है, क्योंकि प्रत्येक कोने इलेक्ट्रोड एक ही समय में एनोड और कैथोड दोनों होते हैं। इसलिए, त्रिक दोनों दिशाओं में धारा प्रवाहित करने में सक्षम है। इसलिए यह जंजीरों में बहुत अच्छा काम करता है प्रत्यावर्ती धारा.

एक त्रिक के सिद्धांत की व्याख्या करने वाला एक बहुत ही सरल सर्किट एक त्रिक शक्ति नियामक है।

ट्राइक के किसी एक आउटपुट में वोल्टेज लगाने के बाद, एक वैकल्पिक वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है। डायोड ब्रिज को नियंत्रित करने वाले इलेक्ट्रोड को एक नकारात्मक नियंत्रण वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है। जब टर्न-ऑन थ्रेशोल्ड पार हो जाता है, तो ट्राइक अनलॉक हो जाता है और करंट कनेक्टेड लोड में प्रवाहित हो जाता है। जिस समय ट्राइक के इनपुट पर वोल्टेज की पोलरिटी बदल जाती है, उसे लॉक कर दिया जाता है। फिर एल्गोरिथ्म दोहराया जाता है।

नियंत्रण वोल्टेज स्तर जितना अधिक होता है, उतनी ही तेजी से ट्राइक फायर होता है और लोड पर पल्स की अवधि बढ़ जाती है। नियंत्रण वोल्टेज स्तर में कमी के साथ, लोड पर दालों की अवधि भी कम हो जाती है। ट्राइक रेगुलेटर के आउटपुट पर वोल्टेज को एडजस्टेबल पल्स ड्यूरेशन के साथ देखा जाएगा। इस प्रकार, नियंत्रण वोल्टेज को समायोजित करके, हम एक गरमागरम बल्ब की चमक या लोड के रूप में जुड़े टांका लगाने वाले लोहे की नोक के तापमान को बदल सकते हैं।

तो त्रिक को ऋणात्मक और धनात्मक दोनों वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है। आइए इसके पेशेवरों और विपक्षों पर प्रकाश डालें।

पेशेवरों: कम लागत, लंबी सेवा जीवन, कोई संपर्क नहीं और, परिणामस्वरूप, कोई स्पार्किंग और बकबक नहीं।
विपक्ष: ओवरहीटिंग के प्रति काफी संवेदनशील और आमतौर पर रेडिएटर पर लगाया जाता है। यह उच्च आवृत्तियों पर काम नहीं करता है, क्योंकि इसमें खुले से बंद में स्विच करने का समय नहीं होता है। बाहरी हस्तक्षेप का जवाब देता है जो झूठे अलार्म का कारण बनता है।

आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी में बढ़ते त्रिक की विशेषताओं के बारे में भी इसका उल्लेख किया जाना चाहिए।

कम लोड पर या उसमें शॉर्ट सर्किट होने पर आवेग धाराएं, त्रिक की स्थापना बिना हीट सिंक के की जा सकती है। अन्य सभी मामलों में, इसकी उपस्थिति की सख्त आवश्यकता है।
थाइरिस्टर को माउंटिंग क्लिप या स्क्रू के साथ हीट सिंक में फिक्स किया जा सकता है
शोर के कारण झूठे अलार्म की संभावना को कम करने के लिए, तारों की लंबाई कम से कम रखी जानी चाहिए। कनेक्शन के लिए परिरक्षित केबल या मुड़ जोड़ी का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।

या ऑप्टोथायरिस्टर्स विशेष अर्धचालक, डिजाइन सुविधाजो एक फोटोकेल की उपस्थिति है, जो नियंत्रण इलेक्ट्रोड है।

एक आधुनिक और आशाजनक प्रकार का ट्राइक ऑप्टोसिमिस्टर है। एक नियंत्रण इलेक्ट्रोड के बजाय, आवास में एक एलईडी है और एलईडी पर आपूर्ति वोल्टेज को बदलकर नियंत्रण किया जाता है। हिट पर चमकदार प्रवाहबैक पावर फोटोकेल थाइरिस्टर को खुली स्थिति में बदल देता है। अधिकांश मुख्य कार्यऑप्टोसिमिस्टर में यह है कि नियंत्रण सर्किट और पावर सर्किट के बीच एक पूर्ण गैल्वेनिक अलगाव है। यह डिजाइन का एक उत्कृष्ट स्तर और विश्वसनीयता बनाता है।

पावर कुंजी. ऐसे सर्किट की मांग को प्रभावित करने वाले मुख्य बिंदुओं में से एक कम शक्ति है जो एक थाइरिस्टर स्विचिंग सर्किट में समाप्त हो सकता है। बंद अवस्था में, बिजली की व्यावहारिक रूप से खपत नहीं होती है, क्योंकि वर्तमान शून्य मूल्यों के करीब है। और खुले राज्य में, कम वोल्टेज मूल्यों के कारण बिजली अपव्यय कम होता है।

दहलीज उपकरण- वे थायरिस्टर्स की मुख्य संपत्ति को लागू करते हैं - वोल्टेज वांछित स्तर तक पहुंचने पर खोलने के लिए। इसका उपयोग चरण शक्ति नियंत्रकों और विश्राम थरथरानवाला में किया जाता है।

रुकावट और ऑन-ऑफ के लिएथाइरिस्टर का उपयोग किया जाता है। सच है, इस मामले में, योजनाओं में कुछ सुधार की आवश्यकता है।

प्रायोगिक उपकरण- वे क्षणिक मोड में होने के कारण नकारात्मक प्रतिरोध करने के लिए थाइरिस्टर की संपत्ति का उपयोग करते हैं

डाइनिस्टर के संचालन और गुणों का सिद्धांत, डाइनिस्टर पर सर्किट

एक डाइनिस्टर एक प्रकार का अर्धचालक डायोड है जो थाइरिस्टर के वर्ग से संबंधित है। डाइनिस्टर में विभिन्न चालकता के चार क्षेत्र होते हैं और इसमें तीन पी-एन जंक्शन होते हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स में, उन्होंने एक सीमित उपयोग पाया, इसे चलना डिजाइनों में पाया जा सकता है ऊर्जा बचत लैंपआधार E14 और E27 के तहत, जहां इसका उपयोग सर्किट शुरू करने में किया जाता है। इसके अलावा, यह फ्लोरोसेंट लैंप के रोड़े में आता है।

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए सेमीकंडक्टर उपकरणों का निर्माण 1953 में शुरू हुआ, जब उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन प्राप्त करना और सिलिकॉन डिस्क बनाना संभव हो गया। बड़े आकार. 1955 में, पहली बार एक अर्धचालक नियंत्रित उपकरण बनाया गया था, जिसमें चार-परत संरचना होती है और इसे "थायरिस्टर" कहा जाता था।

इसे एनोड और कैथोड के बीच एक सकारात्मक वोल्टेज पर नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर एक पल्स लगाकर चालू किया गया था। थाइरिस्टर को बंद करना इसके माध्यम से बहने वाले प्रत्यक्ष प्रवाह को शून्य तक कम करके प्रदान किया जाता है, जिसके लिए आगमनात्मक-कैपेसिटिव स्विचिंग सर्किट की कई योजनाएं विकसित की गई हैं। वे न केवल कनवर्टर की लागत में वृद्धि करते हैं, बल्कि इसके वजन और आयामों को भी खराब करते हैं, विश्वसनीयता कम करते हैं।

इसलिए, एक साथ थाइरिस्टर के निर्माण के साथ, नियंत्रण इलेक्ट्रोड द्वारा इसके स्विचिंग को सुनिश्चित करने के उद्देश्य से अनुसंधान शुरू हुआ। मुख्य समस्या आधार क्षेत्रों में आवेश वाहकों के तेजी से अपव्यय को सुनिश्चित करना था।

इस तरह के पहले थाइरिस्टर 1960 में यूएसए में दिखाई दिए। उन्हें गेट टर्न ऑफ (जीटीओ) कहा जाता था। हमारे देश में, उन्हें लॉकेबल या टर्न ऑफ थाइरिस्टर के रूप में जाना जाता है।

90 के दशक के मध्य में, नियंत्रण इलेक्ट्रोड के कुंडलाकार आउटपुट के साथ एक लॉक करने योग्य थाइरिस्टर विकसित किया गया था। इसे गेट कम्यूटेटेड थिरिस्टर (जीसीटी) नाम दिया गया और बन गया आगामी विकाशजीटीओ प्रौद्योगिकियां।

thyristors

उपकरण

लॉक करने योग्य थाइरिस्टर एक क्लासिक चार-परत संरचना के आधार पर पूरी तरह से नियंत्रित अर्धचालक उपकरण है। नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर सकारात्मक और नकारात्मक वर्तमान दालों को लागू करके इसे चालू और बंद किया जाता है। अंजीर पर। 1 दिए गए हैं चिन्ह, प्रतीक(ए) और थाइरिस्टर के ब्लॉक आरेख (बी) को बंद किया जाना है। एक पारंपरिक थाइरिस्टर की तरह, इसमें एक कैथोड K, एक एनोड A, एक नियंत्रण इलेक्ट्रोड G होता है। उपकरणों की संरचनाओं में अंतर n- और p-चालकता के साथ क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर परतों की एक अलग व्यवस्था में होता है।

कैथोड परत n की संरचना में सबसे बड़ा परिवर्तन आया है। यह कई सौ प्राथमिक कोशिकाओं में विभाजित है, समान रूप से क्षेत्र में वितरित और समानांतर में जुड़ा हुआ है। यह डिज़ाइन डिवाइस बंद होने पर अर्धचालक संरचना के पूरे क्षेत्र में वर्तमान में एक समान कमी सुनिश्चित करने की इच्छा के कारण होता है।

आधार परत पी, इस तथ्य के बावजूद कि इसे एक इकाई के रूप में बनाया गया है, इसमें बड़ी संख्या में नियंत्रण इलेक्ट्रोड (लगभग कैथोड कोशिकाओं की संख्या के बराबर) के संपर्क होते हैं, जो समान रूप से क्षेत्र में वितरित होते हैं और समानांतर में जुड़े होते हैं। आधार परत n पारंपरिक थाइरिस्टर की संगत परत के समान ही बनाई जाती है।

एनोड परत पी में छोटे वितरित प्रतिरोधों के माध्यम से एन-बेस को एनोड संपर्क से जोड़ने वाले शंट (जोन एन) हैं। एनोड शंट का उपयोग थाइरिस्टर में किया जाता है जिसमें रिवर्स ब्लॉकिंग क्षमता नहीं होती है। वे आधार क्षेत्र n से शुल्क निकालने की स्थितियों में सुधार करके डिवाइस के टर्न-ऑफ समय को कम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

जीटीओ थायरिस्टर्स का मुख्य डिजाइन एक चार-परत सिलिकॉन वेफर के साथ एक गोली प्रकार है जो थर्मली क्षतिपूर्ति मोलिब्डेनम डिस्क के माध्यम से दो तांबे के आधारों के बीच बढ़ी हुई थर्मल और विद्युत चालकता के साथ सैंडविच होता है। एक सिरेमिक केस में आउटपुट वाला एक नियंत्रण इलेक्ट्रोड सिलिकॉन वेफर से संपर्क करता है। डिवाइस को एक दूसरे से अलग किए गए कूलर के दो हिस्सों के बीच संपर्क सतहों द्वारा क्लैंप किया जाता है और शीतलन प्रणाली के प्रकार द्वारा निर्धारित एक डिज़ाइन होता है।

परिचालन सिद्धांत

जीटीओ थाइरिस्टर के संचालन चक्र में चार चरण होते हैं: चालू, राज्य का संचालन, बंद और अवरुद्ध राज्य।

थाइरिस्टर संरचना (चित्र 1, बी) के एक योजनाबद्ध खंड पर, संरचना का निचला टर्मिनल एनोडिक है। एनोड परत पी के संपर्क में है। फिर नीचे से ऊपर तक हैं: बेस लेयर एन, बेस लेयर पी (कंट्रोल इलेक्ट्रोड लीड), लेयर एन कैथोड लीड के सीधे संपर्क में। चार परतें तीन p-n जंक्शन बनाती हैं: j1 परतों p और n के बीच; j2 परतों n और p के बीच; j3 परतों p और n के बीच।

चरण एक- समावेश। थाइरिस्टर संरचना का अवरुद्ध अवस्था से संवाहक अवस्था (स्विचिंग ऑन) में संक्रमण तभी संभव है जब एनोड और कैथोड के बीच एक सीधा वोल्टेज लगाया जाता है। संक्रमण j1 और j3 को आगे की दिशा में स्थानांतरित कर दिया जाता है और चार्ज वाहक के पारित होने को नहीं रोकता है। पूरे वोल्टेज को मध्य जंक्शन j2 पर लागू किया जाता है, जो रिवर्स बायस्ड होता है। J2 संक्रमण के निकट, एक क्षेत्र बनता है जो आवेश वाहकों की कमी हो जाती है, जिसे अंतरिक्ष आवेश क्षेत्र कहा जाता है। थाइरिस्टर जीटीओ को चालू करने के लिए, नियंत्रण सर्किट (आउटपुट "+" से परत पी) के माध्यम से नियंत्रण इलेक्ट्रोड और कैथोड पर सकारात्मक ध्रुवीयता यू जी का एक वोल्टेज लगाया जाता है। नतीजतन, टर्न-ऑन करंट I G सर्किट से बहता है।

लैच्ड थायरिस्टर्स वृद्धि समय डीआईजी / डीटी और नियंत्रण वर्तमान आईजीएम के आयाम पर कठोर आवश्यकताओं को रखते हैं। संक्रमण j3 के माध्यम से, लीकेज करंट के अलावा, टर्न-ऑन करंट I G प्रवाहित होने लगता है। इस करंट को बनाने वाले इलेक्ट्रॉनों को लेयर n से लेयर p में इंजेक्ट किया जाएगा। इसके अलावा, उनमें से कुछ को आधार संक्रमण j2 के विद्युत क्षेत्र द्वारा परत n में स्थानांतरित किया जाएगा।

साथ ही, परत p से परत n में और आगे परत p में छिद्रों का प्रति-इंजेक्शन बढ़ जाएगा, अर्थात। अल्पांश आवेश वाहकों द्वारा सृजित धारा में वृद्धि होगी।

बेस ट्रांजिशन j2 से गुजरने वाला कुल करंट टर्न-ऑन करंट से अधिक हो जाता है, थाइरिस्टर खुल जाता है, जिसके बाद चार्ज कैरियर्स अपने सभी चार क्षेत्रों से स्वतंत्र रूप से गुजरेंगे।

2 चरण- संचालन राज्य। डायरेक्ट करंट फ्लो मोड में, एनोड सर्किट में करंट होल्डिंग करंट से अधिक होने पर करंट I G को कंट्रोल करने की कोई जरूरत नहीं है। हालांकि, व्यवहार में, थाइरिस्टर की सभी संरचनाओं को लगातार संचालन की स्थिति में बंद करने के लिए, किसी दिए गए के लिए प्रदान की गई धारा को बनाए रखना अभी भी आवश्यक है तापमान व्यवस्था. इस प्रकार, राज्य को चालू करने और संचालित करने के हर समय, नियंत्रण प्रणाली सकारात्मक ध्रुवता की एक वर्तमान नाड़ी उत्पन्न करती है।

संवाहक अवस्था में, अर्धचालक संरचना के सभी क्षेत्र आवेश वाहकों की एकसमान गति प्रदान करते हैं (कैथोड से एनोड तक इलेक्ट्रॉन, विपरीत दिशा में छेद)। एनोड करंट जंक्शन j1, j2 से प्रवाहित होता है और एनोड और कंट्रोल इलेक्ट्रोड का कुल करंट जंक्शन j3 से प्रवाहित होता है।

चरण 3- शट डाउन। थाइरिस्टर जीटीओ को एक निरंतर वोल्टेज ध्रुवीयता यू टी (चित्र 3 देखें) के साथ बंद करने के लिए, नियंत्रण सर्किट के माध्यम से नियंत्रण इलेक्ट्रोड और कैथोड पर नकारात्मक ध्रुवीयता यूजीआर का एक वोल्टेज लगाया जाता है। यह एक टर्न-ऑफ करंट का कारण बनता है, जिसके प्रवाह से बेस लेयर पी में मुख्य चार्ज कैरियर्स (छेद) का पुनर्जीवन होता है। दूसरे शब्दों में, छिद्रों का एक पुनर्संयोजन होता है जो आधार परत n से परत p में प्रवेश करता है और इलेक्ट्रॉन जो नियंत्रण इलेक्ट्रोड के माध्यम से एक ही परत में प्रवेश करते हैं।

जैसे ही उनसे बेस जंक्शन j2 निकलता है, थाइरिस्टर बंद होने लगता है। इस प्रक्रिया को थाइरिस्टर के फॉरवर्ड करंट I T में थोड़े समय के लिए एक छोटे मूल्य I TQT (चित्र 2 देखें) में तेज कमी की विशेषता है। आधार संक्रमण j2 के अवरुद्ध होने के तुरंत बाद, संक्रमण j3 बंद होना शुरू हो जाता है, हालांकि, नियंत्रण सर्किट के अधिष्ठापन में संग्रहीत ऊर्जा के कारण, यह कुछ समय के लिए एक अजर अवस्था में रहता है।

चावल। 2. एनोड (iT) और नियंत्रण इलेक्ट्रोड (iG) की धारा में परिवर्तन के रेखांकन

नियंत्रण सर्किट के अधिष्ठापन में संग्रहीत सभी ऊर्जा के उपयोग के बाद, कैथोड पक्ष पर j3 जंक्शन पूरी तरह से अवरुद्ध है। इस बिंदु से, थाइरिस्टर के माध्यम से वर्तमान रिसाव वर्तमान के बराबर है जो नियंत्रण इलेक्ट्रोड सर्किट के माध्यम से एनोड से कैथोड तक बहती है।

पुनर्संयोजन की प्रक्रिया और, परिणामस्वरूप, गेटेड थाइरिस्टर को बंद करना काफी हद तक फ्रंट डीआईजीक्यू/डीटी की स्थिरता और रिवर्स कंट्रोल करंट के आयाम I GQ पर निर्भर करता है। इस धारा की आवश्यक स्थिरता और आयाम सुनिश्चित करने के लिए, एक वोल्टेज UG को नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर लागू किया जाना चाहिए, जो संक्रमण j3 के लिए अनुमत मान से अधिक नहीं होना चाहिए।

चरण 4- अवरुद्ध राज्य। अवरुद्ध राज्य मोड में, नियंत्रण इकाई से एक नकारात्मक ध्रुवीय वोल्टेज यू जीआर नियंत्रण इलेक्ट्रोड और कैथोड पर लागू रहता है। कुल करंट I GR कंट्रोल सर्किट से होकर बहता है, जिसमें थाइरिस्टर लीकेज करंट और रिवर्स कंट्रोल करंट j3 जंक्शन से होकर गुजरता है। संक्रमण j3 को विपरीत दिशा में स्थानांतरित किया जाता है। इस प्रकार, जीटीओ थाइरिस्टर में, जो आगे अवरुद्ध अवस्था में है, दो जंक्शन (j2 और j3) रिवर्स-बायस्ड हैं और दो स्पेस-चार्ज क्षेत्र बनते हैं।

शटडाउन और ब्लॉकिंग अवस्था के हर समय, नियंत्रण प्रणाली नकारात्मक ध्रुवता की एक नाड़ी उत्पन्न करती है।

सुरक्षात्मक सर्किट

जीटीओ थाइरिस्टर के उपयोग के लिए विशेष सुरक्षात्मक सर्किट के उपयोग की आवश्यकता होती है। वे वजन और आयाम बढ़ाते हैं, कनवर्टर की लागत, कभी-कभी अतिरिक्त शीतलन उपकरणों की आवश्यकता होती है, लेकिन इसके लिए आवश्यक हैं सामान्य कामकाजउपकरण।

किसी भी सुरक्षात्मक सर्किट का उद्देश्य दो मापदंडों में से एक के स्लीव रेट को सीमित करना है विद्युतीय ऊर्जासेमीकंडक्टर डिवाइस को स्विच करते समय। इस मामले में, सुरक्षात्मक सर्किट सीबी (छवि 3) के कैपेसिटर संरक्षित डिवाइस टी के समानांतर में जुड़े हुए हैं। जब थाइरिस्टर बंद हो जाता है तो वे आगे वोल्टेज वृद्धि दर डीयूटी / डीटी को सीमित करते हैं।

इंडक्टर्स LE को डिवाइस T के साथ श्रृंखला में स्थापित किया जाता है। जब थाइरिस्टर चालू होता है तो वे आगे की वर्तमान वृद्धि दर dIT / dt को सीमित करते हैं। प्रत्येक डिवाइस के लिए dUT/dt और dIT/dt के मान सामान्यीकृत होते हैं, उन्हें संदर्भ पुस्तकों और उपकरणों के लिए पासपोर्ट डेटा में दर्शाया जाता है।

चावल। 3. सुरक्षा सर्किट आरेख

कैपेसिटर और चोक के अलावा, सुरक्षात्मक सर्किट में प्रतिक्रियाशील तत्वों के निर्वहन और चार्ज को सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त तत्वों का उपयोग किया जाता है। इनमें शामिल हैं: एक डायोड डीВ, जो थाइरिस्टर टी बंद होने पर रोकनेवाला आरबी को बंद कर देता है और संधारित्र सीबी को चार्ज किया जाता है, रोकनेवाला आरबी, जो थाइरिस्टर टी चालू होने पर संधारित्र सीबी के निर्वहन प्रवाह को सीमित करता है।

नियंत्रण प्रणाली

नियंत्रण प्रणाली (सीएस) में निम्नलिखित शामिल हैं फ़ंक्शन ब्लॉक: सक्षम सर्किट, एक अनलॉकिंग पल्स उत्पन्न करने के लिए एक सर्किट और खुले राज्य में थाइरिस्टर को बनाए रखने के लिए एक सिग्नल स्रोत; सिग्नल जनरेशन सर्किट को अवरुद्ध करना; थाइरिस्टर को बंद रखने के लिए सर्किट।

सभी प्रकार के नियंत्रण प्रणालियों को सभी सूचीबद्ध ब्लॉकों की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन प्रत्येक नियंत्रण प्रणाली में दालों को अनलॉक करने और लॉक करने के लिए सर्किट होना चाहिए। इस मामले में, नियंत्रण सर्किट और थाइरिस्टर के पावर सर्किट को बंद करने के लिए गैल्वेनिक अलगाव प्रदान करना आवश्यक है।

बंद किए जाने वाले थाइरिस्टर के संचालन को नियंत्रित करने के लिए, दो मुख्य नियंत्रण प्रणालियों का उपयोग किया जाता है, जो नियंत्रण इलेक्ट्रोड को सिग्नल की आपूर्ति करने के तरीकों में भिन्न होते हैं। छवि में दिखाये गये मामले में। 4, तार्किक ब्लॉक सेंट द्वारा उत्पन्न संकेतों को गैल्वेनिक अलगाव (क्षमताओं का पृथक्करण) के अधीन किया जाता है, जिसके बाद उन्हें बंद करने के लिए थाइरिस्टर टी के नियंत्रण इलेक्ट्रोड को एसई और एसए कुंजी के माध्यम से खिलाया जाता है। दूसरे मामले में, सिग्नल पहले स्विच एसई (ऑन) और एसए (ऑफ) पर कार्य करते हैं, जो एसयू के समान क्षमता के तहत होते हैं, फिर गैल्वेनिक अलगाव उपकरणों के माध्यम से यूई और यूए को नियंत्रण इलेक्ट्रोड को खिलाया जाता है।

कुंजी एसई और एसए के स्थान के आधार पर, निम्न-क्षमता (एनपीएसयू) और उच्च-क्षमता (वीपीएसयू, अंजीर। 4) नियंत्रण योजनाओं को प्रतिष्ठित किया जाता है।

चावल। 4. नियंत्रण सर्किट विकल्प

एनपीसीएस नियंत्रण प्रणाली वीपीएसयू की तुलना में संरचनात्मक रूप से सरल है, हालांकि, इसकी क्षमताएं प्रत्यक्ष वर्तमान थाइरिस्टर के माध्यम से बहने के मोड में संचालित लंबी अवधि के नियंत्रण संकेतों के साथ-साथ नियंत्रण दालों की स्थिरता सुनिश्चित करने के मामले में सीमित हैं। लंबी अवधि के संकेतों के निर्माण के लिए, अधिक महंगे पुश-पुल सर्किट का उपयोग करना आवश्यक है।

वीपीएसयू में, नियंत्रण संकेत की उच्च स्थिरता और बढ़ी हुई अवधि अधिक आसानी से प्राप्त की जाती है। इसके अलावा, यहां नियंत्रण संकेत का पूर्ण रूप से उपयोग किया जाता है, जबकि एनपीएसयू में इसका मूल्य एक संभावित पृथक्करण उपकरण (उदाहरण के लिए, एक पल्स ट्रांसफार्मर) द्वारा सीमित होता है।

एक सूचना संकेत - चालू या बंद करने के लिए एक आदेश - आमतौर पर एक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक कनवर्टर के माध्यम से सर्किट को खिलाया जाता है।

thyristors

90 के दशक के मध्य में, एबीबी और मित्सुबिशी विकसित हुए नया प्रकारथाइरिस्टर गेट कम्यूटेटेड थाइरिस्टर (जीसीटी)। दरअसल, जीसीटी जीटीओ, या इसके आधुनिकीकरण का एक और सुधार है। हालांकि, मूल रूप से नया डिज़ाइननियंत्रण इलेक्ट्रोड, साथ ही डिवाइस बंद होने पर होने वाली अलग-अलग प्रक्रियाएं, इस पर विचार करना उचित बनाती हैं।

GCT को GTO की कमियों से मुक्त होने के लिए डिज़ाइन किया गया था, इसलिए हमें सबसे पहले GTO का उपयोग करते समय आने वाली समस्याओं का समाधान करना होगा।

जीटीओ का मुख्य नुकसान इसके स्विचिंग के दौरान डिवाइस के सुरक्षात्मक सर्किट में बड़ी ऊर्जा हानि है। आवृत्ति बढ़ने से नुकसान बढ़ता है, इसलिए, व्यवहार में, जीटीओ थाइरिस्टर 250-300 हर्ट्ज से अधिक की आवृत्ति पर स्विच किए जाते हैं। रोकनेवाला आरबी में मुख्य नुकसान होता है (चित्र 3 देखें)। जब थाइरिस्टर टी को बंद कर दिया जाता है और, परिणामस्वरूप, संधारित्र सीबी को छुट्टी दे दी जाती है।

कैपेसिटर सीबी को डिवाइस बंद होने पर फॉरवर्ड वोल्टेज ड्यू / डीटी की वृद्धि की दर को सीमित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। थाइरिस्टर को डु / डीटी प्रभाव के प्रति असंवेदनशील बनाकर, स्नबर सर्किट (स्विचिंग पथ गठन सर्किट) को छोड़ना संभव था, जिसे जीसीटी डिजाइन में लागू किया गया था।

नियंत्रण और डिजाइन सुविधा

जीटीओ उपकरणों की तुलना में जीसीटी थाइरिस्टर की मुख्य विशेषता एक त्वरित शटडाउन है, जो नियंत्रण सिद्धांत को बदलकर और डिवाइस के डिजाइन में सुधार करके प्राप्त किया जाता है। डिवाइस बंद होने पर थाइरिस्टर संरचना को ट्रांजिस्टर में बदलकर फास्ट शटडाउन लागू किया जाता है, जो डिवाइस को डु / डीटी प्रभाव के प्रति असंवेदनशील बनाता है।

चालू, प्रवाहकीय और अवरुद्ध चरणों में GCT को GTO की तरह ही नियंत्रित किया जाता है। बंद होने पर, GCT नियंत्रण में दो विशेषताएं होती हैं:

• नियंत्रण वर्तमान आईजी एनोड वर्तमान आईए के बराबर या उससे अधिक है (जीटीओ थाइरिस्टर आईजी के लिए 3 से 5 गुना कम है);
• नियंत्रण इलेक्ट्रोड में कम अधिष्ठापन होता है, जो 3000 ए/μs या उससे अधिक की नियंत्रण वर्तमान डिग/डीटी दर प्राप्त करना संभव बनाता है (जीटीओ थाइरिस्टर के लिए, डिग/डीटी मान 30-40 ए/μs है)।

चावल। अंजीर। 5. बंद होने पर थाइरिस्टर जीसीटी की संरचना में धाराओं का वितरण

अंजीर पर। 5 डिवाइस बंद होने पर थाइरिस्टर जीसीटी की संरचना में धाराओं के वितरण को दर्शाता है। जैसा कि कहा गया है, टर्न-ऑन प्रक्रिया जीटीओ थाइरिस्टर को चालू करने के समान है। बंद करने की प्रक्रिया अलग है। एनोड करंट (Ia) के आयाम के बराबर एक नकारात्मक नियंत्रण पल्स (-Ig) लगाने के बाद, डिवाइस से गुजरने वाला संपूर्ण प्रत्यक्ष प्रवाह नियंत्रण प्रणाली में विक्षेपित हो जाता है और संक्रमण j3 (क्षेत्र p और n के बीच) को दरकिनार करते हुए कैथोड तक पहुंच जाता है। ) j3 जंक्शन को विपरीत दिशा में स्थानांतरित किया जाता है, और कैथोड एनपीएन ट्रांजिस्टरबंद हो जाता है। जीसीटी को और बंद करना किसी भी द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को बंद करने के समान है, जिसके लिए बाहरी डीवी/डीटी फॉरवर्ड वोल्टेज स्लीव रेट लिमिटर की आवश्यकता नहीं होती है और इसलिए स्नबर सर्किट की अनुपस्थिति की अनुमति देता है।

जीसीटी के डिजाइन में परिवर्तन इस तथ्य के कारण है कि डिवाइस में होने वाली गतिशील प्रक्रियाएं जब इसे बंद कर दिया जाता है तो जीटीओ की तुलना में परिमाण के एक या दो क्रम तेजी से आगे बढ़ते हैं। इसलिए, जबकि GTO के लिए न्यूनतम टर्न-ऑफ और ब्लॉकिंग समय 100 µs है, GCT के लिए यह मान 10 µ से अधिक नहीं है। GCT बंद होने पर कंट्रोल करंट की स्लीव रेट 3000 A/µs है, GTO 40 A/µs से अधिक नहीं है।

स्विचिंग प्रक्रियाओं की उच्च गतिशीलता सुनिश्चित करने के लिए, हमने नियंत्रण इलेक्ट्रोड के आउटपुट के डिजाइन और नियंत्रण प्रणाली के पल्स शेपर के साथ डिवाइस के कनेक्शन को बदल दिया। परिधि के चारों ओर डिवाइस को घेरते हुए आउटपुट को कुंडलाकार बनाया जाता है। अंगूठी थाइरिस्टर और संपर्कों के सिरेमिक शरीर से गुजरती है: नियंत्रण इलेक्ट्रोड की कोशिकाओं के अंदर; बाहर - नियंत्रण इलेक्ट्रोड को पल्स शेपर से जोड़ने वाली प्लेट के साथ।

अब जीटीओ थाइरिस्टर जापान और यूरोप में कई बड़ी कंपनियों द्वारा उत्पादित किए जाते हैं: "तोशिबा", "हिताची", "मित्सुबिशी", "एबीबी", "यूपेक"। डिवाइस वोल्टेज पैरामीटर यूडीआरएम: 2500 वी, 4500 वी, 6000 वी; वर्तमान ITGQM (अधिकतम दोहराव वाला टर्न-ऑफ करंट): 1000 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A, 4000 A, 6000 A।

GCT thyristors मित्सुबिशी और ABB द्वारा निर्मित होते हैं। उपकरणों को यूडीआरएम वोल्टेज के लिए 4500 वी तक और आईटीजीक्यूएम वर्तमान में 4000 ए तक डिज़ाइन किया गया है।

वर्तमान में, GCT और GTO thyristors को रूसी उद्यम OAO Elektrovypryamitel (सरांस्क) में महारत हासिल है। ) और अन्य 125 मिमी तक सिलिकॉन वेफर व्यास और वोल्टेज रेंज UDRM 1200 - 6000 V और धाराओं ITGQM 630 - 4000 A के साथ।

लॉक करने योग्य थाइरिस्टर के समानांतर और उनके साथ संयोजन में उपयोग के लिए, JSC "Elektrovyryamitel" ने बड़े पैमाने पर उत्पादन में महारत हासिल की और डंपिंग (स्नबर) सर्किट और रिवर्स करंट डायोड के साथ-साथ आउटपुट चरणों के लिए एक शक्तिशाली पल्स ट्रांजिस्टर के लिए तेजी से बहाल करने वाले डायोड में महारत हासिल की। नियंत्रण चालक (नियंत्रण प्रणाली)।

थाइरिस्टर आईजीसीटी

कठोर नियंत्रण की अवधारणा के लिए धन्यवाद (मिश्र धातु प्रोफाइल, मेसा प्रौद्योगिकी, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन विकिरण का ठीक समायोजन नियंत्रित पुनर्संयोजन केंद्रों का एक विशेष वितरण बनाने के लिए, तथाकथित पारदर्शी या पतले उत्सर्जक की तकनीक, में एक बफर परत का उपयोग एन-बेस क्षेत्र, आदि), बंद होने पर जीटीओ की विशेषताओं में एक महत्वपूर्ण सुधार प्राप्त करना संभव था। डिवाइस, नियंत्रण और अनुप्रयोग के मामले में हार्ड ड्रिवेन जीटीओ (एचडी जीटीओ) तकनीक में अगली बड़ी प्रगति नए इंटीग्रेटेड गेट-कम्यूटेटेड थाइरिस्टर (आईजीसीटी) पर आधारित चालित उपकरणों का विचार था। हार्ड कंट्रोल तकनीक के लिए धन्यवाद, यूनिफ़ॉर्म स्विचिंग IGCT के सुरक्षित संचालन क्षेत्र को हिमस्खलन द्वारा सीमित सीमा तक बढ़ा देता है, अर्थात। सिलिकॉन की भौतिक क्षमताओं के लिए। कोई डु / डीटी सुरक्षा सर्किट की आवश्यकता नहीं है। बेहतर बिजली हानि प्रदर्शन के साथ संयोजन ने किलोहर्ट्ज़ रेंज में नए अनुप्रयोगों को खोल दिया है। ड्राइविंग के लिए आवश्यक शक्ति मानक जीटीओ की तुलना में 5 के कारक से कम हो जाती है, मुख्यतः पारदर्शी एनोड डिजाइन के कारण। अखंड एकीकृत उच्च के साथ IGCT उपकरणों का एक नया परिवार शक्तिशाली डायोडमें उपयोग के लिए विकसित किया गया है रेंज 0.5- 6 एमवी * ए। मौजूदा तकनीकी व्यवहार्यता के साथ सुसंगत और समानांतर कनेक्शन IGCT डिवाइस आपको बिजली के स्तर को कई सौ मेगावोल्ट - एम्पीयर तक बढ़ाने की अनुमति देते हैं।

एक एकीकृत नियंत्रण इकाई के साथ, एनोड वोल्टेज बढ़ने से पहले कैथोड करंट कम हो जाता है। यह गेट सर्किट के बहुत कम अधिष्ठापन के कारण प्राप्त किया जाता है, जिसे मल्टी-लेयर कंट्रोल यूनिट बोर्ड के संयोजन में गेट इलेक्ट्रोड के समाक्षीय कनेक्शन द्वारा महसूस किया जाता है। नतीजतन, 4 kA / μs के स्विच ऑफ करंट की दर के मूल्य को प्राप्त करना संभव हो गया। नियंत्रण वोल्टेज के साथ यूजीके = 20 वी। जब कैथोड करंट शून्य हो जाता है, तो शेष एनोड करंट कंट्रोल यूनिट में चला जाता है, जिसका उस समय कम प्रतिरोध होता है। इसके कारण, नियंत्रण इकाई की ऊर्जा खपत कम से कम होती है।

"कठिन" नियंत्रण के साथ काम करते हुए, थाइरिस्टर से स्विच करता है पी-एन-पी-एन राज्यमें पीएनपी मोड 1 μ के लिए। शटडाउन पूरी तरह से ट्रांजिस्टर मोड में होता है, ट्रिगर प्रभाव की किसी भी संभावना को समाप्त करता है।

डिवाइस की मोटाई को कम करने के लिए एनोड साइड पर बफर लेयर का उपयोग किया जाता है। पावर सेमीकंडक्टर्स की बफर लेयर पारंपरिक तत्वों के प्रदर्शन में सुधार करती है, उसी फॉरवर्ड ब्रेकडाउन वोल्टेज पर उनकी मोटाई को 30% तक कम करती है। पतले तत्वों का मुख्य लाभ कम स्थिर और गतिशील नुकसान के साथ तकनीकी विशेषताओं में सुधार है। फोर-लेयर डिवाइस में इस तरह की बफर लेयर को टर्न-ऑफ के दौरान कुशल इलेक्ट्रॉन रिलीज को बनाए रखते हुए एनोड शॉर्ट्स को खत्म करने की आवश्यकता होती है। नया IGCT एक पारदर्शी एनोड एमिटर के साथ एक बफर परत को जोड़ता है। पारदर्शी एनोड वर्तमान नियंत्रित उत्सर्जक दक्षता वाला एक पी-एन जंक्शन है।

अधिकतम शोर प्रतिरक्षा और कॉम्पैक्टनेस के लिए, नियंत्रण इकाई आईजीसीटी को घेर लेती है, जिससे कूलर के साथ एक ही संरचना बनती है, और इसमें सर्किटरी का केवल वह हिस्सा होता है जो आईजीसीटी को सीधे नियंत्रित करने के लिए आवश्यक होता है। नतीजतन, नियंत्रण इकाई के तत्वों की संख्या कम हो जाती है, गर्मी लंपटता, विद्युत और थर्मल अधिभार के पैरामीटर कम हो जाते हैं। इसलिए, नियंत्रण इकाई की लागत और विफलता दर भी काफी कम हो जाती है। IGCT, अपने एकीकृत नियंत्रण बॉक्स के साथ, आसानी से मॉड्यूल में आ जाता है और ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से बिजली की आपूर्ति और नियंत्रण सिग्नल स्रोत से जुड़ जाता है। बस स्प्रिंग को खोलकर, एक विस्तृत दबाव संपर्क प्रणाली के लिए धन्यवाद, आईजीसीटी पर सही दबाव बल लगाया जाता है, जिससे विद्युत और थर्मल संपर्क बनता है। इस प्रकार, असेंबली की अधिकतम आसानी और सबसे बड़ी विश्वसनीयता हासिल की जाती है। बिना स्नबर के IGCT का संचालन करते समय, फ्रीव्हील को बिना स्नबर के भी काम करना चाहिए। इन आवश्यकताओं को शास्त्रीय प्रक्रियाओं के साथ संयुक्त विकिरण प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित एक उच्च-शक्ति, उच्च-प्रदर्शन प्रेस-पैक डायोड द्वारा पूरा किया जाता है। Di / dt प्रदान करने की क्षमता डायोड के संचालन से निर्धारित होती है (चित्र 6 देखें)।

चावल। 6. आईजीसीटी पर तीन-चरण इन्वर्टर का सरलीकृत आरेख

आईजीसीटी का मुख्य निर्माता एबीबी है। थाइरिस्टर वोल्टेज पैरामीटर यू डीआरएम: 4500 वी, 6000 वी; वर्तमान आईटीजीक्यूएम: 3000 ए, 4000 ए।

निष्कर्ष

पावर ट्रांजिस्टर तकनीक के शुरुआती 90 के दशक में तेजी से विकास के कारण उपकरणों के एक नए वर्ग का उदय हुआ - इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर (आईजीबीटी - इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर)। आईजीबीटी के मुख्य लाभ उच्च परिचालन आवृत्तियों, दक्षता, सादगी और नियंत्रण सर्किट की कॉम्पैक्टनेस (कम नियंत्रण वर्तमान के कारण) हैं।

4500 वी तक के ऑपरेटिंग वोल्टेज वाले आईजीबीटी के हाल के वर्षों में और 1800 ए तक धाराओं को स्विच करने की क्षमता के कारण 1 मेगावाट तक की शक्ति और 3.5 तक वोल्टेज वाले उपकरणों में टर्न-ऑफ थाइरिस्टर (जीटीओ) का विस्थापन हुआ है। के। वी।

हालांकि, 500 हर्ट्ज से 2 किलोहर्ट्ज़ तक स्विचिंग फ़्रीक्वेंसी पर काम करने में सक्षम और आईजीबीटी ट्रांजिस्टर की तुलना में उच्च प्रदर्शन वाले नए आईजीसीटी डिवाइस, सिद्ध थाइरिस्टर प्रौद्योगिकियों के इष्टतम संयोजन को उनके अंतर्निहित कम नुकसान, और स्नबरलेस, अत्यधिक कुशल टर्न-ऑफ तकनीक के साथ जोड़ते हैं। नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर अभिनय करके। आईजीसीटी आज मध्यम और उच्च वोल्टेज बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स में अनुप्रयोगों के लिए आदर्श समाधान है।

दो तरफा हीट सिंक के साथ आधुनिक शक्तिशाली पावर स्विच की विशेषताएं तालिका में दी गई हैं। एक।

तालिका 1. दो तरफा हीट सिंक के साथ आधुनिक हाई-पावर पावर स्विच के लक्षण

साधन प्रकार	लाभ	कमियां	उपयोग के क्षेत्र
पारंपरिक थाइरिस्टर (एससीआर)	सबसे कम ऑन-स्टेट लॉस। उच्चतम अधिभार क्षमता। उच्च विश्वसनीयता। समानांतर और श्रृंखला में कनेक्ट करना आसान है।	नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर जबरन ताला लगाने में सक्षम नहीं है। कम ऑपरेटिंग आवृत्ति।	ड्राइव इकाई एकदिश धारा; शक्तिशाली बिजली की आपूर्ति; वेल्डिंग; पिघलने और हीटिंग; स्थिर प्रतिपूरक; एसी की चाबियां
जीटीओ	लॉकिंग को नियंत्रित करने की क्षमता। अपेक्षाकृत उच्च अधिभार क्षमता। संभावना सीरियल कनेक्शन. 4 kV तक के वोल्टेज पर 250 हर्ट्ज तक की ऑपरेटिंग आवृत्तियाँ।	उच्च ऑन-स्टेट नुकसान। नियंत्रण प्रणाली में बहुत बड़ा नुकसान। क्षमता के लिए परिष्कृत नियंत्रण प्रणाली और ऊर्जा आपूर्ति। बड़े स्विचिंग नुकसान।	बिजली से चलने वाली गाड़ी; स्थिर प्रतिपूरक, प्रतिक्रियाशील शक्ति; प्रणाली अबाधित विद्युत आपूर्ति;प्रेरण ऊष्मन
आईजीसीटी	लॉकिंग को नियंत्रित करने की क्षमता। अधिभार क्षमता जीटीओ के समान है। कम ऑन-स्टेट स्विचिंग लॉस। ऑपरेटिंग आवृत्ति - इकाइयों तक, kHz। अंतर्निहित नियंत्रण इकाई (चालक)। सीरियल कनेक्शन की संभावना।	परिचालन अनुभव की कमी के कारण पहचाना नहीं गया	शक्तिशाली बिजली स्रोत (डीसी ट्रांसमिशन लाइनों के इन्वर्टर और रेक्टिफायर सबस्टेशन); इलेक्ट्रिक ड्राइव (आवृत्ति कन्वर्टर्स के लिए वोल्टेज इनवर्टर और विभिन्न उद्देश्यों के लिए इलेक्ट्रिक ड्राइव)
आईजीबीटी	लॉकिंग को नियंत्रित करने की क्षमता। उच्चतम ऑपरेटिंग आवृत्ति (10 kHz तक)। एक सरल, ऊर्जा-गहन नियंत्रण प्रणाली। बिल्ट-इन ड्राइवर।	राज्य पर बहुत अधिक नुकसान।	इलेक्ट्रिक ड्राइव (हेलिकॉप्टर); निर्बाध बिजली व्यवस्था; स्थिर कम्पेसाटर और सक्रिय फिल्टर; प्रमुख बिजली की आपूर्ति

एसी और स्पंदित वर्तमान सर्किट में थाइरिस्टर नियंत्रण प्रणाली नेटवर्क के साथ सिंक्रनाइज़ नियंत्रण दालों की एक अनंत श्रृंखला का उपयोग करती है और शून्य से गुजरने वाले नेटवर्क वोल्टेज के सापेक्ष नियंत्रण दालों के मोर्चों की एक चरण बदलाव करती है।
एक विशेष उपकरण द्वारा उत्पन्न नियंत्रण पल्स को नियंत्रण इलेक्ट्रोड के जंक्शन को खिलाया जाता है - थाइरिस्टर का कैथोड, जो जोड़ता है विद्युत नेटवर्कभार में।
आइए हम एक विद्युत टांका लगाने वाले लोहे की नोक के लिए तापमान नियंत्रक के उदाहरण का उपयोग करके इस तरह की प्रणाली के संचालन का विश्लेषण करें, जिसमें अधिकतम शक्ति हो। 100 वाट और 220 वोल्ट . इस उपकरण का आरेख में दिखाया गया है तस्वीर 1.

♠एसी इलेक्ट्रिक सोल्डरिंग आयरन तापमान नियंत्रक 220 वोल्ट, पर एक डायोड ब्रिज होता है केटीएस405ए, थाइरिस्टर KU202N, जेनर डायोड, नियंत्रण दालों के निर्माण के लिए नोड।
ब्रिज की मदद से अल्टरनेटिंग वोल्टेज को स्पंदनशील वोल्टेज में बदला जाता है (उमैक्स = 310 वी)सकारात्मक ध्रुवीयता (बिंदु T1).

गठन इकाई में शामिल हैं:
- एक जेनर डायोड, प्रत्येक अर्ध-चक्र के लिए एक समलम्बाकार वोल्टेज बनाता है (बिंदु T2);
- अस्थायी चार्ज-डिस्चार्ज चेन R2, R3, C;
- एक डाइनिस्टर का एनालॉग ट्र1, ट्र2.

रोकनेवाला के साथ आर4थाइरिस्टर शुरू करने के लिए पल्स वोल्टेज को हटा दिया जाता है (बिंदु 4).

चार्ट पर (तस्वीर 2)बिन्दुओं पर प्रतिबल बनने की प्रक्रिया को दर्शाता है T1 - T5जब यह बदलता है परिवर्ती अवरोधकR2शून्य से अधिकतम तक।

एक रोकनेवाला के माध्यम से आर 1जेनर डायोड को स्पंदनशील मेन वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है KS510.
जेनर डायोड पर 10 वोल्ट का एक समलम्बाकार वोल्टेज बनता है (बिंदु T2). यह विनियमन अनुभाग की शुरुआत और अंत को परिभाषित करता है।

♠ समय श्रृंखला विकल्प (आर 2, आर 3, सी)चुना जाता है ताकि एक आधे चक्र के दौरान संधारित्र सेपूरी तरह चार्ज किया गया था।
मुख्य वोल्टेज संक्रमण की शुरुआत के साथ यूसीशून्य के माध्यम से, एक समलम्बाकार वोल्टेज की उपस्थिति के साथ, संधारित्र में वोल्टेज बढ़ने लगता है से. जब संधारित्र में वोल्टेज पहुँच जाता है यूके \u003d 10 वोल्ट, एक थाइरिस्टर का एक एनालॉग टूट जाता है (Tr1, Tr2). संधारित्र सेएक एनालॉग के माध्यम से एक रोकनेवाला को छुट्टी दे दी जाती है आर4और, इसके समानांतर में शामिल, संक्रमण यूई - के thyristor (बिंदु T3)और थाइरिस्टर को चालू करता है।
thyristor KU202सर्किट के माध्यम से मुख्य लोड करंट पास करता है: नेटवर्क - KTS405 - सोल्डरिंग आयरन स्पाइरल - एनोड - थाइरिस्टर कैथोड - KTS405 - फ्यूज - नेटवर्क.
प्रतिरोधों R5-R6डिवाइस के स्थिर संचालन के लिए सेवा करें।

नियंत्रण नोड का स्टार्टअप स्वचालित रूप से वोल्टेज के साथ सिंक्रनाइज़ हो जाता है यूसीनेटवर्क।
जेनर डायोड हो सकता है डी 814 वी, जी, डी। या KS510, KS210वोल्टेज के लिए 9-12 वोल्ट।
परिवर्ती अवरोधक R2 - 47 - 56 कोमशक्ति से कम नहीं 0.5 वाट.
संधारित्र सी - 0.15 - 0.22 यूएफ, अब और नहीं।
अवरोध आर 1- तीन प्रतिरोधों से डायल करना वांछनीय है द्वारा 8.2 कोमो, दो वाट, ताकि बहुत गर्म न हो।
ट्रांजिस्टर Tr1, Tr2 - जोड़े KT814A, KT815A; KT503A, KT502Aऔर आदि।

♠ यदि विनियमित शक्ति से अधिक नहीं है 100 वाट, आप रेडिएटर के बिना थाइरिस्टर का उपयोग कर सकते हैं। यदि भार शक्ति 100 वाट से अधिकएक रेडिएटर की आवश्यकता है 10 - 20 वर्ग सेमी.
इस पल्स-फेज विधि में, थाइरिस्टर के लिए ट्रिगर पल्स पूरे आधे चक्र के भीतर उत्पन्न होता है।
वे। चरण कोण को समायोजित करते हुए, शक्ति को लगभग शून्य से 100% तक समायोजित किया जाता है a=0 से a=180 . तकडिग्री।
चार्ट में बिंदु संख्या 5चयनात्मक चरण कोणों पर भार पर तनाव रूपों को दिखाता है: ए = 160, ए = 116, ए = 85, ए = 18डिग्री।
एक मूल्य के साथ ए = 160 डिग्री, आधा चक्र के पारित होने के दौरान थाइरिस्टर लगभग बंद हो जाता है मुख्य वोल्टेज(लोड पावर बहुत कम है)।
एक मूल्य के साथ ए = 18 डिग्री, थाइरिस्टर आधे-चक्र की लगभग पूरी अवधि के लिए खुला रहता है (भार में शक्ति लगभग है) 100% ).
चार्ट में बिंदु संख्या 4थाइरिस्टर के उद्घाटन के दौरान, एक ट्रिगरिंग पल्स की उपस्थिति के साथ, खुले थाइरिस्टर में एक वोल्टेज ड्रॉप जोड़ा जाता है ( यूपीचार्ट पर बिंदु संख्या 4 . पर).

सभी बिंदुओं में तनाव के प्लॉट दिखाए गए हैं T1 - T5, बिंदु के सापेक्ष टी6एक आस्टसीलस्कप पर देखा जा सकता है।

एसी सर्किट में थाइरिस्टर। चरण विधि।

ज्ञात है कि बिजलीएक घरेलू और औद्योगिक नेटवर्क में साइनसॉइडल कानून के अनुसार परिवर्तन होता है। प्रत्यावर्ती विद्युत धारा आवृत्ति का रूप 50 हर्ट्ज, पर प्रस्तुत तस्वीर 1 ए).

एक अवधि, चक्र के लिए, वोल्टेज अपना मान बदलता है: 0 → (+उमैक्स) → 0 → (-उमैक्स) → 0 .
यदि हम सबसे सरल प्रत्यावर्ती धारा जनरेटर की कल्पना करते हैं (चित्र 1बी)ध्रुवों की एक जोड़ी के साथ, जहां एक साइनसॉइडल प्रत्यावर्ती धारा की प्राप्ति एक क्रांति में रोटर फ्रेम के रोटेशन को निर्धारित करती है, फिर अवधि के एक निश्चित समय पर रोटर की प्रत्येक स्थिति आउटपुट वोल्टेज की एक निश्चित मात्रा से मेल खाती है।

या, एक अवधि के लिए साइनसॉइडल वोल्टेज का प्रत्येक मान एक निश्चित कोण से मेल खाता है α फ्रेम रोटेशन। अवस्था कोण α , यह वह कोण है जो एक निश्चित समय में समय-समय पर बदलती मात्रा का मान निर्धारित करता है।

चरण कोण के क्षण में:

• α = 0° वोल्टेज यू = 0;
• α = 90°वोल्टेज यू = +उमैक्स;
• α=180°वोल्टेज यू = 0;
• α = 270°वोल्टेज यू = - उमाक्स;
• α = 360°वोल्टेज यू = 0।

एसी सर्किट में थाइरिस्टर के साथ वोल्टेज विनियमन केवल साइनसॉइडल प्रत्यावर्ती धारा की इन विशेषताओं का उपयोग करता है।
जैसा कि पहले लेख "" में उल्लेख किया गया है: एक थाइरिस्टर एक अर्धचालक उपकरण है जो एक नियंत्रित विद्युत वाल्व के कानून के अनुसार संचालित होता है। इसकी दो स्थिर अवस्थाएँ हैं। कुछ शर्तों के तहत प्रवाहकीय हो सकता है (खोलना)और गैर-प्रवाहकीय राज्य (बंद किया हुआ).
थाइरिस्टर में एक कैथोड, एक एनोड और एक नियंत्रण इलेक्ट्रोड होता है। नियंत्रण इलेक्ट्रोड का उपयोग करके, आप थाइरिस्टर की विद्युत स्थिति को बदल सकते हैं, अर्थात वाल्व के विद्युत मापदंडों को बदल सकते हैं।
एक थाइरिस्टर केवल एक दिशा में विद्युत धारा प्रवाहित कर सकता है - एनोड से कैथोड तक (त्रिक दोनों दिशाओं में धारा प्रवाहित करता है)।
इसलिए, थाइरिस्टर के संचालन के लिए, प्रत्यावर्ती धारा को एक वोल्टेज शून्य क्रॉसिंग के साथ सकारात्मक ध्रुवता के स्पंदित वोल्टेज में परिवर्तित (डायोड ब्रिज का उपयोग करके संशोधित) किया जाना चाहिए, जैसा कि में रेखा चित्र नम्बर 2.

थाइरिस्टर को नियंत्रित करने का तरीका यह सुनिश्चित करना है कि उस समय टी(आधे चक्र के दौरान हम) संक्रमण के माध्यम से यूई - के, स्विचिंग करंट पास कर दिया है आयनथाइरिस्टर

इस क्षण से, मुख्य कैथोड-एनोड धारा थाइरिस्टर के माध्यम से प्रवाहित होती है, जब तक कि अगले आधे-चक्र संक्रमण शून्य से नहीं हो जाता, जब थाइरिस्टर बंद हो जाता है।
वर्तमान दबाव आयनथाइरिस्टर विभिन्न तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है।
1. प्रवाहित होने वाली धारा के कारण: + U - R1 - R2 - Ue - K - -U (आरेख में, चित्र 3) .
2. नियंत्रण इलेक्ट्रोड और कैथोड के बीच नियंत्रण दालों के गठन और उनकी आपूर्ति के लिए एक अलग नोड से।

पहले मामले में, जंक्शन के माध्यम से गेट करंट प्रवाहित होता है यूई - के,धीरे-धीरे बढ़ता है (तनाव के साथ बढ़ता हुआ) हम) जब तक यह मूल्य तक नहीं पहुंच जाता आयन. थाइरिस्टर खुल जाएगा।

चरण विधि.

दूसरे मामले में, एक विशेष उपकरण में उत्पन्न, संक्रमण के लिए सही समय पर एक छोटी नाड़ी लागू होती है यूई - के, जिसमें से थाइरिस्टर खुलता है।

इस प्रकार के थाइरिस्टर नियंत्रण को कहा जाता है पल्स-चरण विधि .
दोनों ही मामलों में, थाइरिस्टर के टर्न-ऑन को नियंत्रित करने वाली धारा को शून्य के माध्यम से मुख्य वोल्टेज यूसी के संक्रमण की शुरुआत के साथ सिंक्रनाइज़ किया जाना चाहिए।
थाइरिस्टर को चालू करने के क्षण को नियंत्रित करने के लिए नियंत्रण इलेक्ट्रोड की क्रिया कम हो जाती है।

थाइरिस्टर नियंत्रण की चरण विधि।

आइए थाइरिस्टर डिमर के एक सरल उदाहरण पर प्रयास करें (आरेख पर अंजीर.3) बारी-बारी से चालू सर्किट में थाइरिस्टर के संचालन की सुविधाओं को अलग करना।

रेक्टिफायर ब्रिज के बाद, वोल्टेज एक स्पंदनशील वोल्टेज है, जो रूप में बदल रहा है:
0 → (+Umax) → 0 → (+Umax) → 0, जैसा कि चित्र 2 . में है

थाइरिस्टर नियंत्रण की शुरुआत इस प्रकार है।
बढ़ते मुख्य वोल्टेज के साथ हम, जिस क्षण से वोल्टेज शून्य से गुजरता है, नियंत्रण इलेक्ट्रोड सर्किट में एक नियंत्रण धारा दिखाई देती है आईयूपीश्रृंखला के साथ:
+ यू - आर 1 - आर 2 - यूई - के - -यू।
बढ़ते तनाव के साथ हमबढ़ता है और नियंत्रण वर्तमान आईयूपी(नियंत्रण इलेक्ट्रोड - कैथोड)।

जब नियंत्रण इलेक्ट्रोड करंट मान तक पहुँच जाता है आयन, थाइरिस्टर चालू (खुलता है) और बिंदुओं को बंद करता है +यू और -यूआरेख पर।

एक खुले थाइरिस्टर (एनोड - कैथोड) में वोल्टेज ड्रॉप है 1,5 – 2,0 वोल्ट गेट करंट लगभग शून्य हो जाएगा, और वोल्टेज तक थाइरिस्टर प्रवाहकीय रहेगा हमनेटवर्क शून्य नहीं होगा।
मुख्य वोल्टेज के एक नए आधे चक्र की कार्रवाई के साथ, सब कुछ शुरू से ही दोहराएगा।

सर्किट में केवल लोड करंट प्रवाहित होता है, यानी सर्किट के साथ लाइट बल्ब L1 से करंट प्रवाहित होता है:
Us - फ्यूज - डायोड ब्रिज - एनोड - थाइरिस्टर कैथोड - डायोड ब्रिज - लाइट बल्ब L1 - Us।
प्रकाश बल्ब होगा आग पकड़नामुख्य वोल्टेज के प्रत्येक आधे चक्र के साथ और जब वोल्टेज शून्य से गुजरता है तो बाहर निकल जाता है।

आइए एक उदाहरण के लिए थोड़ी गणना करें अंजीर.3. हम आरेख के अनुसार तत्वों के डेटा का उपयोग करते हैं।
थाइरिस्टर के लिए मैनुअल के अनुसार KU202Nकरंट बनाना आयन = 100 mA. वास्तव में, यह बहुत छोटा है और है 10 - 20 एमए,उदाहरण के आधार पर।
उदाहरण के लिए आयन = 10 एमए .
स्विचिंग के क्षण का नियंत्रण (चमक समायोजन) रोकनेवाला के चर प्रतिरोध के मूल्य को बदलकर होता है आर 1. विभिन्न प्रतिरोधक मानों के लिए आर 1, थाइरिस्टर के अलग-अलग ब्रेकडाउन वोल्टेज होंगे। इस मामले में, थाइरिस्टर पर स्विच करने का क्षण अलग-अलग होगा:

1. R1 = 0, R2 = 2.0 कॉम। यूऑन \u003d आयन x (R1 + R2) \u003d 10 x (0 + 2 \u003d 20 वोल्ट।
2. R1 = 14.0 kΩ, R2 = 2.0 kΩ यूऑन \u003d आयन x (R1 + R2) \u003d 10 x (13 + 2) \u003d 150 वोल्ट।
3. R1 = 19.0 कोम, R2 = 2.0 कॉम। यूऑन \u003d आयन x (R1 + R2) \u003d 10 x (18 + 2) \u003d 200 वोल्ट।
4. R1 = 29.0 कोम, R2 = 2.0 कॉम। यूऑन \u003d आयन x (R1 + R2) \u003d 10 x (28 + 2) \u003d 300 वोल्ट।
5. R1 = 30.0 कोम, R2 = 2.0 कॉम। यूऑन \u003d आयन x (R1 + R2) \u003d 10 x (308 + 2) \u003d 310 वोल्ट।

अवस्था कोण α बदलता है a = 10, a तक = 90डिग्री।
इन गणनाओं का एक उदाहरण परिणाम में दिखाया गया है चावल। चार।

साइनसॉइड का छायांकित भाग लोड पर नष्ट होने वाली शक्ति से मेल खाता है।
चरण विधि द्वारा बिजली नियंत्रण, नियंत्रण कोण की एक संकीर्ण सीमा में ही संभव है a = 10° से a = 90° . तक.
यानी भीतर 90% से 50% तकलोड को दी गई शक्ति।

चरण कोण से विनियमन की शुरुआत ए = 10डिग्री की व्याख्या इस तथ्य से की जाती है कि समय के समय टी = 0 - टी = 1, नियंत्रण इलेक्ट्रोड सर्किट में करंट अभी तक मूल्य तक नहीं पहुंचा है आयन(यूसी 20 वोल्ट तक नहीं पहुंचा)।

सर्किट में कोई कैपेसिटर न होने पर ये सभी स्थितियां संभव हैं से.
यदि आप कैपेसिटर लगाते हैं से(अंजीर 2 के आरेख में), वोल्टेज विनियमन रेंज (चरण कोण) दाईं ओर स्थानांतरित हो जाएगा अंजीर.5.

यह इस तथ्य के कारण है कि पहले (टी = 0 - टी = 1), सारी धारा संधारित्र को चार्ज करने के लिए जाती है से, थाइरिस्टर के Ue और K के बीच वोल्टेज शून्य है और यह चालू नहीं हो सकता है।

जैसे ही कैपेसिटर को चार्ज किया जाता है, करंट कंट्रोल इलेक्ट्रोड से गुजरेगा - कैथोड, थाइरिस्टर चालू हो जाएगा।

विनियमन कोण संधारित्र के समाई पर निर्भर करता है और लगभग बदल जाता है a = 30 से a = 120 . तकडिग्री (संधारित्र समाई के साथ) 50uF) थाइरिस्टर की जांच कैसे करें?

अपने ब्लॉग पर, मैंने इस विषय पर मुफ्त पाठ के लिए एक न्यूज़लेटर पोस्ट किया:
इन पाठों में, मैंने, एक लोकप्रिय रूप में, एक थाइरिस्टर के संचालन के सार को यथासंभव सरल रूप से समझाने की कोशिश की: यह कैसे काम करता है, यह डीसी और एसी सर्किट में कैसे काम करता है। उन्होंने thyristors और dinistors पर कई ऑपरेटिंग सर्किट का हवाला दिया।

इस पाठ में, ग्राहकों के अनुरोध पर, मैं कुछ उदाहरण देता हूं अखंडता के लिए थाइरिस्टर की जाँच करना।

थाइरिस्टर की जांच कैसे करें?

थाइरिस्टर की प्रारंभिक जांच का उपयोग करके किया जाता है ओममीटर परीक्षक या डिजिटल मल्टीमीटर.
DMM स्विच डायोड परीक्षण स्थिति में होना चाहिए।
एक ओममीटर या मल्टीमीटर का उपयोग करके, थाइरिस्टर संक्रमणों की जाँच की जाती है: नियंत्रण इलेक्ट्रोड - कैथोडऔर संक्रमण एनोड - कैथोड।
थाइरिस्टर संक्रमण प्रतिरोध, नियंत्रण इलेक्ट्रोड - कैथोड, भीतर होना चाहिए 50 - 500 ओम।
प्रत्येक मामले में, प्रत्यक्ष और विपरीत माप के लिए इस प्रतिरोध का मान लगभग समान होना चाहिए। इस प्रतिरोध का मूल्य जितना अधिक होगा, थाइरिस्टर उतना ही संवेदनशील होगा।
दूसरे शब्दों में, नियंत्रण इलेक्ट्रोड की धारा का मान, जिस पर थाइरिस्टर बंद अवस्था से खुली अवस्था में जाता है, कम होगा।
एक अच्छे थाइरिस्टर के लिए, एनोड-कैथोड संक्रमण का प्रतिरोध मान, प्रत्यक्ष और विपरीत माप के साथ, बहुत बड़ा होना चाहिए, अर्थात इसका "अनंत" मान हो।
इस प्रारंभिक जांच के सकारात्मक परिणाम का अभी कोई मतलब नहीं है।
यदि थाइरिस्टर पहले से ही सर्किट में कहीं था, तो इसमें "जला हुआ" एनोड-कैथोड जंक्शन हो सकता है। इस थाइरिस्टर की खराबी को मल्टीमीटर से निर्धारित नहीं किया जा सकता है।

अतिरिक्त बिजली आपूर्ति का उपयोग करके थाइरिस्टर का मुख्य परीक्षण किया जाना चाहिए। इस मामले में, थाइरिस्टर के संचालन की पूरी तरह से जाँच की जाती है।
थाइरिस्टर खुले राज्य में चला जाएगा यदि एक अल्पकालिक वर्तमान नाड़ी जंक्शन से गुजरती है, कैथोड - नियंत्रण इलेक्ट्रोड, थाइरिस्टर को खोलने के लिए पर्याप्त है।

यह करंट दो तरह से प्राप्त किया जा सकता है:
1. मुख्य बिजली आपूर्ति और रोकनेवाला आर का प्रयोग करें जैसा कि चित्र # 1 में दिखाया गया है।
2. एक अतिरिक्त नियंत्रण वोल्टेज स्रोत का उपयोग करें, जैसा कि चित्र #2 में है।

चित्र संख्या 1 में थाइरिस्टर परीक्षण परिपथ पर विचार करें।
आप एक छोटा परीक्षण बोर्ड बना सकते हैं जिस पर तार, संकेतक प्रकाश और टॉगल बटन लगाने हैं।

आइए थाइरिस्टर की जांच करें जब सर्किट प्रत्यक्ष वर्तमान द्वारा संचालित होता है।

लोड प्रतिरोध और थाइरिस्टर के संचालन के एक दृश्य संकेतक के रूप में, हम उपयुक्त वोल्टेज के लिए कम-शक्ति वाले प्रकाश बल्ब का उपयोग करते हैं।
प्रतिरोधी मूल्य आरचुना जाता है ताकि नियंत्रण इलेक्ट्रोड - कैथोड के माध्यम से बहने वाली धारा थाइरिस्टर को चालू करने के लिए पर्याप्त हो।
थाइरिस्टर कंट्रोल करंट सर्किट से होकर गुजरेगा: प्लस (+) - क्लोज्ड बटन Kn1 - क्लोज्ड बटन Kn2 - रेसिस्टर R - कंट्रोल इलेक्ट्रोड - कैथोड - माइनस (-)।
संदर्भ पुस्तक के अनुसार KU202 के लिए थाइरिस्टर नियंत्रण धारा है 0.1 amp. वास्तव में, थाइरिस्टर का टर्न-ऑन करंट कहीं 20 - 50 मिलीमीटर और उससे भी कम है। आइए 20 मिलीमीटर, या 0.02 एएमपीएस लें।
मुख्य शक्ति स्रोत कोई भी रेक्टिफायर, बैटरी या बैटरी पैक हो सकता है।
वोल्टेज 5 से 25 वोल्ट तक कुछ भी हो सकता है।
रोकनेवाला के प्रतिरोध का निर्धारण करें आर.
गणना के लिए बिजली की आपूर्ति यू = 12 वोल्ट लें।
आर \u003d यू: मैं \u003d 12 वी: 0.02 ए \u003d 600 ओम।
कहा पे: यू - बिजली आपूर्ति वोल्टेज; मैं नियंत्रण इलेक्ट्रोड सर्किट में वर्तमान है।

रोकनेवाला R का मान के बराबर होगा 600 ओम।
यदि स्रोत वोल्टेज है, उदाहरण के लिए, 24 वोल्ट, तो आर = 1200 ओम, क्रमशः।

चित्रा 1 में सर्किट निम्नानुसार काम करता है।

प्रारंभिक अवस्था में, थाइरिस्टर बंद हो जाता है, बिजली का दीपकनहीं जलता। जब तक आप चाहें सर्किट इस स्थिति में हो सकता है। Kn2 बटन दबाएं और छोड़ें। एक कंट्रोल करंट पल्स कंट्रोल इलेक्ट्रोड सर्किट से गुजरेगा। थाइरिस्टर खुल जाएगा। नियंत्रण इलेक्ट्रोड सर्किट टूट जाने पर भी दीपक चालू रहेगा।
Kn1 बटन दबाएं और छोड़ें। थाइरिस्टर से गुजरने वाले लोड करंट का सर्किट टूट जाएगा और थाइरिस्टर बंद हो जाएगा। सर्किट अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाएगा।

आइए एसी सर्किट में थाइरिस्टर के संचालन की जांच करें।

स्रोत के बजाय स्थिर वोल्टेजयू किसी भी ट्रांसफॉर्मर से 12 वोल्ट का प्रत्यावर्ती वोल्टेज चालू करें (चित्र संख्या 2)।

प्रारंभिक अवस्था में, दीपक नहीं जलेगा।
चलो Kn2 बटन दबाते हैं। जब बटन दबाया जाता है, तो प्रकाश चालू होता है। जब बटन दबाया जाता है, तो यह बाहर चला जाता है।
उसी समय, प्रकाश बल्ब "फर्श तक - चमक" जलता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि थाइरिस्टर प्रत्यावर्ती वोल्टेज की केवल धनात्मक अर्ध-लहर से गुजरता है।
यदि थाइरिस्टर के बजाय हम एक त्रिक की जाँच करते हैं, उदाहरण के लिए KU208, तो प्रकाश बल्ब पूरी गर्मी में जल जाएगा। त्रिक प्रत्यावर्ती वोल्टेज की दोनों अर्ध-तरंगों को पार करता है।

एक अलग नियंत्रण वोल्टेज स्रोत से थाइरिस्टर का परीक्षण कैसे करें?

आइए एक स्थिर वोल्टेज स्रोत से पहले थाइरिस्टर परीक्षण सर्किट पर लौटते हैं, लेकिन इसे थोड़ा संशोधित करते हैं।

हम चित्र संख्या 3 को देखते हैं।

इस सर्किट में गेट करंट की आपूर्ति एक अलग स्रोत से की जाती है। चूंकि इसे एक फ्लैट बैटरी का उपयोग किया जा सकता है।
Kn2 बटन को संक्षेप में दबाने पर, प्रकाश उसी तरह से प्रकाशित होगा जैसे चित्र संख्या 1 में होता है। नियंत्रण इलेक्ट्रोड की धारा कम से कम 15-20 मिलीमीटर होनी चाहिए। थाइरिस्टर लॉक है, वह भी Kn1 बटन दबाने से।

4. पाठ संख्या 4 - “एक प्रत्यावर्ती धारा परिपथ में थाइरिस्टर। पल्स - चरण विधि "

5. पाठ संख्या 5 - « थाइरिस्टर नियामकचार्जर में"

ये पाठ, एक सरल और सुविधाजनक रूप में, अर्धचालक उपकरणों पर बुनियादी जानकारी की रूपरेखा तैयार करते हैं: डाइनिस्टर और थाइरिस्टर।

डाइनिस्टर और थाइरिस्टर क्या है, थाइरिस्टर के प्रकार और उनकी वोल्ट-एम्पीयर विशेषताएँ, डीसी और एसी सर्किट में डाइनिस्टर और थाइरिस्टर का संचालन, एक डाइनिस्टर और थाइरिस्टर के ट्रांजिस्टर एनालॉग्स।

साथ ही कैसे कंट्रोल करें विद्युत शक्तिप्रत्यावर्ती धारा, चरण और पल्स-चरण विधियाँ।

प्रत्येक सैद्धांतिक सामग्री की पुष्टि व्यावहारिक उदाहरणों से होती है।
ऑपरेटिंग योजनाएं दी गई हैं: एक विश्राम थरथरानवाला और एक निश्चित बटन, एक डाइनिस्टर और उसके ट्रांजिस्टर एनालॉग पर लागू; वोल्टेज स्टेबलाइजर में शॉर्ट सर्किट प्रोटेक्शन सर्किट और भी बहुत कुछ।

मोटर चालक योजना के लिए विशेष रूप से दिलचस्प अभियोक्ताथाइरिस्टर पर 12 वोल्ट की बैटरी के लिए।
ऑपरेटिंग बिंदुओं पर वोल्टेज आकार के आरेख दिए गए हैं ऑपरेटिंग डिवाइसचरण और पल्स-चरण विधियों के साथ वैकल्पिक वोल्टेज का नियंत्रण।

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शुभ संध्या हाबर। आइए इस तरह के एक उपकरण के बारे में एक थाइरिस्टर के रूप में बात करते हैं। एक थाइरिस्टर एक बिस्टेबल सेमीकंडक्टर डिवाइस है जिसमें तीन या अधिक इंटरेक्टिंग रेक्टिफाइंग जंक्शन होते हैं। कार्यात्मक रूप से, उन्हें इस प्रकार वर्गीकृत किया जा सकता है इलेक्ट्रॉनिक कुंजी. लेकिन थाइरिस्टर में एक विशेषता है, यह एक पारंपरिक कुंजी के विपरीत, बंद अवस्था में नहीं जा सकता है। इसलिए, यह आमतौर पर नाम के तहत पाया जा सकता है - पूरी तरह से प्रबंधित कुंजी नहीं।

यह आंकड़ा थाइरिस्टर का एक विशिष्ट दृश्य दिखाता है। इसमें अर्धचालक क्षेत्रों की चार वैकल्पिक प्रकार की विद्युत चालकता होती है और इसमें तीन टर्मिनल होते हैं: एनोड, कैथोड और नियंत्रण इलेक्ट्रोड।
एनोड बाहरी पी-लेयर के साथ संपर्क है, कैथोड बाहरी एन-लेयर के साथ है।
की स्मृति को ताज़ा करें पी-एन जंक्शनकर सकते हैं ।

वर्गीकरण

पिनों की संख्या के आधार पर, थाइरिस्टर का वर्गीकरण प्राप्त किया जा सकता है। वास्तव में, सब कुछ बहुत सरल है: दो लीड वाले थाइरिस्टर को डाइनिस्टर कहा जाता है (क्रमशः, इसमें केवल एक एनोड और कैथोड होता है)। तीन और चार टर्मिनलों वाले थाइरिस्टर को ट्रायोड या टेट्रोड कहा जाता है। बड़ी संख्या में वैकल्पिक अर्धचालक क्षेत्रों के साथ थाइरिस्टर भी हैं। सबसे दिलचस्प में से एक सममित थाइरिस्टर (त्रिक) है, जो किसी भी वोल्टेज ध्रुवीयता के साथ चालू होता है।

संचालन का सिद्धांत

आमतौर पर, एक थाइरिस्टर को एक दूसरे से जुड़े दो ट्रांजिस्टर के रूप में दर्शाया जाता है, जिनमें से प्रत्येक एक सक्रिय मोड में संचालित होता है।

इस तरह के एक पैटर्न के संबंध में, हम चरम क्षेत्रों - उत्सर्जक, और केंद्रीय जंक्शन - संग्राहक कह सकते हैं।
यह समझने के लिए कि एक थाइरिस्टर कैसे काम करता है, आपको वर्तमान-वोल्टेज विशेषता को देखना चाहिए।



थाइरिस्टर के एनोड पर एक छोटा सा सकारात्मक वोल्टेज लगाया गया था। एमिटर जंक्शन आगे की दिशा में जुड़े हुए हैं, और कलेक्टर जंक्शन विपरीत दिशा में जुड़े हुए हैं। (वास्तव में, सारा वोल्टेज उस पर होगा)। करंट-वोल्टेज विशेषता पर शून्य से एक तक का खंड लगभग डायोड विशेषता की रिवर्स शाखा के समान होगा। इस विधा को कहा जा सकता है - थाइरिस्टर की बंद अवस्था का विधा।
एनोड वोल्टेज में वृद्धि के साथ, मुख्य वाहक को आधार क्षेत्र में इंजेक्ट किया जाता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों का संचय होता है, जो कलेक्टर जंक्शन पर संभावित अंतर के बराबर है। थाइरिस्टर के माध्यम से करंट में वृद्धि के साथ, कलेक्टर जंक्शन पर वोल्टेज कम होना शुरू हो जाएगा। और जब यह एक निश्चित मूल्य तक कम हो जाता है, तो हमारा थाइरिस्टर नकारात्मक अंतर प्रतिरोध (आंकड़े में खंड 1-2) की स्थिति में चला जाएगा।
उसके बाद, तीनों संक्रमण आगे की दिशा में स्थानांतरित हो जाएंगे, जिससे थाइरिस्टर को खुले राज्य में स्थानांतरित कर दिया जाएगा (आंकड़े में खंड 2-3)।
जब तक कलेक्टर जंक्शन आगे की दिशा में पक्षपाती है, तब तक थाइरिस्टर खुली अवस्था में रहेगा। यदि थाइरिस्टर धारा कम हो जाती है, तो पुनर्संयोजन के परिणामस्वरूप, आधार क्षेत्रों में नोइक्विलिब्रियम वाहकों की संख्या कम हो जाएगी और कलेक्टर जंक्शन विपरीत दिशा में स्थानांतरित हो जाएगा और थाइरिस्टर बंद अवस्था में चला जाएगा।
जब थाइरिस्टर को वापस चालू किया जाता है, तो करंट-वोल्टेज विशेषता दो श्रृंखला-जुड़े डायोड के समान होगी। इस मामले में ब्रेकडाउन वोल्टेज द्वारा रिवर्स वोल्टेज सीमित होगा।

थाइरिस्टर के सामान्य पैरामीटर

1. टर्न-ऑन वोल्टेज- यह न्यूनतम एनोड वोल्टेज है जिस पर थाइरिस्टर चालू अवस्था में जाता है।
2. वोल्टेज आगे बढ़ाएंअधिकतम एनोड करंट पर फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप है।
3. रिवर्स वोल्टेज- अधिकतम है स्वीकार्य वोल्टेजबंद अवस्था में थाइरिस्टर पर।
4. अधिकतम स्वीकार्य फॉरवर्ड करंटअधिकतम खुली धारा है।
5. उलटी बिजली - अधिकतम रिवर्स वोल्टेज पर करंट।
6. अधिकतम करंटइलेक्ट्रोड नियंत्रण
7. चालू / बंद विलंब समय
8. अधिकतम स्वीकार्य बिजली अपव्यय

निष्कर्ष

इस प्रकार, थाइरिस्टर में एक सकारात्मक होता है प्रतिपुष्टिकरंट से - एक एमिटर जंक्शन के माध्यम से करंट में वृद्धि से दूसरे एमिटर जंक्शन से करंट में वृद्धि होती है।
थाइरिस्टर पूरी तरह से नियंत्रण कुंजी नहीं है। यही है, खुले राज्य में स्विच करने के बाद, यह इसमें बना रहता है, भले ही आप नियंत्रण संक्रमण के लिए एक संकेत भेजना बंद कर दें, अगर एक निश्चित मूल्य से ऊपर की आपूर्ति की जाती है, यानी होल्डिंग करंट।