Kerja dan perangkat thyristor dan triac

Benar-benar semua thyristor dapat berada dalam dua kondisi stabil - tertutup atau membuka

Dalam keadaan tertutup, ia dalam keadaan konduktivitas rendah dan hampir tidak ada arus yang mengalir, dalam keadaan terbuka, sebaliknya, semikonduktor akan berada dalam keadaan konduktivitas tinggi, arus melewatinya tanpa hambatan.

Kita dapat mengatakan bahwa thyristor adalah kunci yang dikendalikan oleh tenaga listrik. Namun nyatanya, sinyal kontrol hanya bisa membuka semikonduktor. Untuk menguncinya kembali, diperlukan kondisi yang bertujuan untuk mengurangi arus maju hingga hampir nol.

Secara struktural, thyristor adalah urutan empat, lapisan p dan n jenis yang membentuk struktur p-n-p-n dan dihubungkan secara seri.

Salah satu daerah ekstrem yang dihubungkan dengan kutub daya positif disebut anoda, p - tipe
Yang lain, yang dihubungkan dengan kutub tegangan negatif, disebut katoda, – n tipe
Elektroda kontrol terhubung ke lapisan dalam.

Untuk memahami operasi thyristor, pertimbangkan beberapa kasus, yang pertama: tegangan tidak diterapkan ke elektroda kontrol, thyristor terhubung sesuai dengan rangkaian dinistor - tegangan positif disuplai ke anoda, dan tegangan negatif ke katoda, lihat gambar.

Dalam hal ini, kolektor p-n-junction thyristor dalam keadaan tertutup, dan emitor terbuka. Sambungan terbuka memiliki resistansi yang sangat rendah, sehingga hampir semua tegangan dari catu daya diterapkan ke sambungan kolektor, karena resistansi tinggi yang arus yang mengalir melalui perangkat semikonduktor sangat rendah.

Pada grafik CVC, keadaan ini relevan untuk area yang ditandai dengan angka 1 .

Dengan peningkatan level tegangan, hingga titik tertentu, arus thyristor hampir tidak meningkat. Tapi mencapai tingkat kritis bersyarat - tegangan nyala kamu di, faktor muncul di dinistor di mana peningkatan tajam dalam pembawa muatan gratis dimulai di persimpangan kolektor, yang segera aus karakter longsoran salju. Akibatnya, terjadi gangguan listrik reversibel (titik 2 pada gambar yang ditunjukkan). PADA p- area persimpangan kolektor, zona kelebihan akumulasi muatan positif muncul, di n-daerah, sebaliknya, ada akumulasi elektron. Peningkatan konsentrasi pembawa muatan bebas menyebabkan penurunan penghalang potensial di ketiga persimpangan, dan injeksi pembawa muatan dimulai melalui persimpangan emitor. Karakter longsoran semakin meningkat, dan mengarah pada peralihan persimpangan kolektor dalam keadaan terbuka. Pada saat yang sama, arus meningkat di semua bidang semikonduktor, menghasilkan penurunan tegangan antara katoda dan anoda, yang ditunjukkan pada grafik di atas sebagai segmen yang ditandai dengan nomor tiga. Pada titik waktu ini, dinistor memiliki resistansi diferensial negatif. Pada resistensi R n tegangan naik dan semikonduktor beralih.

Setelah membuka persimpangan kolektor, karakteristik I–V dari dinistor menjadi sama seperti pada cabang lurus - segmen No. 4. Setelah mengganti perangkat semikonduktor, tegangan turun ke level satu volt. Di masa depan, peningkatan level tegangan atau penurunan resistansi akan menyebabkan peningkatan arus keluaran, 1-1, serta pengoperasian dioda ketika dihidupkan secara langsung. Jika level tegangan suplai berkurang, maka resistansi tinggi dari persimpangan kolektor dipulihkan hampir secara instan, dinistor ditutup, arus turun tajam.

Tegangan hidup kamu di, dapat disesuaikan dengan memasukkan ke dalam salah satu lapisan perantara, di sebelah persimpangan kolektor, pembawa muatan kecil untuknya.

Untuk tujuan ini, khusus elektroda kontrol, ditenagai dari sumber tambahan, dari mana tegangan kontrol mengikuti - kendalimu. Seperti dapat dilihat dengan jelas dari grafik, dengan peningkatan kontrol U, tegangan penyalaan menurun.

Karakteristik utama thyristor

kamu di tegangan nyala - pada saat itu, thyristor beralih ke keadaan terbuka
Uo6p.max- tegangan balik berulang yang berdenyut selama gangguan listrik sambungan p-n terjadi. Bagi banyak thyristor, ekspresinya akan benar U o6p.max . = U on
Imax- nilai arus maksimum yang diizinkan
saya Rabu- nilai rata-rata arus untuk periode tersebut U np- penurunan tegangan langsung dengan thyristor terbuka
Io6p.max- membalikkan arus maksimum yang mulai mengalir saat diterapkan Uo6p.max, karena pergerakan pembawa muatan kecil
Saya menahan menahan arus - nilai arus anoda di mana thyristor terkunci
Pmax- disipasi daya maksimum
mati- waktu mematikan yang diperlukan untuk mematikan thyristor

Thyristor yang dapat dikunci- memiliki empat lapisan klasik p-n-p-n struktur, tetapi pada saat yang sama ia memiliki sejumlah fitur desain yang menyediakan fungsionalitas seperti kontrol penuh. Karena tindakan dari elektroda kontrol ini, thyristor yang dapat dikunci tidak hanya dapat beralih ke keadaan terbuka dari tertutup, tetapi juga dari terbuka ke tertutup. Untuk melakukan ini, tegangan diterapkan ke elektroda kontrol, berlawanan dengan yang sebelumnya dibuka oleh thyristor. Untuk mengunci thyristor pada elektroda kontrol, pulsa arus negatif yang kuat, tetapi durasinya pendek, mengikuti. Saat menggunakan thyristor yang dapat dikunci, harus diingat bahwa nilai batasnya 30% lebih rendah daripada yang konvensional. Dalam rekayasa sirkuit, thyristor yang dapat dikunci secara aktif digunakan sebagai sakelar elektronik dalam teknologi konverter dan pulsa.

Tidak seperti kerabat empat lapis mereka - thyristor, mereka memiliki struktur lima lapis.

Karena struktur semikonduktor ini, mereka dapat melewatkan arus di kedua arah - baik dari katoda ke anoda, dan dari anoda ke katoda, dan tegangan kedua polaritas diterapkan ke elektroda kontrol. Karena sifat ini, karakteristik tegangan arus triac memiliki bentuk simetris di kedua sumbu koordinat. Anda dapat mempelajari tentang pengoperasian triac dari video tutorial di tautan di bawah ini.

Prinsip operasi triac

Jika thyristor standar memiliki anoda dan katoda, maka elektroda triac tidak dapat dijelaskan dengan cara ini, karena setiap elektroda sudut adalah anoda dan katoda pada saat yang bersamaan. Oleh karena itu, triac mampu melewatkan arus di kedua arah. Itu sebabnya ia bekerja dengan baik di sirkuit AC.

Rangkaian yang sangat sederhana yang menjelaskan prinsip triac adalah pengatur daya triac.

Setelah menerapkan tegangan ke salah satu output dari triac, tegangan bolak-balik disuplai. Tegangan kontrol negatif disuplai ke elektroda yang mengontrol jembatan dioda. Ketika ambang batas penyalaan terlampaui, triac dibuka kuncinya dan arus mengalir ke beban yang terhubung. Pada saat polaritas tegangan berubah pada input triac, itu terkunci. Kemudian algoritma diulang.

Semakin tinggi level tegangan kontrol, semakin cepat triac menyala dan durasi pulsa pada beban meningkat. Dengan penurunan level tegangan kontrol, durasi pulsa pada beban juga berkurang. Pada keluaran regulator triac, tegangan akan menjadi gigi gergaji dengan durasi pulsa yang dapat diatur. Jadi, dengan mengatur tegangan kontrol, kita dapat mengubah kecerahan bola lampu pijar atau suhu ujung besi solder yang terhubung sebagai beban.

Jadi triac dikendalikan oleh tegangan negatif dan positif. Mari kita soroti pro dan kontranya.

Kelebihan: biaya rendah, masa pakai yang lama, tidak ada kontak dan, sebagai hasilnya, tidak ada percikan dan obrolan.
Cons: cukup sensitif terhadap panas berlebih dan biasanya dipasang di radiator. Ini tidak bekerja pada frekuensi tinggi, karena tidak punya waktu untuk beralih dari terbuka ke tertutup. Menanggapi gangguan eksternal yang menyebabkan alarm palsu.

Perlu juga disebutkan tentang fitur pemasangan triac dalam teknologi elektronik modern.

Pada beban rendah atau jika arus berdenyut pendek mengalir di dalamnya, pemasangan triac dapat dilakukan tanpa heat sink. Dalam semua kasus lain, kehadirannya sangat diperlukan.
Thyristor dapat dipasang ke heat sink dengan klip atau sekrup pemasangan
Untuk mengurangi kemungkinan alarm palsu karena kebisingan, panjang kabel harus dijaga agar tetap minimum. Disarankan untuk menggunakan kabel berpelindung atau pasangan terpilin untuk koneksi.

Atau optothyristor adalah semikonduktor khusus, fitur desainnya adalah keberadaan fotosel, yang merupakan elektroda kontrol.

Jenis triac yang modern dan menjanjikan adalah optosimistor. Alih-alih elektroda kontrol, ada LED di perumahan dan kontrol dilakukan dengan mengubah tegangan suplai pada LED. Ketika fluks cahaya daya balik mengenai, fotosel mengalihkan thyristor ke posisi terbuka. Fungsi paling dasar dalam opto-triac adalah adanya isolasi galvanik lengkap antara rangkaian kontrol dan rangkaian daya. Ini menciptakan tingkat dan keandalan desain yang sangat baik.

Tombol Daya. Salah satu poin utama yang mempengaruhi permintaan untuk sirkuit semacam itu adalah daya rendah yang dapat dihamburkan oleh thyristor di sirkuit switching. Dalam keadaan terkunci, daya praktis tidak dikonsumsi, karena arus mendekati nilai nol. Dan dalam keadaan terbuka, disipasi daya rendah karena nilai tegangan rendah.

Perangkat ambang batas- mereka menerapkan properti utama thyristor - untuk membuka ketika tegangan mencapai tingkat yang diinginkan. Ini digunakan dalam pengontrol daya fase dan osilator relaksasi.

Untuk interupsi dan on-off thyristor digunakan. Benar, dalam hal ini, skema perlu beberapa penyempurnaan.

Perangkat eksperimental- mereka menggunakan properti thyristor untuk memiliki resistansi negatif, berada dalam mode transien

Prinsip operasi dan sifat dinistor, sirkuit pada dinistor

Dinistor adalah jenis dioda semikonduktor yang termasuk dalam kelas thyristor. Dinistor terdiri dari empat daerah konduktivitas yang berbeda dan memiliki tiga p-n junction. Dalam elektronik, penggunaannya agak terbatas, berjalan dapat ditemukan dalam desain lampu hemat energi untuk basis E14 dan E27, di mana ia digunakan di sirkuit start-up. Selain itu, muncul di ballast lampu neon.