Tiristoru un triac darbs un ierīce

Pilnīgi jebkurš tiristors var būt divos stabilos stāvokļos - slēgts vai atvērts

Slēgtā stāvoklī tas ir zemas vadītspējas stāvoklī un gandrīz neplūst strāva, atvērtā stāvoklī, gluži pretēji, pusvadītājs būs augstas vadītspējas stāvoklī, strāva iet caur to praktiski bez pretestības.

Mēs varam teikt, ka tiristors ir elektriskā jaudas kontrolēta atslēga. Bet patiesībā vadības signāls var atvērt tikai pusvadītāju. Lai to bloķētu, ir jāizpilda nosacījumi, kuru mērķis ir samazināt priekšējo strāvu līdz gandrīz nullei.

Strukturāli tiristoru veido četru slāņu secība lpp un n tips, kas veido struktūru p-n-p-n un savienots virknē.

Tiek izsaukta viena no galējām zonām, kurai ir pievienots pozitīvais strāvas stabs anods, p - tips
Tiek izsaukts otrs, kuram ir pievienots negatīvais sprieguma pols katods, – n tips
Vadības elektrods savienots ar iekšējiem slāņiem.

Lai izprastu tiristora darbību, apsveriet vairākus gadījumus, no kuriem pirmais: vadības elektrodam netiek pievadīts spriegums, tiristors ir pievienots saskaņā ar dinistora ķēdi - anodam tiek piegādāts pozitīvs spriegums, bet katodam - negatīvs spriegums, skatiet attēlu.

Šajā gadījumā tiristora kolektora p-n-pāreja ir slēgtā stāvoklī, un emitētājs ir atvērts. Atvērtajiem savienojumiem ir ļoti zema pretestība, tāpēc gandrīz viss spriegums no barošanas avota tiek pievadīts kolektora savienojumam, kura lielās pretestības dēļ strāva, kas plūst caur pusvadītāju ierīci, ir ļoti zema.

CVC diagrammā šis stāvoklis attiecas uz apgabalu, kas atzīmēts ar numuru 1 .

Palielinoties sprieguma līmenim, līdz noteiktam punktam tiristora strāva gandrīz nepalielinās. Bet sasniedzot nosacītu kritisko līmeni - ieslēgšanas spriegums U ieslēgts, dinistorā parādās faktori, pie kuriem kolektora savienojumā sākas straujš brīvo lādiņu nesēju pieaugums, kas gandrīz uzreiz nolietojas. lavīnas daba. Rezultātā notiek atgriezenisks elektriskais bojājums (attēla 2. punkts). AT lpp- kolektora savienojuma zonā parādās pārmērīga uzkrāto pozitīvo lādiņu zona n-reģions, gluži pretēji, notiek elektronu uzkrāšanās. Brīvo lādiņnesēju koncentrācijas palielināšanās noved pie potenciālās barjeras krituma visos trijos savienojumos, un lādiņnesēju injekcija sākas caur emitenta savienojumiem. Lavīnas raksturs palielinās vēl vairāk, un tas noved pie kolektora krustojuma pārslēgšanas atvērtā stāvoklī. Tajā pašā laikā strāva palielinās visās pusvadītāja zonās, kā rezultātā starp katodu un anodu notiek sprieguma kritums, kas parādīts augstāk esošajā grafikā kā segments, kas apzīmēts ar numuru trīs. Šajā brīdī dinistoram ir negatīva diferenciālā pretestība. Par pretestību R n paaugstinās spriegums un pusvadītājs pārslēdzas.

Pēc kolektora savienojuma atvēršanas dinistora I–V raksturlielums kļūst tāds pats kā taisnajā atzarā - segmentā Nr.4. Pēc pusvadītāju ierīces pārslēgšanas spriegums samazinās līdz viena volta līmenim. Nākotnē sprieguma līmeņa paaugstināšanās vai pretestības samazināšanās izraisīs izejas strāvas palielināšanos viens pret vienu, kā arī diodes darbību, kad tā ir tieši ieslēgta. Ja barošanas sprieguma līmenis tiek samazināts, kolektora savienojuma augstā pretestība tiek atjaunota gandrīz uzreiz, dinistors aizveras, strāva strauji samazinās.

Ieslēgšanas spriegums U ieslēgts, var regulēt, ieviešot jebkurā no starpslāņiem, blakus kolektora savienojumam, tam nelielus lādiņu nesējus.

Šim nolūkam tiek izveidots īpašs vadības elektrods, darbina no papildu avota, no kura izriet vadības spriegums - U kontrole. Kā skaidri redzams no grafika, palielinoties U kontrolei, ieslēgšanas spriegums samazinās.

Tiristoru galvenās īpašības

U ieslēgts ieslēgšanas spriegums - pie tā tiristors pārslēdzas uz atvērtu stāvokli
Uo6p.max- impulsu atkārtots apgrieztais spriegums, kura laikā notiek p-n savienojuma elektriskais pārrāvums. Daudziem tiristoriem šis izteiciens būs patiess U o6p.max . = U ieslēgts
Maksimālais- maksimālā pieļaujamā strāvas vērtība
Es trešdien- vidējā strāvas vērtība attiecīgajā periodā U np- tiešs sprieguma kritums ar atvērtu tiristoru
Io6p.max- apgrieztā maksimālā strāva sāk plūst, kad tiek iedarbināta Uo6p.max, sakarā ar nelielu lādiņu nesēju kustību
es turos turēšanas strāva - anoda strāvas vērtība, pie kuras tiristors ir bloķēts
Pmaks- maksimālā jaudas izkliede
t izslēgts- tiristora izslēgšanai nepieciešamais izslēgšanas laiks

Slēdzami tiristori- ir klasisks četrslāņu p-n-p-n struktūra, bet tajā pašā laikā tai ir vairākas dizaina iezīmes, kas nodrošina tādu funkcionalitāti kā pilnīga vadāmība. Pateicoties šai vadības elektroda darbībai, bloķējamie tiristori var nonākt ne tikai atvērtā stāvoklī no slēgta, bet arī no atvērta uz aizvērtu. Lai to izdarītu, vadības elektrodam tiek pielikts spriegums, kas ir pretējs tam, ko iepriekš atver tiristors. Lai bloķētu tiristoru uz vadības elektroda, seko spēcīgs, bet īslaicīgs negatīvs strāvas impulss. Lietojot slēdzamos tiristorus, jāatceras, ka to robežvērtības ir par 30% zemākas nekā parastajiem. Shēmu inženierijā slēdzamie tiristori tiek aktīvi izmantoti kā elektroniskie slēdži pārveidotāju un impulsu tehnoloģijā.

Atšķirībā no četrslāņu radiniekiem - tiristoriem, tiem ir piecu slāņu struktūra.

Pateicoties šai pusvadītāju struktūrai, tie spēj novadīt strāvu abos virzienos - gan no katoda uz anodu, gan no anoda uz katodu, un vadības elektrodam tiek pievadīts abu polaritāšu spriegums. Pateicoties šai īpašībai, triakam raksturīgajam strāvas spriegumam ir simetriska forma abās koordinātu asīs. Par triac darbību varat uzzināt no video apmācības, kas atrodas tālāk norādītajā saitē.

Triac darbības princips

Ja standarta tiristoram ir anods un katods, tad triac elektrodus tā nevar aprakstīt, jo katrs stūra elektrods vienlaikus ir gan anods, gan katods. Tāpēc triac spēj nodot strāvu abos virzienos. Tāpēc tas lieliski darbojas maiņstrāvas ķēdēs.

Ļoti vienkārša shēma, kas izskaidro triac principu, ir triac jaudas regulators.

Pēc sprieguma pieslēgšanas vienai no triac izejām tiek piegādāts maiņspriegums. Elektrodam, kas kontrolē diodes tiltu, tiek piegādāts negatīvs vadības spriegums. Kad tiek pārsniegts ieslēgšanas slieksnis, triaks tiek atbloķēts un strāva ieplūst pievienotajā slodzē. Brīdī, kad mainās sprieguma polaritāte triaka ieejā, tas tiek bloķēts. Pēc tam algoritms tiek atkārtots.

Jo augstāks ir vadības sprieguma līmenis, jo ātrāk uzliesmo triacs un palielinās impulsa ilgums pie slodzes. Samazinoties vadības sprieguma līmenim, samazinās arī slodzes impulsu ilgums. Triac regulatora izejā spriegums būs zāģzobs ar regulējamu impulsa ilgumu. Tādējādi, regulējot vadības spriegumu, mēs varam mainīt kvēlspuldzes spilgtumu vai lodāmura uzgaļa temperatūru, kas pievienota kā slodze.

Tātad triaku kontrolē gan negatīvs, gan pozitīvais spriegums. Izcelsim tā plusus un mīnusus.

Plusi: zemas izmaksas, ilgs kalpošanas laiks, nav kontaktu un rezultātā nav dzirksteļošanas un pļāpāšanas.
Mīnusi: diezgan jutīgs pret pārkaršanu un parasti tiek uzstādīts uz radiatora. Tas nedarbojas augstās frekvencēs, jo tam nav laika pārslēgties no atvērta uz slēgtu. Reaģē uz ārējiem traucējumiem, kas izraisa viltus trauksmes.

Jāpiemin arī par triaku montāžas īpatnībām mūsdienu elektroniskajās tehnoloģijās.

Pie zemām slodzēm vai ja tajā plūst īsas impulsu strāvas, triaču uzstādīšanu var veikt bez siltuma izlietnes. Visos citos gadījumos tā klātbūtne ir stingri nepieciešama.
Tiristoru var piestiprināt pie siltuma izlietnes ar stiprinājuma klipsi vai skrūvi
Lai samazinātu viltus trauksmes signālu iespējamību trokšņa dēļ, vadu garums jāsamazina līdz minimumam. Savienošanai ieteicams izmantot ekranētu kabeli vai vītā pāra.

Vai arī optotiristori ir specializēti pusvadītāji, kuru konstrukcijas iezīme ir fotoelementa klātbūtne, kas ir vadības elektrods.

Mūsdienīgs un daudzsološs triaka veids ir optimistors. Vadības elektroda vietā korpusā ir LED, un vadība tiek veikta, mainot gaismas diodes barošanas spriegumu. Kad iedarbojas gaismas plūsma atpakaļ jaudas, fotoelements pārslēdz tiristoru atvērtā stāvoklī. Opto-triac pamatfunkcija ir pilnīga galvaniskā izolācija starp vadības ķēdi un strāvas ķēdi. Tas rada vienkārši izcilu dizaina līmeni un uzticamību.

Barošanas taustiņi. Viens no galvenajiem punktiem, kas ietekmē pieprasījumu pēc šādām shēmām, ir mazā jauda, ko tiristors var izkliedēt komutācijas ķēdēs. Bloķētā stāvoklī jauda praktiski netiek patērēta, jo strāva ir tuvu nullei. Un atvērtā stāvoklī jaudas izkliede ir zema zemo sprieguma vērtību dēļ.

Sliekšņa ierīces- tie īsteno tiristoru galveno īpašību - atvērties, kad spriegums sasniedz vēlamo līmeni. To izmanto fāzes jaudas regulatoros un relaksācijas oscilatoros.

Pārtraukšanai un ieslēgšanai tiek izmantoti tiristori. Tiesa, šajā gadījumā shēmas ir jāprecizē.

Eksperimentālās ierīces- tie izmanto tiristora īpašību būt negatīvai pretestībai, atrodoties pārejas režīmā

Dinistoru darbības princips un īpašības, shēmas uz dinistoriem

Dinistors ir pusvadītāju diodes veids, kas pieder tiristoru klasei. Dinistors sastāv no četriem dažādas vadītspējas reģioniem, un tam ir trīs p-n pārejas. Elektronikā tas ir atradis diezgan ierobežotu pielietojumu, staigājot to var atrast enerģijas taupīšanas lampu konstrukcijās E14 un E27 bāzei, kur to izmanto palaišanas ķēdēs. Turklāt tas ir sastopams dienasgaismas spuldžu balastos.