Lucrări și dispozitiv de tiristoare și triac

Absolut orice tiristor poate fi în două stări stabile - închis sau deschis

În stare închisă, este într-o stare de conductivitate scăzută și aproape nu curge curent, în stare deschisă, dimpotrivă, semiconductorul va fi într-o stare de conductivitate ridicată, curentul trece prin el practic fără rezistență.

Putem spune că tiristorul este o cheie controlată de energie electrică. Dar, de fapt, semnalul de control poate deschide doar semiconductorul. Pentru a-l bloca înapoi, este necesar să îndeplinească condițiile care vizează reducerea curentului direct la aproape zero.

Din punct de vedere structural, tiristorul este o secvență de patru straturi pși n tipul care formează structura p-n-p-nși conectate în serie.

Se numește una dintre zonele extreme la care este conectat polul de putere pozitiv anod, p - tip
Celălalt, la care este conectat polul negativ de tensiune, se numește catod, – n tip
Electrod de control conectat la straturile interioare.

Pentru a înțelege funcționarea tiristorului, luați în considerare mai multe cazuri, primul: tensiunea nu este aplicată electrodului de control, tiristorul este conectat conform circuitului dinistor - o tensiune pozitivă este furnizată anodului și o tensiune negativă la catod, vezi figura.

În acest caz, colectorul p-n-joncțiunea tiristorului este în stare închisă, iar emițătorul este deschis. Joncțiunile deschise au o rezistență foarte scăzută, astfel încât aproape toată tensiunea de la sursa de alimentare este aplicată joncțiunii colectorului, datorită rezistenței mari a cărei curent care trece prin dispozitivul semiconductor este foarte scăzut.

Pe graficul CVC, această stare este relevantă pentru zona marcată cu un număr 1 .

Odată cu creșterea nivelului de tensiune, până la un anumit punct, curentul tiristorului aproape că nu crește. Dar atingerea unui nivel critic condiționat - tensiune de pornire U pe, apar factori în dinistor la care începe o creștere bruscă a purtătorilor de încărcare liberă în joncțiunea colectorului, care se uzează aproape imediat natura avalanșă. Ca urmare, are loc o defecțiune electrică reversibilă (punctul 2 din figura prezentată). LA p- zona joncțiunii colectoare, apare o zonă în exces de sarcini pozitive acumulate, în n-regiune, dimpotrivă, are loc o acumulare de electroni. O creștere a concentrației purtătorilor de sarcină liberi duce la o scădere a barierei de potențial la toate cele trei joncțiuni, iar injectarea purtătorilor de sarcină începe prin joncțiunile emițătorului. Caracterul de avalanșă crește și mai mult și duce la comutarea joncțiunii colectorului în stare deschisă. În același timp, curentul crește în toate zonele semiconductorului, rezultând o cădere de tensiune între catod și anod, prezentată în graficul de mai sus ca un segment marcat cu numărul trei. În acest moment, dinistorul are o rezistență diferențială negativă. Pe rezistență R n tensiunea crește și semiconductorul comută.

După deschiderea joncțiunii colectorului, caracteristica I–V a dinistorului devine aceeași ca pe ramura dreaptă - segmentul nr. 4. După comutarea dispozitivului semiconductor, tensiunea scade la nivelul de un volt. În viitor, o creștere a nivelului de tensiune sau o scădere a rezistenței va duce la o creștere a curentului de ieșire, unul la unu, precum și la funcționarea diodei atunci când este pornită direct. Dacă nivelul tensiunii de alimentare este redus, atunci rezistența ridicată a joncțiunii colectorului este restabilită aproape instantaneu, dinistorul se inchide, curentul scade brusc.

Tensiunea de pornire U pe, se poate regla prin introducerea în oricare dintre straturile intermediare, lângă joncțiunea colectorului, a unor purtători de sarcină minori pentru acesta.

În acest scop, un special electrod de control, alimentat de la o sursă suplimentară, din care urmează tensiunea de comandă - U control. După cum se poate observa clar din grafic, cu o creștere a controlului U, tensiunea de pornire scade.

Principalele caracteristici ale tiristoarelor

U pe tensiune de pornire - la ea, tiristorul trece în starea deschisă
Uo6p.max- o tensiune inversă repetitivă pulsată în timpul căreia are loc o defecțiune electrică a joncțiunii p-n. Pentru mulți tiristoare, expresia va fi adevărată U o6p.max . = U pe
Imax- valoarea curentului maxim admisibil
eu mier- valoarea medie a curentului pentru perioada U np- căderea continuă de tensiune cu un tiristor deschis
Io6p.max- curentul maxim invers care începe să curgă atunci când este aplicat Uo6p.max, din cauza mișcării transportatorilor minori de taxe
eu țin curent de menținere - valoarea curentului anodic la care tiristorul este blocat
Pmax- putere maximă disipată
t off- timpul de oprire necesar pentru oprirea tiristorului

Tiristoare blocabile- are un clasic cu patru straturi p-n-p-n structură, dar în același timp are o serie de caracteristici de design care oferă o astfel de funcționalitate precum controlabilitatea completă. Datorită acestei acțiuni a electrodului de control, tiristoarele blocabile pot trece nu numai în starea deschisă de la închis, ci și de la deschis la închis. Pentru a face acest lucru, electrodul de control este aplicat o tensiune, opusă celei pe care tiristorul o deschide anterior. Pentru a bloca tiristorul pe electrodul de control, urmează un impuls de curent negativ puternic, dar de scurtă durată. La utilizarea tiristoarelor blocabile, trebuie reținut că valorile limită ale acestora sunt cu 30% mai mici decât cele convenționale. În ingineria circuitelor, tiristoarele blocabile sunt utilizate în mod activ ca întrerupătoare electronice în tehnologia convertoarelor și a impulsurilor.

Spre deosebire de rudele lor cu patru straturi - tiristoare, au o structură cu cinci straturi.

Datorită acestei structuri semiconductoare, ei sunt capabili să treacă curent în ambele direcții - atât de la catod la anod, cât și de la anod la catod, iar tensiunea ambelor polarități este aplicată electrodului de control. Datorită acestei proprietăți, caracteristica curent-tensiune a triacului are o formă simetrică în ambele axe de coordonate. Puteți afla despre funcționarea triacului din tutorialul video de la linkul de mai jos.

Principiul de funcționare al triacului

Dacă un tiristor standard are un anod și un catod, atunci electrozii triac nu pot fi descriși în acest fel, deoarece fiecare electrod de colț este atât un anod, cât și un catod în același timp. Prin urmare, triacul este capabil să treacă curent în ambele direcții. De aceea funcționează grozav în circuitele AC.

Un circuit foarte simplu care explică principiul unui triac este un regulator de putere triac.

După aplicarea tensiunii la una dintre ieșirile triacului, este furnizată o tensiune alternativă. O tensiune de control negativ este furnizată electrodului care controlează puntea de diode. Când pragul de pornire este depășit, triacul este deblocat și curentul curge în sarcina conectată. În momentul în care polaritatea tensiunii se modifică la intrarea triacului, acesta este blocat. Apoi algoritmul se repetă.

Cu cât nivelul tensiunii de control este mai mare, cu atât triacul se declanșează mai repede și durata impulsului la sarcină crește. Odată cu scăderea nivelului tensiunii de control, scade și durata impulsurilor pe sarcină. La ieșirea regulatorului triac, tensiunea va fi dinți de ferăstrău cu durată reglabilă a impulsului. Astfel, prin reglarea tensiunii de control, putem modifica luminozitatea unui bec incandescent sau temperatura unui vârf de fier de lipit conectat ca sarcină.

Deci triacul este controlat atât de tensiune negativă, cât și de tensiune pozitivă. Să evidențiem avantajele și dezavantajele sale.

Avantaje: cost redus, durată lungă de viață, fără contacte și, prin urmare, fără scântei și zgomot.
Contra: destul de sensibil la supraîncălzire și este de obicei montat pe un calorifer. Nu funcționează la frecvențe înalte, deoarece nu are timp să treacă de la deschis la închis. Răspunde la interferențe externe care provoacă alarme false.

De asemenea, trebuie menționat despre caracteristicile de montare a triacurilor în tehnologia electronică modernă.

La sarcini mici sau dacă curg curenți scurti în impulsuri, instalarea triacurilor poate fi efectuată fără un radiator. În toate celelalte cazuri, prezența sa este strict necesară.
Tiristorul poate fi fixat de radiator cu o clemă de montare sau un șurub
Pentru a reduce posibilitatea apariției alarmelor false din cauza zgomotului, lungimea firelor trebuie menținută la minimum. Se recomandă utilizarea cablului ecranat sau a perechii răsucite pentru conectare.

Sau optotiristoarele sunt semiconductori specializați, a căror caracteristică de proiectare este prezența unei fotocelule, care este un electrod de control.

Un tip modern și promițător de triac este optosimistorul. În loc de un electrod de control, există un LED în carcasă și controlul se realizează prin schimbarea tensiunii de alimentare a LED-ului. Atunci când un flux luminos de putere din spate lovește, fotocelula comută tiristorul în poziția deschis. Funcția cea mai de bază într-un opto-triac este că există o izolare galvanică completă între circuitul de control și circuitul de putere. Acest lucru creează un nivel pur și simplu excelent și fiabilitate a designului.

Tastele de alimentare. Unul dintre principalele puncte care afectează cererea pentru astfel de circuite este puterea scăzută pe care un tiristor o poate disipa în circuitele de comutare. În starea blocată, puterea practic nu este consumată, deoarece curentul este aproape de valori zero. Și în stare deschisă, disiparea puterii este scăzută din cauza valorilor scăzute ale tensiunii.

Dispozitive de prag- implementează proprietatea principală a tiristoarelor - să se deschidă atunci când tensiunea atinge nivelul dorit. Acesta este utilizat în controlerele de putere de fază și oscilatoarele de relaxare.

Pentru întrerupere și on-off se folosesc tiristoare. Adevărat, în acest caz, schemele au nevoie de o oarecare rafinare.

Dispozitive experimentale- folosesc proprietatea tiristorului de a avea rezistenta negativa, fiind in regim tranzitoriu

Principiul de funcționare și proprietățile dinistorului, circuite pe dinistoare

Un dinistor este un tip de diodă semiconductoare aparținând clasei tiristoarelor. Dinistorul este format din patru regiuni de conductivitate diferită și are trei joncțiuni p-n. În electronică, a găsit o utilizare destul de limitată, mergând poate fi găsită în design-urile de lămpi economice pentru baza E14 și E27, unde este folosită în circuitele de pornire. În plus, apare în balasturile lămpilor fluorescente.