Що таке тиристор і як він працює?

Загалом, тиристори також є комутаційними пристроями, подібними до транзисторів. Як ми вже обговорювали, транзистори - це крихітна електронна складова, яка змінила світ, сьогодні ми можемо знайти їх у всіх електронних пристроях, таких як телевізори, мобільні телефони, ноутбуки, калькулятори, навушники тощо. Вони пристосовуються та універсальні, але це не означає, що їх можна використовувати в будь-якій програмі, ми можемо використовувати їх як підсилювальний і комутаційний пристрій, але вони не можуть справлятися з більшим струмом, також транзистор вимагав постійного комутаційного струму. Отже, для всіх цих проблем та для подолання цих проблем ми використовуємо тиристори.

Як правило, SCR і тиристор використовуються як взаємозамінні, але SCR є різновидом тиристора. Тиристор включає в себе багато типів комутаторів, деякі з них - SCR (випрямляч з керованим кремнієм), GTO (вимикання воріт) та IGBT (біполярний транзистор з керованими воротами) тощо. Але SCR є найбільш широко використовуваним пристроєм, тому слово тиристор стає синонім SCR. Просто, SCR - це свого роду тиристор .

SCR або тиристор - це чотиришаровий триперехідний напівпровідниковий комутаційний пристрій. Він має три термінали анод, катод і затвор. Тиристор також є односпрямованим пристроєм, як діод, що означає, що струм тече лише в одному напрямку. Він складається з трьох з'єднань PN послідовно, оскільки складається з чотирьох шарів. Клемма затвора, що використовується для спрацьовування SCR, подаючи малу напругу на цей термінал, який ми також називали методом спрацьовування воріт, щоб увімкнути SCR.

Чим тиристор відрізняється від MOSFET?

Тиристор і MOSFET є електричними вимикачами і використовуються найчастіше. Основна відмінність між ними полягає в тому, що перемикачі MOSFET є пристроєм, що контролює напругу, і вони можуть перемикати лише струм постійного струму, тоді як тиристорні перемикачі - це пристрій, що управляє струмом, і можуть перемикати як постійний, так і змінний струм.

Існує ще кілька відмінностей між тиристором та MOSFET, наведеними нижче в таблиці:

Власність	Тиристор	МОП-транзистор
Тепловий втеча	Так	Ні
Температурна чутливість	менше	високий
Тип	Високовольтний пристрій сильного струму	Пристрій високої напруги середнього струму
Вимкнення	Потрібна окрема схема перемикання	Не обов'язково
Увімкнення	Потрібен одиночний імпульс	Постійне живлення не потрібне, крім під час увімкнення та вимкнення
Швидкість перемикання	низький	високий
Резистивний вхідний опір	низький	високий
Контролінг	Пристрій, що контролюється струмом	Пристрій з контролем напруги

Чим тиристор відрізняється від транзистора?

Тиристор і транзистор - це електричні вимикачі, але потужність тиристорів набагато краща, ніж транзистор. Через високий рейтинг тиристора, вказаний в кіловатах, потужність транзистора коливається у ватах. Тиристор в аналізі приймається як замкнута пара пари транзисторів. Основна відмінність між транзистором і тиристором полягає в тому, що транзистору потрібно постійне комутаційне живлення, щоб він залишався увімкненим, але у випадку тиристора нам потрібно активувати його лише один раз, і він залишається увімкненим. Для таких програм, як ланцюг сигналізації, який повинен спрацювати один раз і назавжди залишитися увімкненим, не можна використовувати транзистор. Отже, для подолання цих проблем ми використовуємо тиристор.

Існує ще кілька відмінностей між тиристором і транзистором, наведеними нижче в таблиці:

Власність	Тиристор	Транзистор
Шар	Чотири шари	Три шари
Термінали	Анод, Катод і Ворота	Випромінювач, колектор та база
Робота над напругою та струмом	Вища	Нижче тиристора
Увімкнення	Просто потрібно імпульс затвора, щоб увімкнути	Необхідна безперервна подача керуючого струму
Внутрішні втрати потужності	Нижче, ніж транзистор	вище

VI Характеристики тиристора або SCR

Основна схема отримання характеристик тиристора VI наведена нижче, анод і катод тиристора підключені до основної мережі через навантаження. Затвор і катод тиристора подаються від джерела Es, що використовується для подачі струму затвора від затвора до катода.

Відповідно до характерної діаграми, існує три основних режими SCR: режим зворотної блокування, режим блокування вперед і режим прямої провідності.

Режим зворотного блокування:

У цьому режимі катод робиться позитивним щодо анода з відкритим перемикачем S. Перехрестя J1 і J3 зміщені назад, а J2 - упереджено. Коли зворотна напруга, подана на тиристорі (має бути менше V _BR), пристрій пропонує високий імпеданс у зворотному напрямку. Тому тиристор розглядався як розімкнений перемикач у режимі зворотної блокування. V _BR - напруга зворотного пробою, де виникає лавина, якщо напруга перевищує V _BR може призвести до пошкодження тиристора.

Режим блокування вперед:

Коли анод робиться позитивним щодо катода, з розімкненим перемикачем затвора Кажуть, що тиристор зміщений вперед, перехрестя J1 і J3 мають зміщення вперед, а J2 - зміщений у зворотному напрямку, як ви можете бачити на малюнку. У цьому режимі протікає невеликий струм, який називається прямим струмом витоку, оскільки прямий струм витоку малий і недостатній для спрацьовування SCR. Тому SCR розглядається як відкритий перемикач навіть у режимі блокування вперед.

Режим провідності вперед:

У міру збільшення прямої напруги, коли ланцюг затвора залишається розімкнутим, на переході J2 виникає лавина, і SCR переходить в режим провідності. Ми можемо ввімкнути SCR в будь-який момент, подавши позитивний імпульс затвора між затвором і катодом або прямою напругою відключення на аноді та катоді тиристора.

Методи спрацьовування SCR або тиристора

Існує багато методів для запуску SCR, таких як:

• Спрацьовування прямої напруги
• Запуск воріт
• спрацьовування dv / dt
• Спрацьовування температури
• Світло спрацьовує

Спрацьовування прямої напруги:

Застосовуючи пряму напругу між анодом і катодом, підтримуючи ланцюг затвора розімкнутим, перехід J2 здійснює зворотне зміщення. В результаті утворення шару виснаження відбувається на J2. Зі збільшенням прямої напруги настає етап, коли шар виснаження зникає, і J2, як кажуть, має лавинний пробій. Отже, тиристор надходить у провідний стан. Напруга, при якій виникає лавина, називається напругою прямого відключення V _BO.

Запуск воріт:

Це один із найпоширеніших, надійних та ефективних способів увімкнення тиристора або SCR. При спрацьовуванні затвора, щоб увімкнути SCR, між затвором і катодом подається позитивна напруга, яка приводить до струму затвора, а заряд вводиться у внутрішній Р-шар і відбувається прямий обрив. Зі збільшенням струму затвора буде знижуватися напруга прямого відключення.

Як показано на малюнку, в SCR є три перехрестя,. За допомогою методу спрацьовування затвора, коли імпульс затвора застосовується до переходу J2, перехід J1 і J2 стає зміщеним вперед або SCR переходить в стан провідності. Отже, він дозволяє струму протікати через анод до катода.

Відповідно до моделі двох транзисторів, коли анод робиться позитивним щодо катода. Струм не буде надходити через анод до катода, поки не спрацює штифт затвора. Коли струм надходить у штифт затвора, він включає нижній транзистор. Оскільки нижній транзистор веде, він включає верхній транзистор. Це своєрідний внутрішній позитивний зворотний зв'язок, тому, забезпечуючи імпульс на затворі протягом одного часу, тиристор залишався у стані УВІМК. Коли обидва транзистора вмикаються, струм починає проводити через анод до катода. Цей стан відомий як прямий провідник, і саме таким чином транзистор "замикається" або залишається постійно УВІМКНЕНИМ. Для вимкнення SCR ви не можете вимкнути його, просто видаливши струм затвора, в цьому стані тиристор отримує незалежність від струму затвора. Отже, для вимкнення ви повинні зробити схему вимкнення.

dv / dt спрацьовування:

У зворотно зміщеному переході J2 набуває характеристику, подібну конденсатору, через наявність заряду через перехід, тобто перехід J2 поводиться як ємність. Якщо раптова напруга подається раптово, струм зарядки через ємність з'єднання Cj призводить до включення SCR.

Струм зарядки i _C задано як;

i _C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (де Va - пряма напруга, що з'являється на переході J2) i _C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt), оскільки ємність переходу майже постійний, dCj / dt дорівнює нулю, тоді i _C = Cj dVa / dt

Отже, якщо швидкість зростання прямої напруги dVa / dt висока, струм зарядки i _C буде більшим. Тут зарядний струм відіграє роль струму затвора для включення SCR, навіть сигнал затвора дорівнює нулю.

Запуск температури:

Коли тиристор перебуває в режимі блокування вперед, більша частина прикладеної напруги збирається над переходом J2, ця напруга пов'язана з деяким струмом витоку. Що підвищує температуру переходу J2. Отже, зі збільшенням температури шар виснаження зменшується, і при деякій високій температурі (в межах безпечної межі) шар виснаження руйнується, і SCR переходить у стан ON.

Світлове спрацьовування:

Для спрацьовування SCR за допомогою світла робиться поглиблення (або порожнисте) внутрішнім p-шаром, як показано на малюнку нижче. Промінь світла певної довжини хвилі направляється оптичними волокнами для опромінення. Оскільки інтенсивність світла перевищує певне значення, SCR включається. Цей тип SCR називають світловим активованим SCR (LASCR). Іноді ці SCR спрацьовують, використовуючи як джерело світла, так і сигнал затвора в поєднанні. Високий струм затвора та менша інтенсивність світла, необхідні для увімкнення SCR.

У системі передачі HVDC (постійного струму високої напруги) використовуються LASCR або SCR.