Тиристор и симистор.Способы и схемы управления
Тиристор и симистор.Способы и схемы управления
Тиристор — это переключающий полупроводниковый прибор, пропускающий ток в одном направлении.
Симиcтop — полупроводниковый прибор, который широко используется в системах, питающихся переменным напряжением. Упрощенно он может рассматриваться как управляемый выключатель.
Тиристоры нашли широкое применение в полупроводниковых устройствах и преобразователях. Различные источники питания, частотные преобразователи, регуляторы, возбудительные устройства для синхронных двигателей и много других устройств строились на тиристорах, а в последнее время их вытесняют преобразователи на транзисторах. Основной задачей для тиристора является включение нагрузки в момент подачи управляющего сигнала. В этой статье мы рассмотрим, как управлять тиристорами и симисторами.
Определение
Тиристор (тринистор) — это полупроводниковый полууправляемый ключ. Полууправляемый — значит, что вы можете только включать тиристор, отключается он только при прерывании тока в цепи или если приложить к нему обратное напряжение.
Он, подобно диоду, проводит ток только в одном направлении. То есть для включения в цепь переменного тока для управления двумя полуволнами нужно два тиристора, для каждой по одному, хотя не всегда. Тиристор состоит из 4 областей полупроводника (p-n-p-n).
Другой подобный прибор называется симистор — двунаправленный тиристор. Его основным отличием является то, что ток он может проводить в обе стороны. Фактически он представляет собой два тиристора соединённых параллельно навстречу друг другу.
Основные характеристики
Как и любых других электронных компонентов у тиристоров есть ряд характеристик:
1. Падение напряжения при максимальном токе анода (VT или Uос).
2. Прямое напряжение в закрытом состоянии (VD(RM) или Uзс).
3. Обратное напряжение (VR(PM) или Uобр).
4. Прямой ток (IT или Iпр) – это максимальный ток в открытом состоянии.
5. Максимально допустимый прямой ток (ITSM) — это максимальный пиковый ток в открытом состоянии.
6. Обратный ток (IR) — ток при определенном обратном напряжении.
7. Постоянный ток в закрытом состоянии при определенном прямом напряжении (ID или Iзс).
8. Постоянное отпирающее напряжение управления (VGT или UУ).
9. Ток управления (IGT).
10. Максимальный ток управления электрода IGM.
11. Максимально допустимая рассеиваемая мощность на управляющем электроде (PG или Pу)
Принцип работы
Когда на тиристор подают напряжение он не проводит ток. Есть два способа включит его – подать напряжение между анодом и катодом достаточное для открытия, тогда его работа ничем не будет отличаться от динистора.
Другой способ – это подать кратковременный импульс на управляющий электрод. Ток открытия тиристора лежит в пределах 70-160 мА, хотя на практике эта величина, как и напряжение которое нужно приложить к тиристору зависит от конкретной модели и экземпляра полупроводникового прибора и даже от условий, в которых он работает, таких, например, как температура окружающей среды.
Кроме управляющего тока, есть такой параметр как ток удержания — это минимальный ток анода для удержания тиристора в открытом состоянии.
После открытия тиристора управляющий сигнал можно отключать, тиристор будет открыт до тех пор, пока через него протекает прямой ток и подано напряжение. То есть в цепи переменного тиристор будет открыт в течении той полуволны напряжение которой смещает тиристор в прямом направлении. Когда напряжение устремится к нулю, снизится и ток. Когда ток в цепи упадет ниже величины тока удержания тиристора — он закроется (выключится).
Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения между анодом и катодом, что вы наблюдаете на осциллограммах выше.
Управление симистором аналогично хоть и имеет некоторые особенности. Для управления симистором в цепи переменного тока нужно два импульса управляющего напряжения — на каждую полуволну синусоиды соответственно.
После подачи управляющего импульса в первой полуволне (условно положительной) синусоидального напряжения ток через симистор будет протекать до начала второй полуволны, после чего он закроется, как и обычный тиристор. После этого нужно подать еще один управляющий импульс для открытия симистора на отрицательной полуволне. Это наглядно проиллюстрировано на следующих осциллограммах.
Полярность управляющего напряжения должна соответствовать полярности приложенного напряжения между анодом и катодом. Из-за этого возникают проблемы при управлении симисторами с помощью цифровых логических схем или от выходов микроконтроллера. Но это легко решается путем установки симисторного драйвера, о чем мы поговорим позже.
Распространенные схемы управления тиристорами или симисторами
Самой распространенной схемой является симисторный или тиристорный регулятор.
Здесь тиристор открывается после того как на конденсаторе будет достаточная величина для его открытия. Момент открытия регулируется с помощью потенциометра или переменного резистора. Чем больше его сопротивление — тем медленнее заряжается конденсатор. Резистор R2 ограничивает ток через управляющий электрод.
Эта схема регулирует оба полупериода, то есть вы получаете полную регулировку мощности почти от 0% и почти до 100%. Это удалось достичь, установив регулятор в диодном мосте, таким образом регулируется одна из полуволн.
Упрощенная схема изображена ниже, здесь регулируется лишь половина периода, вторая полуволна проходит без изменения через диод VD1. Принцип работы аналогичен.
Симисторный регулятор без диодного моста позволяет управлять двумя полуволнами.
По принципу действия почти аналогична предыдущим, но построена на симисторе с её помощью регулируются уже обе полуволны. Отличия заключаются в том, что здесь импульс управления подаётся с помощью двунаправленного динистора DB3, после того как конденсатор зарядится до нужного напряжения, обычно это 28-36 Вольт. Скорость зарядки также регулируется переменным резистором или потенциометром. Такая схема реализована в большинстве бытовых диммеров.
Интересно:
Такие схемы регулировки напряжения называется СИФУ — система импульсного фазового управления.
На рисунке выше изображен вариант управления симистором с помощью микроконтроллера, на примере популярной платформы Arduino. Симисторный драйвер состоит из оптосимистора и светодиода. Так как в выходной цепи драйвера установлен оптосимистор на управляющий электрод всегда подаётся напряжение нужной полярности, но здесь есть некоторые нюансы.
Дело в том, что для регулировки напряжения с помощью симистора или тиристора нужно подавать управляющий сигнал в определенный момент времени, так чтобы срез фазы происходил до нужной величины. Если наугад стрелять управляющими импульсами — схема работать конечно будет, но регулировок добиться не выйдет, поэтому нужно определять момент перехода полуволны через ноль.
Так как для нас не имеет значения полярность полуволны в настоящий момент времени — достаточно просто отслеживать момент перехода через ноль. Такой узел в схеме называют детектор нуля или нуль-детектор, а в англоязычных источниках «zero crossing detector circuit» или ZCD. Вариант такой схемы с детектором перехода через ноль на транзисторной оптопаре выглядит следующим образом:
Оптодрайверов для управления симисторами есть множество, типовые – это линейка MOC304x, MOC305x, MOC306X, произведенные компанией Motorola и другими. Более того – эти драйверы обеспечивают гальваническую развязку, что убережет ваш микроконтроллер в случае пробоя полупроводникового ключа, что вполне возможно и вероятно. Также это повысит безопасность работы с цепями управления, полностью разделив цепь на «силовую» и «оперативную».
Заключение
Мы рассказали базовые сведения о тиристорах и симисторах, а также управлении ими в цепях с «переменкой». Стоит отметить, что мы не затрагивали тему запираемых тиристоров, если вас интересует этот вопрос – пишите комментарии и мы рассмотрим их подробнее. Также не были рассмотрены нюансы использования и управления тиристорами в силовых индуктивных цепях. Для управления «постоянкой» лучше использовать транзисторы, поскольку в этом случае вы решаете, когда ключ откроется, а когда он закроется, повинуясь управляющему сигналу…
Ранее ЭлектроВести писали, почему в современных инверторах используют транзисторы, а не тиристоры.
По материалам electrik.info
Чем отличается тиристор от симистора
В 1963 году у многочисленного семейства тринисторов появился еще один «родственник» – симистор. Чем же он отличается от своих «собратьев» – тринисторов (тиристоров)? Вспомните о свойствах этих приборов. Их работу часто сравнивают с действием обычной двери: прибор заперт – ток в цепи отсутствует (дверь закрыта – прохода нет), прибор открыт – в цепи возникает электрический ток (дверь отворилась – входите). Но у них есть общий недостаток. Тиристоры пропускают ток только в прямом направлении — так обычная дверь легко открывается «от себя», но сколько ни тяни ее на себя — в противоположную сторону, все усилия окажутся бесполезными.
Увеличив число полупроводниковых слоев тиристора с четырех до пяти и снабдив его управляющим электродом, ученые обнаружили, что прибор с такой структурой (названный впоследствии симистором) способен пропускать электрический ток как в прямом, так и в обратном направлениях.
Посмотрите на рисунок 1, изображающий строение полупроводниковых слоев симистора. Внешне они напоминают транзисторную структуру р- n -р типа, но отличаются тем, что имеют три дополнительные области с n -проводимостью. И вот что интересно: оказывается, две из них, расположенные у катода и анода, выполняют функции только одного полупроводникового слоя — четвертого. Пятый образует область с n -проводимостью, лежащая около управляющего электрода.
Ясно, что работа такого прибора основана на более сложных физических процессах, чем у других типов тиристоров. Чтобы лучше разобраться в принципе действия симистора, воспользуемся его тиристорным аналогом. Почему именно тиристорным? Дело в том, что разделение четвертого полупроводникового слоя симистора не случайно. Благодаря такой структуре при прямом направлении тока, протекающего через прибор, анод и катод выполняют свои основные функции, а при обратном они как бы меняются местами — анод становится катодом, а катод, наоборот, анодом, то есть симистор можно рассматривать как два встречно-параллельно включенных тиристора (рис. 2).
Тринисторный аналог симистора
Представим, что на управляющий электрод подан отпирающий сигнал. Когда на аноде прибора напряжение положительной полярности, а на катоде — отрицательной, электрический ток потечет через левый по схеме тринистор. Если полярность напряжения на силовых электродах поменять на противоположную, включится правый по схеме тринистор. Пятый полупроводниковый слой, подобно регулировщику, руководящему движением автомобилей на перекрестке, направляет отпирающий сигнал, зависимости от фазы тока на один из тринисторов. При отсутствии отпирающего сигнала симистор закрыт.
В целом его действие можно сравнить, например, с вращающейся дверью на станции метро — в какую сторону ни толкни ее, она обязательно откроется. Действительно, подадим отпирающее напряжение на управляющий электрод симистора — «подтолкнем» его, и электроны, словно спешащие на посадку или выход пассажиры, потекут через прибор в направлении, диктуемом полярностью включения анода и катода.
Этот вывод подтверждается и вольтамперной характеристикой прибора (рис. 3). Она состоит из двух одинаковых кривых, повернутых относительно друг друга на 180°. Их форма соответствует вольтамперной характеристике динистора, а области непроводящего состояния, как и у тринистора, легко преодолеваются, если на управляющий электрод подать отпирающее напряжение (изменяющиеся участки кривых показаны штриховыми линиями).
Благодаря симметричности вольтамперной характеристики новый полупроводниковый прибор был назван симметричным тиристором (сокращенно — симистор). Иногда его называют триаком (термин, пришедший из английского языка).
Симистор унаследовал от своего предшественника — тиристора все его лучшие свойства. Но самое главное достоинство новинки в том, что в ее корпусе расположили сразу два полупроводниковых прибора. Судите сами. Для управления цепью постоянного тока необходим один тиристор, для цепи переменного тока приборов должно быть два (включены встречно-параллельно). А если учесть, что для каждого из них нужен отдельный источник отпирающего напряжения, который к тому же должен включать прибор точно в момент изменения фазы тока, становится ясно, каким сложным будет такой управляющий узел. Для симистора же род тока не имеет значения. Достаточно лишь одного такого прибора с источником отпирающего напряжения, и универсальное управляющее устройство готово. Его можно использовать в силовой цепи постоянного или переменного тока.
Близкое родство тиристора и симистора привело к тому, что у этих приборов оказалось много общего. Так электрические свойства симистора характеризуются теми же параметрами, что и у тиристора. Маркируются они тоже одинаково — буквами КУ, трехзначным числом и буквенным индексом в конце обозначения. Иногда симисторы обозначают несколько иначе — буквами ТС, что означает «тиристор симметричный».
Условное графическое обозначение симисторов на принципиальных схемах показано на рисунке 4.
Для практического знакомства с симисторами выберем приборы серии КУ208 — триодные симметричные тиристоры п-р-п-р типа. На разновидности приборов указывают буквенные индексы в их обозначении — А, Б, В или Г. Постоянное напряжение, которое выдерживает в закрытом состоянии симистор с индексом А, составляет 100 В, Б — 200 В, В — 300 В и Г — 400 В. Остальные параметры у этих приборов идентичные: максимальный постоянный ток в открытом состоянии — 5 А, импульсный —10 А, ток утечки в закрытом состоянии — 5 мА, напряжение между катодом и анодом в проводящем состоянии — -2 В, величина отпирающего напряжения на управляющем электроде равна 5 В при токе 160 мА, рассеиваемая корпусом прибора мощность— 10 Вт, предельная рабочая частота — 400 Гц.
А теперь обратимся к электроосветительным приборам. Нет ничего проще управлять работой любого из них. Нажал, к примеру, клавишу выключателя — ив комнате загорелась люстра, нажал еще раз — погасла. Иногда, правда, это достоинство неожиданно превращается в недостаток, особенно если вы хотите сделать свою комнату уютной, создать ощущение комфорта, а для этого так важно удачно подобрать освещение. Вот если бы свечение ламп менялось плавно.
Оказывается, в этом нет ничего невозможного. Нужно только вместо обычного выключателя подсоединить электронное устройство, управляющее яркостью светильника. Функции регулятора, «командующего» лампами, в таком приборе выполняет полупроводниковый симистор.
Построить простое регулирующее устройство, которое поможет управлять яркостью свечения настольной лампы или люстры, изменять температуру электроплитки или жала паяльника, вы сможете, воспользовавшись схемой, представленной на рисунке 5.
Рис. 5. Принципиальная схема регулятора
Трансформатор Т1 преобразует сетевое напряжение 220 В в 12 — 25 В. Оно выпрямляется диодным блоком VD1—VD4 и подается на управляющий электрод симистора VS1. Резистор R1 ограничивает ток управляющего электрода, а переменным резистором R2 регулируют величину управляющего напряжения.
Рис. 6. Временные диаграммы напряжения: а – в сети; б – на управляющем электроде симистора, в – на нагрузке.
Чтобы легче было разобраться в работе прибора, построим три временные диаграммы напряжений: сетевого, на управляющем электроде симистора и на нагрузке (рис. 6). После включения устройства в сеть на его вход поступает переменное напряжение 220 В (рис. 6а). Одновременно на управляющий электрод симистора VS1 подается отрицательное напряжение синусоидальной формы (рис. 66). В момент, когда его величина превысит напряжение включения, прибор откроется и сетевой ток потечет через нагрузку. После того как величина управляющего напряжения станет ниже пороговой, симистор остается открытым за счет того, что ток нагрузки превышает ток удержания прибора. В тот момент, когда напряжение на входе регулятора меняет свою полярность, симистор закрывается. Далее процесс повторяется. Таким образом, напряжение на нагрузке будет иметь пилообразную форму (рис. 6в)
Чем больше амплитуда управляющего напряжения, тем раньше включится симистор, а следовательно, больше будет и длительность импульса тока в нагрузке. И наоборот, чем меньше амплитуда управляющего сигнала, тем меньше будет длительность этого импульса. При крайнем левом по схеме положении движка переменного резистора R2 нагрузка станет поглощать полные «порции» мощности. Если регулятор R2 повернуть в противоположную сторону, амплитуда управляющего сигнала окажется ниже порогового значения, симистор останется в закрытом состоянии и ток через нагрузку не потечет.
Нетрудно догадаться, что наш прибор регулирует мощность, потребляемую нагрузкой, изменяя тем самым яркость свечения лампы или температуру нагревательного элемента.
В устройстве можно применить следующие элементы. Симистор КУ208 с буквой В или Г. Диодный блок КЦ405 или КЦ407 с любым буквенным индексом, подойдут также четыре полупроводниковых диода серий Д226, Д237. Постоянный резистор — МЛТ-0,25, переменный — СПО-2 или любой другой мощностью не менее 1 Вт. ХР1 — стандартная сетевая вилка, XS1 — розетка. Трансформатор Т1 рассчитан на напряжение вторичной обмотки 12—25 В.
Если подходящего трансформатора нет, изготовьте его самостоятельно. Сердечник из пластин Ш16, толщина набора 20 мм, обмотка I содержит 3300 витков провода ПЭЛ-1 0,1, а обмотка II — 300 витков ПЭЛ-1 0,3.
Тумблер — любой сетевой, предохранитель должен быть рассчитан на максимальный ток нагрузки.
Регулятор собирается в пластмассовом корпусе. На верхней панели крепятся тумблер, переменный резистор, держатель предохранителя и розетка. Трансформатор, диодный блок и симистор устанавливаются на дне корпуса. Симистор необходимо снабдить теплорассеивающим радиатором толщиной 1 — 2 мм и площадью не менее 14 см2. В одной из боковых стенок корпуса просверлите отверстие для сетевого шнура.
Устройство не нуждается в налаживании и при правильном монтаже и исправных деталях начинает работать сразу после включения в сеть.
ПОЛЬЗУЯСЬ РЕГУЛЯТОРОМ, НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О МЕРАХ БЕЗОПАСНОСТИ. ВСКРЫВАТЬ КОРПУС МОЖНО, ТОЛЬКО ОТКЛЮЧИВ ПРИБОР ОТ СЕТИ!
Существенный недостаток тиристоров заключается в том, что это однополупериодные элементы, соответственно, в цепях переменного тока они работают с половинной мощностью. Избавиться от этого недостатка можно используя схему встречно-параллельного включения двух однотипных устройств или установив симистор. Давайте разберемся, что представляет собой этот полупроводниковый элемент, принцип его функционирования, особенности, а также сферу применения и способы проверки.
Что такое симистор?
Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством. Эта незначительная путаница возникла вследствие регистрации двух патентов, на одно и то же изобретение.
Описание принципа работы и устройства
Основное отличие этих элементов от тиристоров заключается в двунаправленной проводимости электротока. По сути это два тринистора с общим управлением, включенных встречно-параллельно (см. А на рис. 1) .
Рис. 1. Схема на двух тиристорах, как эквивалент симистора, и его условно графическое обозначение
Это и дало название полупроводниковому прибору, как производную от словосочетания «симметричные тиристоры» и отразилось на его УГО. Обратим внимание на обозначения выводов, поскольку ток может проводиться в оба направления, обозначение силовых выводов как Анод и Катод не имеет смысла, потому их принято обозначать, как «Т1» и «Т2» (возможны варианты ТЕ1 и ТЕ2 или А1 и А2). Управляющий электрод, как правило, обозначается «G» (от английского gate).
Теперь рассмотрим структуру полупроводника (см. рис. 2.) Как видно из схемы, в устройстве имеется пять переходов, что позволяет организовать две структуры: р1-n2-p2-n3 и р2-n2-p1-n1, которые, по сути, являются двумя встречными тринисторами, подключенными параллельно.
Рис. 2. Структурная схема симистора
Когда на силовом выводе Т1 образуется отрицательная полярность, начинается проявление тринисторного эффекта в р2-n2-p1-n1, а при ее смене – р1-n2-p2-n3.
Заканчивая раздел о принципе работы приведем ВАХ и основные характеристики прибора.
ВАХ симистора
Обозначение:
- А – закрытое состояние.
- В – открытое состояние.
- UDRM (UПР) – максимально допустимый уровень напряжения при прямом включении.
- URRM (UОБ) – максимальный уровень обратного напряжения.
- IDRM (IПР) – допустимый уровень тока прямого включения
- IRRM (IОБ) – допустимый уровень тока обратного включения.
- IН (IУД) – значения тока удержания.
Особенности
Чтобы иметь полное представление о симметричных тринисторах, необходимо рассказать про их сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие факторы:
- относительно невысокая стоимость приборов;
- длительный срок эксплуатации;
- отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).
В число недостатков приборов входят следующие особенности:
- Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.
Симистор с креплением под радиатор
- Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
- Не поддерживаются высокие частоты переключения.
По последним двум пунктам необходимо дать небольшое пояснение. В случае высокой скорости коммутации велика вероятность самопроизвольной активации устройства. Помеха в виде броска напряжения также может привести к этому результату. В качестве защиты от помех рекомендуется шунтировать прибор RC цепью.
RC-цепочка для защиты симистора от помех
Помимо этого рекомендуется минимизировать длину проводов ведущих к управляемому выводу, или в качестве альтернативы использовать экранированные проводники. Также практикуется установка шунтирующего резистора между выводом T1 (TE1 или A1) и управляющим электродом.
Применение
Этот тип полупроводниковых элементов первоначально предназначался для применения в производственной сфере, например, для управления электродвигателями станков или других устройств, где требуется плавная регулировка тока. Впоследствии, когда техническая база позволила существенно уменьшить размеры полупроводников, сфера применения симметричных тринисторов существенно расширилась. Сегодня эти устройства используются не только в промышленном оборудовании, а и во многих бытовых приборах, например:
- зарядные устройства для автомобильных АКБ;
- бытовое компрессорное оборудования;
- различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
- ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т.д.).
И это далеко не полный перечень.
Одно время были популярны простые электронные устройства, позволяющие плавно регулировать уровень освещения. К сожалению, диммеры на симметричных тринисторах не могут управлять энергосберегающими и светодиодными лампами, поэтому эти приборы сейчас не актуальны.
Как проверить работоспособность симистора?
В сети можно найти несколько способ, где описан процесс проверки при помощи мультиметра, те, кто описывал их, судя по всему, сами не пробовали ни один из вариантов. Чтобы не вводить в заблуждение, следует сразу заметить, что выполнить тестирование мультиметром не удастся, поскольку не хватит тока для открытия симметричного тринистора. Поэтому, у нас остается два варианта:
- Использовать стрелочный омметр или тестер (их силы тока будет достаточно для срабатывания).
- Собрать специальную схему.
Алгоритм проверки омметром:
- Подключаем щупы прибора к выводам T1 и T2 (A1 и A2).
- Устанавливаем кратность на омметре х1.
- Проводим измерение, положительным результатом будет бесконечное сопротивление, в противном случае деталь «пробита» и от нее можно избавиться.
- Продолжаем тестирование, для этого кратковременно соединяем выводы T2 и G (управляющий). Сопротивление должно упасть примерно до 20-80 Ом.
- Меняем полярность и повторяем тест с пункта 3 по 4.
Если в ходе проверки результат будет таким же, как описано в алгоритме, то с большой вероятностью можно констатировать, что устройство работоспособное.
Заметим, что проверяемую деталь не обязательно демонтировать, достаточно только отключить управляющий вывод (естественно, обесточив предварительно оборудование, где установлена деталь, вызывающая сомнение).
Необходимо заметить, что данным способом не всегда удается достоверно проверку, за исключением тестирования на «пробой», поэтому перейдем ко второму варианту и предложим две схемы для тестирования симметричных тринисторов.
Схему с лампочкой и батарейкой мы приводить не будем в виду того, что таких схем достаточно в сети, если вам интересен этот вариант, можете посмотреть его в публикации о тестировании тринисторов. Приведем пример более действенного устройства.
Схема простого тестера для симисторов
Обозначения:
- Резистор R1 – 51 Ом.
- Конденсаторы C1 и С2 – 1000 мкФ х 16 В.
- Диоды – 1N4007 или аналог, допускается установка диодного моста, например КЦ405.
- Лампочка HL – 12 В, 0,5А.
Можно использовать любой трансформатор с двумя независимыми вторичными обмотками на 12 Вольт.
Алгоритм проверки:
- Устанавливаем переключатели в исходное положение (соответствующее схеме).
- Производим нажатие на SB1, тестируемое устройство открывается, о чем сигнализирует лампочка.
- Жмем SB2, лампа гаснет (устройство закрылось).
- Меняем режим переключателя SA1 и повторяем нажатие на SB1, лампа снова должна зажечься.
- Производим переключение SA2, нажимаем SB1, затем снова меня ем положение SA2 и повторно жмем SB1. Индикатор включится, когда на затвор попадет минус.
Теперь рассмотрим еще одну схему, только универсальную, но также не особо сложную.
Схема для проверки тиристоров и симисторов
Обозначения:
- Резисторы: R1, R2 и R4 – 470 Ом; R3 и R5 – 1 кОм.
- Емкости: С1 и С2 – 100 мкФ х 10 В.
- Диоды: VD1, VD2, VD5 и VD6 – 2N4148; VD2 и VD3 – АЛ307.
В качестве источника питания используется батарейка на 9V, по типу Кроны.
Тестирование тринисторов производится следующим образом:
- Переключатель S3, переводится в положении, как продемонстрировано на схеме (см. рис. 6).
- Кратковременно производим нажатие на кнопку S2, тестируемый элемент откроется, о чем просигнализирует светодиод VD
- Меняем полярность, устанавливая переключатель S3 в среднее положение (отключается питание и гаснет светодиод), потом в нижнее.
- Кратковременно жмем S2, светодиоды не должны загораться.
Если результат будет соответствовать вышеописанному, значит с тестируемым элементом все в порядке.
Теперь рассмотрим, как проверить с помощью собранной схемы симметричные тринисторы:
- Выполняем пункты 1-4.
- Нажимаем кнопку S1- загорается светодиод VD
То есть, при нажатии кнопок S1 или S2 будут загораться светодиоды VD1 или VD4, в зависимости от установленной полярности (положения переключателя S3).
Схема управления мощностью паяльника
В завершении приведем простую схему, позволяющую управлять мощностью паяльника.
Простой регулятор мощности для паяльника
Обозначения:
- Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – 3,3 кОм, R3 – 20 кОм, R4 – 1 Мом.
- Емкости: С1 – 0,1 мкФ х 400В, С2 и С3 – 0,05 мкФ.
- Симметричный тринистор BTA41-600.
Приведенная схема настолько простая, что не требует настройки.
Теперь рассмотрим более изящный вариант управления мощностью паяльника.
Схема управления мощностью на базе фазового регулятора
Обозначения:
- Резисторы: R1 – 680 Ом, R2 – 1,4 кОм, R3 – 1,2 кОм, R4 и R5 – 20 кОм (сдвоенное переменное сопротивление).
- Емкости: С1 и С2 – 1 мкФ х 16 В.
- Симметричный тринистор: VS1 – ВТ136.
- Микросхема фазового регулятора DA1 – KP1182 ПМ1.
Настройка схемы сводится к подбору следующих сопротивлений:
- R2 – с его помощью устанавливаем необходимую для работы минимальную температуру паяльника.
- R3 – номинал резистора позволяет задать температуру паяльника, когда он находится на подставке (срабатывает переключатель SA1),
Транзисторы – распространенные полупроводниковые радиоэлементы. На их основе делают большинство электронных схем, а также микросхем. Главное их свойство – способность усиливать электрические сигналы. Изменяя слабый сигнал на управляющем электроде транзистора, можно управлять усиленным выходным сигналом. Есть еще довольно распространенный вид полупроводниковых радиоэлементов — тиристоры. Они тоже имеют управляющий электрод, но управление выходным сигналом в принципе отличается от транзисторов. В этой небольшой статье путем сравнения рассмотрены эти различия.
За основу возьмем простую схему с лампочкой. Коммутируя малый ток в цепи управляющего электрода будем управлять в разы большим током лампочки.
Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:
Рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме на транзисторе. При наличии питания и замыкании выключателя S1 на управляющий электрод транзистора (базу) будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в базе) транзистор откроется, лампочка загорится.
Изменяя величину тока в базе с помощью переменного сопротивления, мы можем открывать транзистор больше или меньше, меняя таким образом яркость свечения лампочки. Последовательно с переменным сопротивлением стоит постоянное для того, чтобы при нулевом сопротивлении переменного сопротивления ток базы не превысил допустимое значение и транзистор не вышел из строя. Выключить лампочку мы можем, разомкнув выключатель S1.
Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.
При наличии питания и замыкании выключателя S2 на управляющий электрод тиристора будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в цепи управляющего электрода) тиристор откроется, лампочка загорится. А вот теперь главное отличие. Мы не можем изменять яркость лампочки изменяя сопротивление в цепи управляющего электрода. Более того, мы можем вообще разомкнуть выключатель S2 и лампочка будет светиться, но только в том случае, если ток лампочки протекающий через открытый тиристор будет больше определенного значения, называемого током удержания. Он у каждого типа тиристора свой. Чем мощнее тиристор, тем большее значение тока удержания. Погасить лампочку мы можем, только уменьшив ток через анод-катод тиристора до значения меньше тока удержания или разомкнув выключатель S3 (что равносильно току удержания равном 0).
Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.
Другими словами, тиристор может быть или полностью открыт, или полностью закрыт. Это и достоинство, и недостаток. Достоинство в том, что падение напряжения небольшое и потери ниже, чем, например, у наполовину открытого транзистора. Недостаток в том, что схема управления усложняется.
Тиристоры проще использовать в цепях переменного тока. Мы должны открывать тиристор каждую полуволну при ее нарастании. Когда полуволна спадает, тиристор сам закроется. Задерживая время открывания при приходе полуволны, мы меняем время открытого состояния тиристора и, следовательно, значение тока в нагрузке.
Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.
Теперь, при замыкании выключателя лампочка будет гореть, а при размыкании, гаснуть. Как видно из осциллограммы, каждую полуволну, в ее конце ток приближается к 0. Если выключатель S2 разомкнут, то с приходом новой полуволны тиристор не откроется.
Тиристоры целесообразно использовать в цепях переменного или импульсного напряжения (тока). При этом на управляющий электрод достаточно подать короткий отпирающий импульс. Закроется тиристор сам, после окончания импульса в нагрузке. При приходе следующего импульса в нагрузке на управляющий электрод снова нужно подавать отпирающий импульс и так далее.
Материал статьи продублирован на видео:
Отличие тиристора от симистора — Морской флот
В 1963 году у многочисленного семейства тринисторов появился еще один «родственник» – симистор. Чем же он отличается от своих «собратьев» – тринисторов (тиристоров)? Вспомните о свойствах этих приборов. Их работу часто сравнивают с действием обычной двери: прибор заперт – ток в цепи отсутствует (дверь закрыта – прохода нет), прибор открыт – в цепи возникает электрический ток (дверь отворилась – входите). Но у них есть общий недостаток. Тиристоры пропускают ток только в прямом направлении — так обычная дверь легко открывается «от себя», но сколько ни тяни ее на себя — в противоположную сторону, все усилия окажутся бесполезными.
Увеличив число полупроводниковых слоев тиристора с четырех до пяти и снабдив его управляющим электродом, ученые обнаружили, что прибор с такой структурой (названный впоследствии симистором) способен пропускать электрический ток как в прямом, так и в обратном направлениях.
Посмотрите на рисунок 1, изображающий строение полупроводниковых слоев симистора. Внешне они напоминают транзисторную структуру р- n -р типа, но отличаются тем, что имеют три дополнительные области с n -проводимостью. И вот что интересно: оказывается, две из них, расположенные у катода и анода, выполняют функции только одного полупроводникового слоя — четвертого. Пятый образует область с n -проводимостью, лежащая около управляющего электрода.
Ясно, что работа такого прибора основана на более сложных физических процессах, чем у других типов тиристоров. Чтобы лучше разобраться в принципе действия симистора, воспользуемся его тиристорным аналогом. Почему именно тиристорным? Дело в том, что разделение четвертого полупроводникового слоя симистора не случайно. Благодаря такой структуре при прямом направлении тока, протекающего через прибор, анод и катод выполняют свои основные функции, а при обратном они как бы меняются местами — анод становится катодом, а катод, наоборот, анодом, то есть симистор можно рассматривать как два встречно-параллельно включенных тиристора (рис. 2).
Тринисторный аналог симистора
Представим, что на управляющий электрод подан отпирающий сигнал. Когда на аноде прибора напряжение положительной полярности, а на катоде — отрицательной, электрический ток потечет через левый по схеме тринистор. Если полярность напряжения на силовых электродах поменять на противоположную, включится правый по схеме тринистор. Пятый полупроводниковый слой, подобно регулировщику, руководящему движением автомобилей на перекрестке, направляет отпирающий сигнал, зависимости от фазы тока на один из тринисторов. При отсутствии отпирающего сигнала симистор закрыт.
В целом его действие можно сравнить, например, с вращающейся дверью на станции метро — в какую сторону ни толкни ее, она обязательно откроется. Действительно, подадим отпирающее напряжение на управляющий электрод симистора — «подтолкнем» его, и электроны, словно спешащие на посадку или выход пассажиры, потекут через прибор в направлении, диктуемом полярностью включения анода и катода.
Этот вывод подтверждается и вольтамперной характеристикой прибора (рис. 3). Она состоит из двух одинаковых кривых, повернутых относительно друг друга на 180°. Их форма соответствует вольтамперной характеристике динистора, а области непроводящего состояния, как и у тринистора, легко преодолеваются, если на управляющий электрод подать отпирающее напряжение (изменяющиеся участки кривых показаны штриховыми линиями).
Благодаря симметричности вольтамперной характеристики новый полупроводниковый прибор был назван симметричным тиристором (сокращенно — симистор). Иногда его называют триаком (термин, пришедший из английского языка).
Симистор унаследовал от своего предшественника — тиристора все его лучшие свойства. Но самое главное достоинство новинки в том, что в ее корпусе расположили сразу два полупроводниковых прибора. Судите сами. Для управления цепью постоянного тока необходим один тиристор, для цепи переменного тока приборов должно быть два (включены встречно-параллельно). А если учесть, что для каждого из них нужен отдельный источник отпирающего напряжения, который к тому же должен включать прибор точно в момент изменения фазы тока, становится ясно, каким сложным будет такой управляющий узел. Для симистора же род тока не имеет значения. Достаточно лишь одного такого прибора с источником отпирающего напряжения, и универсальное управляющее устройство готово. Его можно использовать в силовой цепи постоянного или переменного тока.
Близкое родство тиристора и симистора привело к тому, что у этих приборов оказалось много общего. Так электрические свойства симистора характеризуются теми же параметрами, что и у тиристора. Маркируются они тоже одинаково — буквами КУ, трехзначным числом и буквенным индексом в конце обозначения. Иногда симисторы обозначают несколько иначе — буквами ТС, что означает «тиристор симметричный».
Условное графическое обозначение симисторов на принципиальных схемах показано на рисунке 4.
Для практического знакомства с симисторами выберем приборы серии КУ208 — триодные симметричные тиристоры п-р-п-р типа. На разновидности приборов указывают буквенные индексы в их обозначении — А, Б, В или Г. Постоянное напряжение, которое выдерживает в закрытом состоянии симистор с индексом А, составляет 100 В, Б — 200 В, В — 300 В и Г — 400 В. Остальные параметры у этих приборов идентичные: максимальный постоянный ток в открытом состоянии — 5 А, импульсный —10 А, ток утечки в закрытом состоянии — 5 мА, напряжение между катодом и анодом в проводящем состоянии — -2 В, величина отпирающего напряжения на управляющем электроде равна 5 В при токе 160 мА, рассеиваемая корпусом прибора мощность— 10 Вт, предельная рабочая частота — 400 Гц.
А теперь обратимся к электроосветительным приборам. Нет ничего проще управлять работой любого из них. Нажал, к примеру, клавишу выключателя — ив комнате загорелась люстра, нажал еще раз — погасла. Иногда, правда, это достоинство неожиданно превращается в недостаток, особенно если вы хотите сделать свою комнату уютной, создать ощущение комфорта, а для этого так важно удачно подобрать освещение. Вот если бы свечение ламп менялось плавно.
Оказывается, в этом нет ничего невозможного. Нужно только вместо обычного выключателя подсоединить электронное устройство, управляющее яркостью светильника. Функции регулятора, «командующего» лампами, в таком приборе выполняет полупроводниковый симистор.
Построить простое регулирующее устройство, которое поможет управлять яркостью свечения настольной лампы или люстры, изменять температуру электроплитки или жала паяльника, вы сможете, воспользовавшись схемой, представленной на рисунке 5.
Рис. 5. Принципиальная схема регулятора
Трансформатор Т1 преобразует сетевое напряжение 220 В в 12 — 25 В. Оно выпрямляется диодным блоком VD1—VD4 и подается на управляющий электрод симистора VS1. Резистор R1 ограничивает ток управляющего электрода, а переменным резистором R2 регулируют величину управляющего напряжения.
Рис. 6. Временные диаграммы напряжения: а – в сети; б – на управляющем электроде симистора, в – на нагрузке.
Чтобы легче было разобраться в работе прибора, построим три временные диаграммы напряжений: сетевого, на управляющем электроде симистора и на нагрузке (рис. 6). После включения устройства в сеть на его вход поступает переменное напряжение 220 В (рис. 6а). Одновременно на управляющий электрод симистора VS1 подается отрицательное напряжение синусоидальной формы (рис. 66). В момент, когда его величина превысит напряжение включения, прибор откроется и сетевой ток потечет через нагрузку. После того как величина управляющего напряжения станет ниже пороговой, симистор остается открытым за счет того, что ток нагрузки превышает ток удержания прибора. В тот момент, когда напряжение на входе регулятора меняет свою полярность, симистор закрывается. Далее процесс повторяется. Таким образом, напряжение на нагрузке будет иметь пилообразную форму (рис. 6в)
Чем больше амплитуда управляющего напряжения, тем раньше включится симистор, а следовательно, больше будет и длительность импульса тока в нагрузке. И наоборот, чем меньше амплитуда управляющего сигнала, тем меньше будет длительность этого импульса. При крайнем левом по схеме положении движка переменного резистора R2 нагрузка станет поглощать полные «порции» мощности. Если регулятор R2 повернуть в противоположную сторону, амплитуда управляющего сигнала окажется ниже порогового значения, симистор останется в закрытом состоянии и ток через нагрузку не потечет.
Нетрудно догадаться, что наш прибор регулирует мощность, потребляемую нагрузкой, изменяя тем самым яркость свечения лампы или температуру нагревательного элемента.
В устройстве можно применить следующие элементы. Симистор КУ208 с буквой В или Г. Диодный блок КЦ405 или КЦ407 с любым буквенным индексом, подойдут также четыре полупроводниковых диода серий Д226, Д237. Постоянный резистор — МЛТ-0,25, переменный — СПО-2 или любой другой мощностью не менее 1 Вт. ХР1 — стандартная сетевая вилка, XS1 — розетка. Трансформатор Т1 рассчитан на напряжение вторичной обмотки 12—25 В.
Если подходящего трансформатора нет, изготовьте его самостоятельно. Сердечник из пластин Ш16, толщина набора 20 мм, обмотка I содержит 3300 витков провода ПЭЛ-1 0,1, а обмотка II — 300 витков ПЭЛ-1 0,3.
Тумблер — любой сетевой, предохранитель должен быть рассчитан на максимальный ток нагрузки.
Регулятор собирается в пластмассовом корпусе. На верхней панели крепятся тумблер, переменный резистор, держатель предохранителя и розетка. Трансформатор, диодный блок и симистор устанавливаются на дне корпуса. Симистор необходимо снабдить теплорассеивающим радиатором толщиной 1 — 2 мм и площадью не менее 14 см2. В одной из боковых стенок корпуса просверлите отверстие для сетевого шнура.
Устройство не нуждается в налаживании и при правильном монтаже и исправных деталях начинает работать сразу после включения в сеть.
ПОЛЬЗУЯСЬ РЕГУЛЯТОРОМ, НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О МЕРАХ БЕЗОПАСНОСТИ. ВСКРЫВАТЬ КОРПУС МОЖНО, ТОЛЬКО ОТКЛЮЧИВ ПРИБОР ОТ СЕТИ!
Тиристор — электронный компонент, изготовленный на основе полупроводниковых материалов, может состоять из трёх или более p-n-переходов и имеет два устойчивых состояния: закрытое (низкая проводимость), открытое (высокая проводимость).
Это сухая формулировка, которая для тех, кто только начинает осваивать электротехнику, абсолютно ни о чём не говорит. Давайте разберём принцип работы этого электронного компонента для обычных людей, так сказать, для чайников, и где его можно применить. По сути, это электронный аналог выключателей, которыми вы каждый день пользуетес
Есть много типов этих элементов, обладающие различными характеристиками и имеющие различные области применения. Рассмотрим обычный однооперационный тиристор.
Способ обозначения на схемах показан на рисунке 1.
Электронный элемент имеет следующие выводы:
- анод — положительный вывод;
- катод — отрицательный вывод;
- управляющий электрод G.
Принцип действия тиристора
Основное применение этого типа элементов — это создание на их основе силовых тиристорных ключей для коммутации больших токов и их регулирования. Включение выполняется сигналом, переданным на управляющий электрод. При этом элемент является не полностью управляемым, и для его закрытия необходимо применение дополнительных мер, которые обеспечат падение величины напряжения до нуля.
Если говорить, как работает тиристор простым языком, то он, по аналогии с диодом, может проводить ток только в одном направлении, поэтому при его подключении нужно соблюдать правильную полярность. При подаче напряжения к аноду и катоду этот элемент будет оставаться закрытым до момента, когда на управляющий электрод будет подан соответствующий электрический сигнал. Теперь, независимо от наличия или отсутствия управляющего сигнала, он не изменит своего состояния и останется открытым.
Условия закрытия тиристора:
- Снять сигнал с управляющего электрода;
- Снизить до нуля напряжение на катоде и аноде.
Для сетей переменного тока выполнение этих условий не вызывает особых трудностей. Синусоидальное напряжение, изменяясь от одного амплитудного значения до другого, снижается до нулевой величины, и если в этот момент управляющего сигнала нет, то тиристор закроется.
В случае использования тиристоров в схемах постоянного тока для принудительной коммутации (закрытия тиристора) используют ряд способов, наиболее распространённым является использование конденсатора, который был предварительно заряжен. Цепь с конденсатором подключается к схеме управления тиристором. При подключении конденсатора в цепь произойдёт разряд на тиристор, ток разряда конденсатора будет направлен встречно прямому току тиристора, что приведёт к уменьшению тока в цепи до нулевого значения и тиристор закроется.
Можно подумать, что применение тиристоров неоправданно, не проще ли использовать обычный ключ? Огромным плюсом тиристора является то, что он позволяет коммутировать огромные токи в цепи анода-катода при помощи ничтожно малого управляющего сигнала, поданного в цепь управления. При этом не возникает искрения, что немаловажно для надёжности и безопасности всей схемы.
Схема включения
Схема управления может выглядеть по-разному, но в простейшем случае схема включения тиристорного ключа имеет вид, показанный на рисунке 2.
К аноду присоединена лампочка L, а к ней выключателем К2 подключается плюсовая клемма источника питания G. B. Катод соединяется с минусом питания.
После подачи питания выключателем К2 к аноду и катоду будет приложено напряжение батареи, но тиристор остаётся закрытым, лампочка не светится. Для того чтобы включить лампу, необходимо нажать на кнопку К1, сигнал через сопротивление R будет подан на управляющий электрод, тиристорный ключ изменит своё состояние на открытое, и лампочка загорится. Сопротивление ограничивает ток, подаваемый на управляющий электрод. Повторное нажатие на кнопку К1 никакого влияния на состояние схемы не оказывает.
Для закрытия электронного ключа нужно отключить схему от источника питания выключателем К2. Этот тип электронных компонентов закроется, и в случае снижения напряжения питания на аноде до определённой величины, которая зависит от его характеристик. Вот так можно описать, как работает тиристор для чайников.
Характеристики
К основным характеристикам можно отнести следующие:
- Максимально допустимый прямой ток — наибольшая возможная величина тока открытого элемента;
- Максимально допустимый обратный ток — ток при максимальном обратном напряжении;
- Прямое напряжение — падение величины напряжения при максимальном токе;
- Обратное напряжение— наибольшая допустимая величина напряжения в закрытом состоянии;
- Напряжение включения — наименьшее напряжение при котором сохраняется работоспособность электронного устройства;
- Минимальный и максимальный ток управляющего электрода;
- Максимально допустимая рассеиваемая мощность.
Рассматриваемые элементы, кроме электронных ключей, часто применяются в регуляторах мощности, которые позволяют изменять подводимую к нагрузке мощность за счёт изменения среднего и действующего значений переменного тока. Величина тока регулируется изменением момента подачи на тиристор открывающего сигнала (за счёт варьирования угла открывания). Углом открытия (регулирования) называется время от начала полупериода до момента открытия тиристора.
Типы данных электронных компонентов
Существует немало различных типов тиристоров, но наиболее распространены, помимо тех что мы рассмотрели выше, следующие:
- динистор — элемент, коммутация которого происходит при достижении определённого значения величины напряжения, приложенного между анодом и катодом;
- симистор;
- оптотиристор, коммутация которого осуществляется световым сигналом.
Симисторы
Хотелось бы более подробно остановиться на симисторах. Как говорилось ранее, тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, поэтому при установке их в цепи переменного тока, такая схема регулирует один полупериод сетевого напряжения. Для регулирования обоих полупериодов необходимо установить встречно-параллельно ещё один тиристор либо применить специальные схемы с использованием мощных диодов или диодных мостов. Все это усложняет схему, делает её громоздкой и ненадёжной.
Вот для таких случаев и был изобретён симистор. Поговорим о нем и о принципе работы для чайников. Главное отличие симисторов от рассмотренных выше элементов заключается в способности пропускать ток в обоих направлениях. По сути, это два тиристора с общим управлением, подключённые встречно-параллельно (рисунок. 3 А).
Условное графическое обозначение этого электронного компонента показано на Рис. 3 В. Следует заметить, что называть силовые выводы анодом и катодом будет не корректно, так как ток может проводиться в любом направлении, поэтому их обозначают Т1 и Т2. Управляющий электрод обозначается G. Для того чтобы открыть симистор, необходимо подать управляющий сигнал на соответствующий вывод. Условия для перехода симистора из одного состояния в другое и обратно в сетях переменного тока не отличаются от способов управления, рассмотренных выше.
Применяется этот тип электронных компонентов в производственной сфере, бытовых устройствах и электроинструментах для плавного регулирования тока. Это управление электродвигателями, нагревательными элементами, зарядными устройствами.
В завершение хотелось бы сказать, что и тиристоры и симисторы, коммутируя значительные токи, обладают весьма скромными размерами, при этом на их корпусе выделяется значительная тепловая мощность. Проще говоря, они сильно греются, поэтому для защиты элементов от перегрева и теплового пробоя используют теплоотвод, который в простейшем случае представляет собой алюминиевый радиатор.
Симметричный тиристор
Если проанализировать путь развития полупроводниковой электроники, то почти сразу становится понятно, что все полупроводниковые приборы созданы на переходах или слоях (n-p, p-n).
Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя.
У биполярного транзистора два перехода и три слоя (n-p-n, p-n-p). А что будет, если добавить ещё один слой?
Тогда мы получим четырёхслойный полупроводниковый прибор, который называется тиристор. Два тиристора включенные встречно-параллельно и есть симистор, то есть симметричный тиристор.
В англоязычной технической литературе можно встретить название ТРИАК (TRIAC – triode for alternating current).
Вот таким образом симистор изображается на принципиальных схемах.
У симистора три электрода (вывода). Один из них управляющий. Обозначается он буквой G (от англ. слова gate – «затвор»). Два остальных – это силовые электроды (T1 и T2). На схемах они могут обозначаться и буквой A (A1 и A2).
А это эквивалентная схема симистора выполненного на двух тиристорах.
Следует отметить, что симистор управляется несколько по-другому, нежели эквивалентная тиристорная схема.
Симистор достаточно редкое явление в семье полупроводниковых приборов. По той простой причине, что изобретён и запатентован он был в СССР, а не в США или Европе. К сожалению, чаще бывает наоборот.
Как работает симистор?
Если у тиристора есть конкретные анод и катод, то электроды симистора так охарактеризовать нельзя, поскольку каждый электрод является и анодом, и катодом одновременно. Поэтому в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.
Очень простой схемой, характеризующей принцип работы и область применения симистора, может служить электронный регулятор мощности. В качестве нагрузки можно использовать что угодно: лампу накаливания, паяльник или электровентилятор.
Симисторный регулятор мощности
После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим, с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется, и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность, он закроется. Потом процесс повторяется.
Чем больше уровень управляющего напряжения, тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса. В данном случае, изменяя управляющее напряжение, мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника.
Симистор управляется как отрицательным, так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения рассматривают четыре, так называемых, сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.
Если рассматривать симистор, как электронный выключатель или реле, то его достоинства неоспоримы:
По сравнению с электромеханическими приборами (электромагнитными и герконовыми реле) большой срок службы.
Отсутствие контактов и, как следствие, нет искрения и дребезга.
К недостаткам можно отнести:
Симистор весьма чувствителен к перегреву и монтируется на радиаторе.
Не работает на высоких частотах, так как просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.
Реагирует на внешние электромагнитные помехи, что вызывает ложное срабатывание.
Для защиты от ложных срабатываний между силовыми выводами симистора подключается RC-цепочка. Величина резистора R1 от 50 до 470 ом, величина конденсатора C1 от 0,01 до 0,1 мкф. В некоторых случаях эти величины подбираются экспериментально.
Основные параметры симистора.
Основные параметры удобно рассмотреть на примере популярного отечественного симистора КУ208Г. Будучи разработан и выпущен достаточно давно, он продолжает оставаться востребованным у любителей сделать что-то своими руками. Вот его основные параметры.
Максимальное обратное напряжение – 400V. Это означает, что он прекрасно может управлять нагрузкой в сети 220V и ещё с запасом.
В импульсном режиме напряжение точно такое же.
Максимальный ток в открытом состоянии – 5А.
Максимальный ток в импульсном режиме – 10А.
Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора – 300 мА.
Наименьший импульсный ток – 160 мА.
Открывающее напряжение при токе 300 мА – 2,5 V.
Открывающее напряжение при токе 160 мА – 5 V.
Время включения – 10 мкс.
Время выключения – 150 мкс.
Как видим, для открывания симистора необходимым условием является совокупность тока и напряжения. Больше ток, меньше напряжение и наоборот. Следует обратить внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс. против 150 мкс.).
Оптосимистор.
Современная и перспективная разновидность симистора – это оптосимистор. Название говорит само за себя. Вместо управляющего электрода в корпусе симистора находится светодиод, и управление осуществляется изменением напряжения на светодиоде. На изображении показан внешний вид оптосимистора MOC3023 и его внутреннее устройство.
Оптосимистор MOC3023
Устройство оптосимистора
Как видим, внутри корпуса смонтирован светодиод и симистор, который управляется за счёт излучения светодиода. Выводы, отмеченные как N/C и NC, не используются, и не подключаются к элементам схемы. NC – это сокращение от Not Connect, которое переводится с английского как «не подключается».
Самое ценное в оптосимисторе это то, что между цепью управления и силовой цепью осуществлена полная гальваническая развязка. Это повышает уровень электробезопасности и надёжности всей схемы.
Отличия тиристорных стабилизаторов от симисторных
В этой статье мы расскажем вам об основном отличии тиристорных стабилизаторов от симисторных, о деталях и нюансах этих двух типов электронных стабилизаторов напряжения.
Тиристорный и симисторный стабилизатор
Все стабилизаторы переменного напряжения моделей Ампер и Герц производства ЧП «НПФ «Элекс» по принципу действия относятся к типу ступенчатых автотрансформаторных стабилизаторов с коммутацией отводов трансформатора с помощью электронных ключей (реализованных на основе высоконадежных мощных полупроводниковых приборов – тиристоров или симисторов), управляемых высокоскоростным микроконтроллером. Во всех однофазных стабилизаторах Ампер и Герц в диапазоне до 40А включительно применены симисторы BTA41-600B производства STMicroelectronics (максимальное напряжение пробоя 600В, постоянный ток нагрузки 40А, ударный не повторяющийся ток в открытом состоянии равен 400А).
Во всех однофазных стабилизаторах Ампер и Герц в диапазоне от 50А, а также во всех трехфазных стабилизаторах, силовые электронные ключи реализованы на тиристорах производства Ixys Semiconductor GmbH.
Фактически, симистор – это «симметричный тиристор», он проводит ток в двух направлениях, и состоит из двух тиристоров в одном корпусе.
симистор BTA41-600B
производства STMicroelectronics
Соответственно, для реализации электронного переключающего ключа достаточно всего одного симистора. Поскольку тиристор проводит ток только в одном направлении, то для работы в цепях переменного тока применяется встречно-параллельное соединение двух тиристоров.
Следовательно, один ключ, подключающий часть обмотки трансформатора, будет состоять уже не из одного, а двух тиристоров. Предотвратить возможный выход из строя стабилизатора из-за перегрева полупроводниковых приборов в процессе интенсивной работы и обеспечить качественный отвод тепла с применением системы принудительного охлаждения проще в случае ключа на двух корпусных тиристорах, чем на одном симисторе. Применение тиристоров обеспечивает еще более высокую кратковременную перегрузочную способность по току, что повышает надежность при коммутации таких нагрузок, как асинхронные электродвигатели, которым свойственны большие пусковые токи.
Электронные ключи однофазного стабилизатора Элекс Герц V3.0
Конструктивно все однофазные симисторные стабилизаторы «Элекс» (до 40А включительно) собраны на одной печатной плате, а все однофазные тиристорные (от 50А) – на 3-ёх печатных платах (плата входных ключей, плата выходных ключей и плата управления). Т.е., при более высокой себестоимости полупроводниковых приборов и их большем количестве и, соответственно, большей прайсовой цене тиристорные стабилизаторы обладают более высокой кратковременной перегрузочной способностью по току по сравнению с симисторными стабилизаторами при прочих равных условиях. Каких-либо принципиальных эксплуатационных отличий между симисторными и тиристорными стабилизаторами торговой марки Элекс Engineering нет.
Однофазный стабилизатор напряжения Элекс Ампер 16-1/25А в разобранном виде
Пульсар Лимитед – Энергия для Лучшей Жизни!
Тиристоры и симисторы — RadioRadar
Тиристор
Тиристор — это переключающий полупроводниковый прибор, пропускающий ток в одном направлении. Этот радиоэлемент часто сравнивают с управляемым диодом и называют полупроводниковым управляемым вентилем (Silicon Controlled Rectifier, SCR).
Тиристор имеет три вывода, один из которых — управляющий электрод, можно сказать, «спусковой крючок» — используется для резкого перевода тиристора во включенное состояние.
Тиристор совмещает в себе функции выпрямителя, выключателя и усилителя. Часто он используется как регулятор, главным образом, когда схема питается переменным напряжением. Нижеследующие пункты раскрывают четыре основных свойства тиристора:
- тиристор, как и диод, проводит в одном направлении, проявляя себя как выпрямитель;
- тиристор переводится из выключенного состояния во включенное при подаче сигнала на управляющий электрод и, следовательно, как выключатель имеет два устойчивых состояния. Тем не менее для возврата тиристора в выключенное (разомкнутое) состояние необходимо выполнить специальные условия;
- управляющий ток, необходимый для перевода тиристора из закрытого состояния в открытое, значительно меньше (несколько миллиампер) при рабочем токе в несколько ампер и даже в несколько десятков ампер. Следовательно, тиристор обладает свойствами усилителя тока;
- oсредний ток через нагрузку, включенную последовательно с тиристором, можно точно регулировать в зависимости от длительности сигнала на управляющем электроде. Тиристор при этом является регулятором мощности.
Структура тиристора
Тиристором называется управляемый трехэлектродный полупроводниковый прибор, состоящий из чередующихся четырех кремниевых слоев типа р и n. Полупроводниковый прибор с четырехслойной структурой представлен на рис. 1.
Крайнюю область р-структуры, к которой подключается положительный полюс источника питания, принято называть анодом, а крайнюю область n, к которой подключается отрицательный полюс этого источника, — катодом.
Рис.1. Структура и обозначение тиристора
Свойства тиристора в закрытом состоянии
В соответствии со структурой тиристора можно выделить три электронно-дырочных перехода и заменить тиристор эквивалентной схемой, как показано на рис. 2.
Эта эквивалентная схема позволяет понять поведение тиристора с отключенным управляющим электродом.
Если анод положителен по отношению к катоду, то диод D2 закрыт, что приводит к закрытию тиристора, смещенного в этом случае в прямом направлении. При другой полярности диоды D1 и D2 смещены в обратном направлении, и тиристор также закрыт.
Рис.2. Представление тиристора тремя диодами
Принцип отпирания с помощью управляющего электрода
Эквивалентное представление структуры р-n-p-n в виде двух транзисторов показано на рис. 3.
Представление тиристора в виде двух транзисторов разного типа проводимости приводит к эквивалентной схеме, представленной на рис. 1.4. Она наглядно объясняет явление отпирания тиристора.
Зададим ток IGT через управляющий электрод тиристора, смещенного в прямом направлении (напряжение VAK положительное), как показано на рис. 4.
Так как ток IGT становится базовым током транзистора n-p-n, то ток коллектора этого транзистора равен B1xIGT, где B1 — коэффициент усиления по току транзистора Т1.
Этот ток одновременно является базовым током транзистора р-n-р, что приводит к его отпиранию. Ток коллектора транзистора Т2 составляет величину B1xB2xIGT и суммируется с током IGT, что поддерживает транзистор Т1 в открытом состоянии. Поэтому, если управляющий ток IGT достаточно велик, оба транзистора переходят в режим насыщения.
Цепь внутренней обратной связи сохраняет проводимость тиристора даже в случае исчезновения первоначального тока управляющего электрода IGT, при этом ток анода (1А ) остается достаточно высоким.
Типовая схема запуска тиристора приведена на рис. 5
.
Рис.3. Разбиение тиристора на два транзистора
Рис.4. Представление тиристора в виде двухтранзисторной схемы
Рис.5. Типичная схема запуска тиристора
Отключение тиристора
Тиристор перейдет в закрытое состояние, если к управляющему электроду открытого тиристора не приложен никакой сигнал, а его рабочий ток спадет до некоторого значения, называемого током удержания (гипостатическим током).
Отключение тиристора произойдет, в частности, если была разомкнута цепь нагрузки (рис. 6а) или напряжение, приложенное к внешней цепи, поменяло полярность (это случается в конце каждого полупериода переменного напряжения питания).
Рис.6. Способы отключения тиристора
Когда тиристор работает при постоянном токе, отключение может быть произведено с помощью механического выключателя.
Включенный последовательно с нагрузкой этот ключ используется для отключения рабочей цепи.
Включенный параллельно основным электродам тиристора (рис. 6б) ключ шунтирует анодный ток, и тиристор при этом переходит в закрытое состояние. Некоторые тиристоры повторно включаются после размыкания ключа. Это объясняется тем, что при размыкании ключа заряжается паразитная емкость р-n перехода тиристора, вызывая помехи.
Поэтому предпочитают размещать ключ между управляющим электродом и катодом тиристора (рис. 1.6в), что гарантирует правильное отключение посредством отсечения удерживающего тока. Одновременно смещается в обратном направлении переход р-n, соответствующий диоду D2 из схемы замещения тиристора тремя диодами (рис. 2).
На рис. 6а-д представлены различные варианты схем отключения тиристора, среди них и ранее упоминавшиеся. Другие, как правило, применяются, когда требуется отключать тиристор с помощью дополнительной цепи. В этих случаях механический выключатель можно заменить вспомогательным тиристором или ключевым транзистором, как показано на рис. 7.
Рис.7. Классические схемы отключения тиристора с помощью дополнительной цепи
Симистор
Симиcmop — полупроводниковый прибор, который широко используется в системах, питающихся переменным напряжением. Упрощенно он может рассматриваться как управляемый выключатель. В закрытом состоянии он ведет себя как разомкнутый выключатель. Напротив, подача управляющего тока на управляющий электрод симис-тора ведет к переходу его в проводящее состояние. В это время симистор подобен замкнутому выключателю.
При отсутствии управляющего тока симистор во время любого полупериода переменного напряжения питания неизбежно переходит из состояния проводимости в закрытое состояние.
Кроме работы в релейном режиме в термостате или светочувствительном выключателе, разработаны и широко используются системы регулирования, функционирующие по принципу фазового управления напряжением нагрузки, или, другими словами, плавные регуляторы.
Структура симистора
Симистор можно представить двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно. Он пропускает ток в обоих направлениях. Структура этого полупроводникового прибора показана на рис. 8. Симистор имеет три электрода: один управляющий и два основных для пропускания рабочего тока.
Рис.8. Структура симистора
Функционирование симистора
Симистор открывается, если через управляющий электрод проходит отпирающий ток или если напряжение между его электродами А1 и А2 превышает некоторую максимальную величину (на самом деле это часто приводит к несанкционированным срабатываниям симистора, происходящим при максимуме амплитуды напряжения питания).
Симистор переходит в закрытое состояние после изменения полярности между его выводами А1 и А2 или если значение рабочего тока меньше тока удержания Iу.
Отпирание симистора
В режиме переменного питания смена состояний симистора вызывается изменением полярности напряжения на рабочих электродах А1 и А2. Поэтому в зависимости от полярности управляющего тока можно определить четыре варианта управления симистором, как показано на рис. 9.
Каждый квадрант соответствует одному способу открывания симистора. Все способы кратко описаны в табл. 1.
Рис.9. Четыре возможных варианта управления симистором
Таблица 1. Упрощенное представление способов открывания симистора
| Квадрант | VA2-A1 | VG-A1 | IGT | Обозначение |
| I | >0 | >0 | Слабый | + + |
| II | >0 | Средний | + — | |
| III | Средний | — — | ||
| IV | >0 | Высокий | — + |
Например, если между рабочими электродами симистора прикладывают напряжение VA1-A2>0 и напряжение на управляющем электроде отрицательно по отношению к аноду А1, то смещение симистора соответствует квадранту II и упрощенному обозначению + -.
Для каждого квадранта определены отпирающий ток I от (IGT), удерживающий ток Iуд(Iн) и ток включения Iвыкл(IL).
Отпирающий ток должен сохраняться до тех пор, пока рабочий ток не превысит в два-три раза величину удерживающего тока Iн. Этот минимальный отпирающий ток и является током включения симистора IL.
Затем, если убрать ток через управляющий электрод, симистор останется в проводящем состоянии до тех пор, пока анодный ток будет превышать ток удержания Iн.
Ограничения при использовании
Симистор накладывает ряд ограничений при использовании, в частности при индуктивной нагрузке. Ограничения касаются скорости изменения напряжения (dV/dt) между анодами симистора и скорости изменения рабочего тока di/dt.
Действительно, во время перехода симистора из закрытого состояния в проводящее внешней цепью может быть вызван значительный ток. В то же время мгновенного падения напряжения на выводах симистора не происходит. Следовательно, одновременно будут присутствовать напряжение и ток, развивающие мгновенную мощность, которая может достигнуть значительных величин. Энергия, рассеянная в малом пространстве, вызовет резкое повышение температуры р-п переходов. Если критическая температура будет превышена, то произойдет разрушение симистора, вызванное чрезмерной скоростью нарастания тока di/dt.
Ограничения также распространяются на изменение напряжения двух категорий: на dV/dt применительно к закрытому симистору и на dV/dt при открытом симисторе (последнее также называется скоростью переключения).
Чрезмерная скорость нарастания напряжения, приложенного между выводами А1 и А2 зарытого симистора, может вызвать его открытие при отсутствии сигнала на управляющем электроде. Это явление вызывается внутренней емкостью симистора. Ток заряда этой емкости может быть достаточным для отпирания симистора.
Однако не это является основной причиной несвоевременного открытия. Максимальная величина dV/dt при переключении симистора, как правило, очень мала, и слишком быстрое изменение напряжения на выводах симистора в момент его запирания может тотчас же повлечь за собой новое включение. Таким образом, симистор заново отпирается, в то время как должен закрыться.
Рис.10. Симистор с защитной RC-цепочкой
При индуктивной нагрузке симистора или при защите от внешних перенапряжений для ограничения влияния dV/dt и тока перегрузки желательно использовать защитную RC-цепочку (рис. 10).
Расчет значений R и С зависит от нескольких параметров, среди которых — величина тока в нагрузке, значения индуктивности и номинального сопротивления нагрузки, рабочего напряжения, характеристик симистора.
Совокупность этих параметров с трудом поддается точному описанию, поэтому часто принимают во внимание эмпирические значения. Включение сопротивления 100-150 Ом и конденсатора 100 нФ дает удовлетворительные результаты. Однако отметим, что значение сопротивления должно быть гораздо меньше (или одного порядка), чем величина полной нагрузки, являясь достаточно высоким для того, чтобы ограничить ток разряда конденсатора с целью соблюдения максимального значения di/dt в момент отпирания.
RC-цепочка дополнительно улучшает включение в проводящее состояние симистора, управляющего индуктивной нагрузкой. Действительно, ток разряда конденсатора устраняет влияние задержки индуктивного тока, поддерживая рабочий ток выше минимального значения удерживающего тока Iуд(Iн).
Рис.11. Защита симистора с помощью варистора
Дополнительная защита, заслуживающая внимания, может быть обеспечена с помощью варистора, подключенного к выводам индуктивной нагрузки. Другой варистор, включенный параллельно питающему напряжению, задержит помехи, распространяющиеся по сети питания. Защита симистора также обеспечивается при подключении варистора параллельно его выводам А1 и А2 (рис. 11).
Источник
- Кадино Э. Цветомузыкальные установки.-М.: ДМК Пресс, 2000.
В чем отличие работы тиристора и транзистора? — Радиомастер инфо
Транзисторы – распространенные полупроводниковые радиоэлементы. На их основе делают большинство электронных схем, а также микросхем. Главное их свойство – способность усиливать электрические сигналы. Изменяя слабый сигнал на управляющем электроде транзистора, можно управлять усиленным выходным сигналом. Есть еще довольно распространенный вид полупроводниковых радиоэлементов — тиристоры. Они тоже имеют управляющий электрод, но управление выходным сигналом в принципе отличается от транзисторов. В этой небольшой статье путем сравнения рассмотрены эти различия.
За основу возьмем простую схему с лампочкой. Коммутируя малый ток в цепи управляющего электрода будем управлять в разы большим током лампочки.
Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:
Рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме на транзисторе. При наличии питания и замыкании выключателя S1 на управляющий электрод транзистора (базу) будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в базе) транзистор откроется, лампочка загорится.
Изменяя величину тока в базе с помощью переменного сопротивления, мы можем открывать транзистор больше или меньше, меняя таким образом яркость свечения лампочки. Последовательно с переменным сопротивлением стоит постоянное для того, чтобы при нулевом сопротивлении переменного сопротивления ток базы не превысил допустимое значение и транзистор не вышел из строя. Выключить лампочку мы можем, разомкнув выключатель S1.
Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.
При наличии питания и замыкании выключателя S2 на управляющий электрод тиристора будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в цепи управляющего электрода) тиристор откроется, лампочка загорится. А вот теперь главное отличие. Мы не можем изменять яркость лампочки изменяя сопротивление в цепи управляющего электрода. Более того, мы можем вообще разомкнуть выключатель S2 и лампочка будет светиться, но только в том случае, если ток лампочки протекающий через открытый тиристор будет больше определенного значения, называемого током удержания. Он у каждого типа тиристора свой. Чем мощнее тиристор, тем большее значение тока удержания. Погасить лампочку мы можем, только уменьшив ток через анод-катод тиристора до значения меньше тока удержания или разомкнув выключатель S3 (что равносильно току удержания равном 0).
Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.
Другими словами, тиристор может быть или полностью открыт, или полностью закрыт. Это и достоинство, и недостаток. Достоинство в том, что падение напряжения небольшое и потери ниже, чем, например, у наполовину открытого транзистора. Недостаток в том, что схема управления усложняется.
Тиристоры проще использовать в цепях переменного тока. Мы должны открывать тиристор каждую полуволну при ее нарастании. Когда полуволна спадает, тиристор сам закроется. Задерживая время открывания при приходе полуволны, мы меняем время открытого состояния тиристора и, следовательно, значение тока в нагрузке.
Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.
Теперь, при замыкании выключателя лампочка будет гореть, а при размыкании, гаснуть. Как видно из осциллограммы, каждую полуволну, в ее конце ток приближается к 0. Если выключатель S2 разомкнут, то с приходом новой полуволны тиристор не откроется.
Отсюда вывод.
Тиристоры целесообразно использовать в цепях переменного или импульсного напряжения (тока). При этом на управляющий электрод достаточно подать короткий отпирающий импульс. Закроется тиристор сам, после окончания импульса в нагрузке. При приходе следующего импульса в нагрузке на управляющий электрод снова нужно подавать отпирающий импульс и так далее.
Материал статьи продублирован на видео:
Тиристор отличие от транзистора
Тиристором называется управляемый полупроводниковый переключатель, обладающий односторонней проводимостью. В открытом состоянии он ведет себя подобно диоду, а принцип управления тиристором отличается от транзистора, хотя и тот и другой имеют по три вывода и обладают способностью усиливать ток.
Выводы тиристора — это анод, катод и управляющий электрод.
Анод и катод — это электроды электронной лампы или полупроводникового диода. Их лучше запомнить по изображению диода на принципиальных электрических схемах. Представьте, что электроны выходят из катода расходящимся пучком в виде треугольника и приходят на анод, тогда вывод от вершины треугольника — катод с отрицательным зарядом, а противоположный вывод — анод с положительным зарядом.
Подав на управляющий электрод определенное напряжение относительно катода, можно перевести тиристор в проводящее состояние. А для того чтобы тиристор вновь запереть, необходимо сделать его рабочий ток меньшим, чем ток удержания данного тиристора.
Тиристор, как полупроводниковый электронный компонент, состоит из четырех слоев полупроводника (кремния) p и n-типа. На рисунке верхний вывод — это анод — область p-типа, снизу — катод — область n-типа, сбоку выведен управляющий электрод — область p-типа. К катоду присоединяется минусовая клемма источника питания, а в цепь анода включается нагрузка, питанием которой следует управлять.
Воздействуя на управляющий электрод сигналом определенной длительности, можно очень легко управлять нагрузкой в цепи переменного тока, отпирая тиристор на определенной фазе периода сетевой синусоиды, тогда закрытие тиристора будет происходить автоматически при переходе синусоидального тока через ноль. Это несложный и весьма популярный способ регулирования мощности активной нагрузки.
В соответствии с внутренним устройством тиристора, в запертом состоянии его можно представить цепочкой из трех диодов, соединенных последовательно, как показано на рисунке. Видно, что в запертом состоянии данная схема не пропустит ток ни в одном, ни в другом направлении. Теперь представим тиристор схемой замещения на транзисторах.
Видно, что достаточный базовый ток нижнего n-p-n-транзистора приведет к возрастанию его коллекторного тока, который тут же явится базовым током верхнего p-n-p-транзистора.
Верхний p-n-p-транзистор теперь отпирается, и его коллекторный ток складывается с базовым током нижнего транзистора, и тот поддерживается в открытом состоянии благодаря наличию в данной схеме положительной обратной связи. И если сейчас перестать подавать напряжение на управляющий электрод, открытое состояние все равно останется таковым.
Чтобы запереть эту цепочку, придется как-то прервать общий коллекторный ток данных транзисторов. Разные способы отключения (механические и электронные) показаны на рисунке.
Симистор, в отличие от тиристора, имеет шесть слоев кремния, и в проводящем состоянии он проводит ток не в одном, а в обоих направлениях, словно замкнутый выключатель. По схеме замещения его можно представить как два тиристора, включенных встречно-параллельно, только управляющий электрод остается один общий на двоих. А после открытия симистора, чтобы ему закрыться, полярность напряжения на рабочих выводах должна измениться на противоположную или рабочий ток должен стать меньше чем ток удержания симистора.
Если симистор установлен для управления питанием нагрузки в цепи переменного или постоянного тока, то в зависимости от текущей полярности и направления тока управляющего электрода, более предпочтительными окажутся определенные способы управления для каждой ситуации. Все возможные сочетания полярностей (на управляющем электроде и в рабочей цепи) можно представить в виде четырех квадрантов.
Стоит отметить, что квадранты 1 и 3 соответствуют обычным схемам управления мощностью активной нагрузки в цепях переменного тока, когда полярности на управляющем электроде и на электроде А2 в каждом полупериоде совпадают, в таких ситуациях управляющий электрод симистора достаточно чувствителен.
Тиристоры относятся к полупроводниковым приборам структуры p-n-p-n, и принадлежат, по сути, к особому классу биполярных транзисторов, четырехслойных, трех (и более) переходных приборов с чередующейся проводимостью.
Устройство тиристора позволяет ему работать подобно диоду, то есть пропускать ток лишь в одном направлении.
И также как у полевого транзистора, у тиристора имеется управляющий электрод. При этом как диод, тиристор имеет особенность, – без инжекции неосновных рабочих носителей заряда через управляющий электрод он не перейдет в проводящее состояние, то есть не откроется.
Упрощенная модель тиристора позволяет нам понять, что управляющий электрод здесь аналогичен базе биполярного транзистора, однако имеется ограничение, которое заключается в том, что отпереть то тиристор с помощью этой базы можно, а вот запереть нельзя.
Тиристор, как и мощный полевой транзистор, конечно может коммутировать значительные токи. И в отличие от полевых транзисторов, мощности, коммутируемые тиристорами, могут исчисляться мегаваттами при высоких рабочих напряжениях. Но имеют тиристоры один серьезный недостаток — значительное время выключения.
Для того чтобы запереть тиристор, необходимо прервать или сильно уменьшить его прямой ток на достаточно продолжительное время, за которое неравновесные основные рабочие носители заряда, электронно-дырочные пары, успели бы рекомбинировать или рассосаться. Пока не прерван ток, тиристор будет оставаться в проводящем состоянии, то есть будет продолжать вести себя как диод.
Схемы коммутации переменного синусоидального тока обеспечивают тиристорам подходящий режим работы — синусоидальное напряжение смещает переход в обратном направлении, и тиристор автоматически запирается. Но для поддержания работы прибора, на управляющий электрод необходимо в каждом полупериоде подавать отпирающий управляющий импульс.
В схемах с питанием на постоянном токе прибегают к дополнительным вспомогательным схемам, функция которых — принудительно снизить анодный ток тиристора, и вернуть его в запертое состояние. А поскольку при запирании рекомбинируют носители заряда, то и скорость переключения тиристора сильно ниже, чем у мощного полевого транзистора.
Если сравнить время полного закрытия тиристора с временем полного закрытия полевого транзистора, то разница достигает тысяч раз: полевому транзистору чтобы закрыться нужно несколько наносекунд (10-100 нс), а тиристору требуется несколько микросекунд (10-100 мкс). Почувствуйте разницу.
Конечно, есть области применения тиристоров, где полевые транзисторы не выдерживают конкуренции с ними. Для тиристоров практически нет ограничений в предельно допустимой коммутируемой мощности — это их преимущество.
Тиристоры управляют мегаваттами мощности на больших электростанциях, в промышленных сварочных аппаратах они коммутируют токи в сотни ампер, а также традиционно управляют мегаваттными индукционными печами на сталелитейных заводах. Здесь полевые транзисторы никак не применимы. В импульсных же преобразователях средней мощности полевые транзисторы выигрывают.
Долгое выключение тиристора, как говорилось выше, объясняется тем, что будучи включенным, он требует для выключения снятия коллекторного напряжения, и подобно биполярному транзистору, у тиристора уходит конечное время на рекомбинацию или удаление неосновных носителей.
Проблемы, которые вызывают тиристоры в связи с этой своей особенностью, связаны прежде всего с невозможностью переключения с высокими скоростями, как это могут делать полевые транзисторы. А еще перед подачей на тиристор коллекторного напряжения, тиристор должен обязательно быть закрытым, иначе неизбежны коммутационные потери мощности, полупроводник чрезмерно при этом нагреется.
Иначе говоря, предельное dU/dt ограничивает быстродействие. График зависимости рассеиваемой мощности от тока и времени включения иллюстрирует эту проблему. Высокая температура внутри кристалла тиристора может не только вызвать ложное срабатывание, но и помешать переключению.
В резонансных инверторах на тиристорах проблема запирания решается сама собой, там выброс напряжения обратной полярности приводит к запиранию тиристора, при условии, что воздействие это достаточно длительное.
Так выявляется главное преимущество полевых транзисторов перед тиристорами. Полевые транзисторы способны работать на частотах в сотни килогерц, и управление сегодня не является проблемой.
Тиристоры же будут надежно работать на частотах до 40 килогерц, ближе к 20 килогерцам. Это значит, что если бы в современных инверторах использовались тиристоры, то аппараты на достаточно высокую мощность, скажем, на 5 киловатт, получались бы весьма громоздкими.
В этом смысле полевые транзисторы способствуют тому, что инверторы получаются более компактными за счет меньшего размера и веса сердечников силовых трансформаторов и дросселей.
Чем выше частота, тем меньшего размера требуются трансформаторы и дроссели для преобразования одной и той же мощности, это знает каждый, кто знаком со схемотехникой современных импульсных преобразователей.
Безусловно, в некоторых применениях тиристоры оказываются очень полезными, например диммеры для регулировки яркости света, работающие на сетевой частоте 50 Гц, в любом случае выгоднее изготавливать на тиристорах, они получаются дешевле, чем если бы там применялись полевые транзисторы.
А в сварочных инверторах, например, выгоднее использовать полевые транзисторы, именно в силу простоты управления переключением и высокой скорости этого переключения. Кстати, при переходе с тиристорной схемы на транзисторную, несмотря на большую стоимость последних, из приборов исключаются лишние дорогостоящие компоненты.
Тиристоры — это разновидность полупроводниковых приборов. Они предназначены для регулирования и коммутации больших токов. Тиристор позволяет коммутировать электрическую цепь при подаче на него управляющего сигнала. Это делает его похожим на транзистор.
Как правило, тиристор имеет три вывода, один из которых управляющий, а два других образуют путь для протекания тока. Как мы знаем, транзистор открывается пропорционально величине управляющего тока. Чем он больше, тем больше открывается транзистор, и наоборот. А у тиристора все устроено иначе. Он открывается полностью, скачкообразно. И что самое интересное, не закрывается даже при отсутствии управляющего сигнала.
Принцип действия
Рассмотрим работу тиристора по следующей простой схеме.
К аноду тиристора подключается лампочка или светодиод, а к ней подсоединяется плюсовой вывод источника питания через выключатель К2. Катод тиристора подключен к минусу питания. После включения цепи на тиристор подается напряжение, однако светодиод не горит.
Если нажать на кнопку К1, ток через резистор поступит на управляющий электрод, и светодиод начал светиться. Часто на схемах его обозначают буквой «G», что обозначает gate, или по-русски затвор (управляющий вывод).
Резистор ограничивает ток управляющего вывода. Минимальный ток срабатывания данного рассматриваемого тиристора составляет 1 мА, а максимально допустимый ток 15 мА. С учетом этого в нашей схеме подобран резистор сопротивлением 1 кОм.
Если снова нажать на кнопку К1, то это не повлияет на тиристор, и ничего не произойдет. Чтобы перевести тиристор в закрытое состояние, нужно отключить питание выключателем К2. Если же снова подать питание, то тиристор вернется в исходное состояние.
Этот полупроводниковый прибор, по сути, представляет собой электронный ключ с фиксацией. Переход в закрытое состояние происходит и тогда, когда напряжение питания на аноде уменьшается до определенного минимума, примерно 0,7 вольта.
Особенности устройства
Фиксация включенного состояния происходит благодаря особенности внутреннего устройства тиристора. Примерная схема выглядит таким образом:
Обычно он представляется в виде двух транзисторов разной структуры, связанных между собой. Опытным путем можно проверить, как работают транзисторы, подключенные по такой схеме. Однако, имеются отличия в вольтамперной характеристике. И еще нужно учитывать, что приборы изначально спроектированы так, чтобы выдерживать большие токи и напряжения. На корпусе большинства таких приборов имеется металлический отвод, на который можно закрепить радиатор для рассеивания тепловой энергии.
Тиристоры выполняются в различных корпусах. Маломощные приборы не имеют теплового отвода. Распространенные отечественные тиристоры выглядят следующим образом. Они имеют массивный металлический корпус и выдерживают большие токи.
Основные параметры тиристоров
- Максимально допустимый прямой ток . Это максимальное значение тока открытого тиристора. У мощных приборов оно достигает сотен ампер.
- Максимально допустимый обратный ток .
- Прямое напряжение . Это падение напряжения при максимальном токе.
- Обратное напряжение . Это максимально допустимое напряжение на тиристоре в закрытом состоянии, при котором тиристор может работать без нарушения его работоспособности.
- Напряжение включения . Это минимальное напряжение, приложенное к аноду. Здесь имеется ввиду минимальное напряжение, при котором вообще возможна работа тиристора.
- Минимальный ток управляющего электрода . Он необходим для включения тиристора.
- Максимально допустимый ток управления .
- Максимально допустимая рассеиваемая мощность .
Динамический параметр
Время перехода тиристора из закрытого состояния в открытое при поступлении сигнала.
Виды тиристоров
Различают несколько разновидностей тиристоров. Рассмотрим их классификацию.
По способу управления разделяют на:
- Диодные тиристоры, или по-другому динисторы. Они открываются импульсом высокого напряжения, которое подается на катод и анод.
- Триодные тиристоры, или тринисторы. Они открываются током управления электродом.
Триодные тиристоры в свою очередь разделяются:
- Управление катодом – напряжение, образующее ток управления, поступает на электрод управления и катод.
- Управление анодом – управляющее напряжение подходит на электрод и анод.
Запирание тиристора производится:
- Уменьшением анодного тока – катод меньше тока удержания.
- Подачей напряжения запирания на электрод управления.
По обратной проводимости тиристоры делятся:
- Обратно-проводящие – имеют малое обратное напряжение.
- Обратно-непроводящие – обратное напряжение равно наибольшему прямому напряжению в закрытом виде.
- С ненормируемым обратным значением напряжения – изготовители не определяют значение этой величины. Такие приборы применяются в местах, где обратное напряжение исключено.
- Симистор – пропускает токи в двух направлениях.
Используя симисторы, нужно знать, что они действуют условно симметрично. Основная часть симисторов открывается, когда на электрод управления поступает положительное напряжение по сравнению с катодом, а на аноде может быть любая полярность. Но если на анод приходит отрицательное напряжение, а на электрод управления положительное, то симисторы не открываются, и могут выйти из строя.
По быстродействию разделяют по времени отпирания (включения) и времени запирания (отключения).
Разделение тиристоров по мощности
При действии тиристора в режиме ключа наибольшая мощность коммутируемой нагрузки определяется напряжением на тиристоре в открытом виде при наибольшем токе и наибольшей рассеиваемой мощности.
Действующая величина тока на нагрузку не должна быть выше наибольшей рассеиваемой мощности, разделенной на напряжение в открытом виде.
Простая сигнализация на основе тиристора
На основе тиристора можно сделать простую сигнализацию, которая будет реагировать на свет, издавая звук с помощью пьезоизлучателя. На управляющий вывод тиристора подается ток через фоторезистор и подстроечный резистор. Свет, попадая на фоторезистор, уменьшает его сопротивление. И на управляющий вывод тиристора начинает поступать отпирающий ток, достаточный для его открывания. После этого включается пищалка.
Подстроечный резистор предназначен для того, чтобы настроить чувствительность устройства, то есть, порог срабатывания при облучении светом. Самое интересное, что даже при отсутствии света тиристор продолжает оставаться в открытом состоянии, и сигнализирование не прекращается.
Если напротив светочувствительного элемента установить световой луч так, чтобы он светил немного ниже окошечка, то получится простейший датчик дыма. Дым, попадая между источником и приемником света, будет рассеивать свет, что вызовет запуск сигнализации. Для этого устройства обязательно нужен корпус, для того, чтобы на приемник света не поступал свет от солнца или искусственных источников света.
Открыть тиристор можно и другим способом. Для этого достаточно кратковременно подать небольшое напряжение между управляющим выводом и катодом.
Регулятор мощности на тиристоре
Теперь рассмотрим использование тиристора по прямому назначению. Рассмотрим схему простого тиристорного регулятора мощности, который будет работать от сети переменного тока напряжением 220 вольт. Схема простая и содержит всего пять деталей.
- Полупроводниковый диод VD.
- Переменный резистор R1.
- Постоянный резистор R2.
- Конденсатор С.
- Тиристор VS.
Их рекомендованные номинальные значения показаны на схеме. В качестве диода можно использовать КД209, тиристор КУ103В или мощнее. Резисторы желательно использовать мощностью не менее 2 ватт, конденсатор электролитический на напряжение не менее 50 вольт.
Эта схема регулирует лишь один полупериод сетевого напряжения. Если представить, что мы из схемы убрали все элементы, кроме диода, то он будет пропускать только полуволну переменного тока, и на нагрузку, к примеру, на паяльник или лампу накаливания поступит лишь половина мощности.
Тиристор позволяет пропускать дополнительные, условно говоря, кусочки полупериода, срезанного диодом. При изменении положения переменного резистора R1 напряжение на выходе будет меняться.
К положительному выводу конденсатора включен управляющий вывод тиристора. Когда напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения включения тиристора, он открывается и пропускает определенную часть положительного полупериода. Переменный резистор будет определять скорость зарядки конденсатора. А чем быстрее он зарядится, тем раньше откроется тиристор, и успеет до смены полярности пропустить часть положительного полупериода.
На конденсатор отрицательная полуволна не поступает, и напряжение на нем одной полярности, поэтому не страшно, что он имеет полярность. Схема позволяет изменять мощность от 50 до 100%. Для паяльника это в самый раз подходит.
Тиристор пропускает ток в одном направлении от анода к катоду. Но существуют разновидности, которые пропускают ток в обоих направлениях. Они называются симметричные тиристоры или симисторы. Они используются для управления нагрузкой в цепях переменного тока. Существует большое количество схем регуляторов мощности на их основе.
12 Разница между SCR и TRIAC (со сравнительной таблицей)
Что такое кремниевый выпрямитель (SCR)?
Контролируемый кремний
Выпрямитель — это 3-х выводное и 4-х слойное полупроводниковое устройство управления током.
Он в основном используется в устройствах для управления большой мощностью. Кремний
Управляемый выпрямитель также упоминается как диод SCR, 4-слойный диод, 4-слойный
устройство или тиристор. Он состоит из кремниевого материала, который контролирует высокие
мощность и преобразует сильный переменный ток в постоянный (выпрямление).
Выпрямители с кремниевым управлением
используются в управлении мощностью
приложения, такие как мощность, подаваемая на электродвигатели, реле управления или
индукционные нагревательные элементы, мощность которых должна контролироваться.
Что вам нужно
Знайте о SCR
- SCR — трехконтактное устройство.
- SCR может проводить ток только в одном направлении;
Таким образом, его можно охарактеризовать как однонаправленное устройство. - SCR может работать от положительного управляющего напряжения затвора
Только. - SCR может работать только в одном режиме.
- Он имеет 4 слоя полупроводника.
- SCR может управлять только положительным или отрицательным
полупериод подачи переменного тока. - SCR контролирует только питание постоянного тока или может управлять
полупериод с прямым смещением входного переменного тока в нагрузке. - Надежнее.
- Требуется два радиатора.
- SCR имеет большие текущие возможности и большинство SCR
доступны в больших рейтингах. - Передние характеристики SCR аналогичны
к прямым и обратным характеристикам TRIAC.
Что такое триод
Для переменного тока (TRIAC)?
A Triac — высокоскоростной твердотельный
устройство, которое может переключать и контролировать питание переменного тока в любом направлении при срабатывании триггера.
Его формальное название — двунаправленный триодный тиристор или двусторонний триод.
тиристор. Большинство TRIAC могут быть активированы
подавая на затвор либо положительное, либо отрицательное напряжение. После срабатывания
TRIAC продолжают проводить, даже если ток затвора прекращается, до тех пор, пока основной
ток падает ниже определенного уровня, называемого Holding Current .
Двунаправленность TRIAC делает их удобными
переключатели на переменный ток (AC). Кроме того, применение триггера в
контролируемый фазовый угол переменного тока в главной цепи позволяет контролировать
средний ток, протекающий в нагрузке (фазовый контроль).
Маломощные TRIAC используются во многих приложениях, таких как свет
диммеры, регуляторы скорости для электрических вентиляторов и других электродвигателей, а также в
современные компьютеризированные схемы управления многими бытовыми малыми и крупными
бытовая техника.
Что вам нужно
Знайте о TRIAC
- TRIAC — трехконтактное устройство.
- TRIAC может вести в обоих направлениях; может
таким образом можно описать как двунаправленное устройство. - Функция TRIAC по положительному или отрицательному
напряжение управления затвором. - TRIAC может работать в четырех различных режимах.
- Он имеет 5 слоев полупроводника.
- TRIAC может контролировать как положительные, так и отрицательные
полупериоды входного сигнала переменного тока. - TRIAC управляет питанием постоянного и переменного тока.
- Менее надежен.
- Требуется только один радиатор.
- Как правило, большинство TRIAC доступны в рейтингах.
менее 40 ампер и при напряжении до 600 вольт. - Прямые и обратные характеристики TRIAC
аналогичны прямым характеристикам устройства SCR.
Разница между
SCR и TRIAC в табличной форме
| ОСНОВА СРАВНЕНИЯ | SCR | TRIAC |
| Описание | SCR — это трехконтактное устройство. | TRIAC — трехконтактное устройство. |
| Проводимость тока | SCR может проводить ток только в одном направлении; таким образом, это может быть описывается как однонаправленное устройство. | TRIAC может вести в обоих направлениях; таким образом, его можно описать как двунаправленное устройство. |
| Напряжение управления затвором | SCR может работать только при положительном управляющем напряжении затвора. | Функция TRIAC либо положительным, либо отрицательным управляющим напряжением затвора. |
| Операция | SCR может работать только в одном режиме. | TRIAC может работать в четырех различных режимах. |
| Количество слоев | Он имеет 4 слоя полупроводника. | Он имеет 5 слоев полупроводника. |
| Возможность | SCR может управлять только положительным или отрицательным полупериодом переменного тока. Вход. | TRIAC может управлять как положительными, так и отрицательными полупериодами сигнала переменного тока. Вход. |
| Питание постоянного тока | SCR управляет только мощностью постоянного тока или может контролировать половину с прямым смещением цикл ввода переменного тока в нагрузку. | TRIAC управляет как постоянным, так и переменным током. |
| Надежность | Это более надежно. | Это менее надежно. |
| Радиатор | Нужен только один радиатор. | Нужен только один радиатор. |
| Текущие возможности | SCR имеет большие текущие возможности, и большинство SCR доступны в большие рейтинги. | Как правило, большинство TRIAC доступны с номиналами менее 40 ампер и при напряжении до 600 Вольт. |
| Вперед и назад Характеристики | Передние характеристики SCR аналогичны передним и обратные характеристики TRIAC. | Прямые и обратные характеристики TRIAC аналогичны характеристикам прямые характеристики устройства SCR. |
Предыдущая статья7 Разница между конечной точкой и точкой эквивалентности при титрованииСледующая статья14 Разница между процессом горячей и холодной работы Введение
-тиристоры-симисторы-диаки — MikroElektronika
6.Знакомство с тиристорами, симисторами, диаками
На 6.1 показано несколько тиристоров. Симисторы выглядят так же, а диоды — как выпрямительные диоды малой мощности. Их символы и распиновка показаны на рисунке 6.2.
Рис. 6.1: Несколько тиристоров и симисторов
Тиристор — это усовершенствованный диод. Помимо анода (A) и катода (k), у него есть еще один вывод, который обычно называют затвором (G), как показано на рисунке 6.2a. Точно так же, как диод, тиристор проводит ток, когда анод является положительным по сравнению с катодом, но только если напряжение на затворе положительное и в затвор проходит ток, достаточный для включения устройства.Когда тиристор начинает проводить ток в затвор, не имеет значения, и тиристор можно выключить, только сняв ток между анодом и катодом. Например, см. Рисунок 6.3. Если S1 закрыт, тиристор не будет проводить, и глобус не загорится. Если S2 замкнуть на очень короткое время, земной шар загорится. Чтобы выключить глобус, необходимо открыть S1. В некоторых схемах тиристоры обозначены как SCR, что является аббревиатурой от Silicon Controlled Rectifier.
Симистор очень похож на тиристор, с той разницей, что он может проводить в обоих направлениях.Он имеет три электрода, которые называются анодом 1 (A1), анодом 2 (A2) и затвором (G). Используется для регулирования цепей переменного тока. Такие устройства, как ручные дрели или глобусы, могут управляться с помощью симистора.
Тиристоры и симисторы имеют буквенно-цифровую маркировку, например, KT430.
Тиристоры и симисторы малой мощности упакованы в те же корпуса, что и транзисторы, но устройства большой мощности имеют совершенно другой корпус. Они показаны на рисунке 6.1. Распиновка некоторых распространенных тиристоров и симисторов показана на 6.2 а и б.
Диаки (6.2c) или двусторонние диоды, как их часто называют, используются вместе с тиристорами и симисторами. Их главное свойство состоит в том, что их сопротивление очень велико до тех пор, пока напряжение на их концах не превысит заранее заданное значение. Когда напряжение ниже этого значения, диак реагирует как резистор большого номинала, а при повышении напряжения он действует как резистор низкого номинала.
Рис. 6.2: Символы и расположение выводов для: a — тиристора, b — симистора, c — диак
Рис. 6.3: Принцип тиристора из работа
DIAC и TRIAC — работа, различия и их применение
Есть несколько приложений, в которых предпочтительно регулировать мощность, подаваемую на нагрузку.Например: использование электрических методов управления скоростью двигателя или вентилятора. Но эти методы не позволяют дополнительно точно контролировать поток энергии в системе; происходит значительная потеря мощности. В настоящее время разработаны такие устройства, которые позволяют точно контролировать поток больших блоков мощности в системе. Эти устройства работают как управляемые переключатели и могут выполнять функции управляемого выпрямления, регулирования и инвертирования мощности в нагрузке. Основными полупроводниковыми переключающими устройствами являются UJT, SCR, DIAC и TRIAC.Ранее мы изучили основные электрические и электронные компоненты, такие как транзисторы, конденсаторы, диоды и т. Д. Но для понимания переключающих устройств, таких как SCR, DIAC и симистор, мы должны знать о тиристоре. Тиристор — это полупроводниковый прибор одного типа, который включает три или более клемм. Он однонаправлен, как диод, но переключается как транзистор. Тиристоры используются для управления высокими напряжениями и токами в двигателях, системах отопления и освещения.
Различия между DIAC и симистором
Различия между DIAC и симистором в основном заключаются в том, что такое DIAC и TRIAC, конструкция TRIAC и DIAC, работа, характеристики и применение.Символы DIAC и TRIAC показаны ниже.
Разница между Diac и Triac
Что такое DIAC и TRIAC?
Мы знаем, что тиристор представляет собой полуволновое устройство, подобное диоду, и которое обеспечивает только половину мощности. Симистор состоит из двух тиристоров, которые соединены в противоположном направлении, но параллельно, но управляются одним и тем же затвором. Симистор — это двумерный тиристор, который активируется на обеих половинах цикла переменного тока i / p с помощью импульсов затвора + Ve или -Ve. Три клеммы симистора — MT1; MT2 и терминал ворот (G).Импульсы генерации подаются между MT1 и выводами затвора. Ток «G» для переключения 100А с симистора не превышает 50 мА или около того.
DIAC — это двунаправленный полупроводниковый переключатель, который можно включать в обеих полярностях. Полная форма названия DIAC — диод переменного тока. DIAC подключается вплотную друг к другу с помощью двух стабилитронов, и основное применение этого DIAC заключается в том, что он широко используется для помощи даже в активации TRIAC при использовании в переключателях переменного тока, диммерных приложениях и схемах стартера для люминесцентных ламп.
Конструкция и работа DIAC
По сути, DIAC представляет собой двухполюсное устройство; это комбинация параллельных полупроводниковых слоев, позволяющая активировать в одном направлении. Это устройство используется для активации устройства для симистора. Базовая конструкция DIAC состоит из двух терминалов, а именно MT1 и MT2. Когда вывод MT1 спроектирован как + Ve по отношению к выводу MT2, передача будет происходить в структуру p-n-p-n, которая представляет собой другой четырехслойный диод.DIAC может работать в обоих направлениях. Тогда символ DIAC выглядит как транзистор.
Конструкция DIAC
DIAC — это, по сути, диод, который проводит после «пробоя» напряжения, выбранного VBO, и его превышения. Когда диод превышает напряжение пробоя, он переходит в отрицательное динамическое сопротивление области. Это вызывает уменьшение падения напряжения на диоде с ростом напряжения. Таким образом, есть быстрое повышение текущего уровня, которым управляет устройство.
Диод остается в состоянии передачи до тех пор, пока ток через него не упадет ниже значения, называемого током удержания, который обычно выбирается буквами IH. Ток удержания, DIAC возвращается в непроводящее состояние. Его поведение двунаправлено, и поэтому его функция выполняется на обеих половинах переменного цикла.
Характеристики DIAC
V-I характеристики DIAC показаны ниже.
Вольт-амперная характеристика ЦИАП показана на рисунке.Он выглядит как буква Z из-за симметричных характеристик переключения для каждой полярности приложенного напряжения.
Характеристики DIAC
DIAC работает как разомкнутая цепь до тех пор, пока не будет превышено его переключение. В этом положении DIAC работает до тех пор, пока его ток не упадет до нуля. Из-за своей ненормальной конструкции не переключается резко в состояние низкого напряжения при низком уровне тока, как у симистора или тиристора, как только он входит в передачу, диак сохраняет почти непрерывную характеристику сопротивления –Ve, что означает, что напряжение снижается. с увеличением тока.Это означает, что, в отличие от симистора и SCR, DIAC не может поддерживать низкое падение напряжения до тех пор, пока его ток не упадет ниже уровня удерживающего тока.
Конструкция и эксплуатация TRIAC
TRIAC — это трехконтактное устройство, а выводами симистора являются MT1, MT2 и Gate. Здесь терминал ворот — это терминал управления. Ток в симисторе двунаправленный, что означает, что ток может течь в обоих направлениях. Структура TRIAC показана на рисунке ниже.Здесь, в структуре симистора, два SCR соединены встречно параллельно, и он будет действовать как переключатель для обоих направлений. В приведенной выше структуре терминалы MT1 и затвора расположены рядом друг с другом. Когда клемма затвора разомкнута, симистор будет препятствовать обеим полярностям напряжения на MT1 и MT2.
TRIAC Construction
Чтобы узнать больше о TRIAC, перейдите по следующей ссылке: TRIAC — Определение, применение и работа
Характеристики TRIAC
Характеристики V-I TRIAC обсуждаются ниже.
Характеристики симистора
Симистор разработан с двумя тиристорами, которые установлены в кристалле в противоположном направлении. Рабочие характеристики симистора в 1-м и 3-м квадрантах аналогичны, но для направления протекания тока и приложенного напряжения.
Характеристики V-I симистора в первом и третьем квадранте в основном идентичны характеристикам SCR в первом квадранте.
Он может работать с управляющим напряжением затвора + Ve или –Ve, но при типичной работе обычно напряжение затвора составляет + Ve в первом квадранте и -Ve в третьем квадранте.
Напряжение питания триака для включения зависит от тока затвора. Это позволяет использовать симистор для плавного и постоянного регулирования мощности переменного тока в нагрузке от нуля до полной мощности без потерь в управлении устройством.
Почему DIAC используется с TRIAC?
Основная цель использования DIAC с TRIAC заключается в том, что устройство TRIAC не срабатывает симметрично, поэтому есть небольшая разница между двумя половинами устройства. Несимметричное срабатывание, а также результирующие формы волны могут привести к увеличению генерации ненужных гармоник.Менее симметричная форма волны увеличивает уровень генерации гармоник. Чтобы решить проблемы, возникающие из-за несимметричного процесса, DIAC часто устанавливается последовательно через затвор.
Это устройство DIAC помогает выполнять большее переключение для обеих половин цикла. Так что коммутационная характеристика этого устройства намного больше по сравнению с TRIAC. Поскольку DIAC прекращает подачу тока затвора, когда напряжение срабатывания триггера достигает определенного напряжения в любом направлении, это также приведет к увеличению точки срабатывания TRIAC в обоих направлениях.Таким образом, DIAC могут часто использоваться с терминалом затвора TRIAC.
Эти компоненты широко используются в сочетании с симисторными преобразователями для уравновешивания их коммутационных характеристик. Так, при коммутации сигналы переменного тока уменьшаются. Тогда уровень гармоник будет генерироваться. Хотя для больших приложений обычно используются два тиристора. Но комбинация DIAC / TRIAC чрезвычайно полезна для приложений с низким энергопотреблением, таких как диммеры и многие другие.
DIAC / TRIAC Power Control
Схема питания DIAC / TRIAC показана ниже.Эта схема начинает работать, когда конденсатор начинает заряжаться в течение полупериода + Ve. Как только конденсатор заряжается до Vc, компонент DIAC начинает проводить ток. Когда DIAC активируется, он подает импульс к выводу затвора TRIAC из-за того, где TRIAC начинает проводимость, а также подает ток через RL
. В отрицательном полупериоде конденсатор будет заряжаться с противоположной полярностью.
Схема управления мощностью
После того, как зарядка конденсатора завершится до Vc, DIAC начнет проводить импульс для подачи импульса на TRIAC, после чего ток будет подаваться по RL.Мы знаем, что работа DIAC может выполняться на двух полярностях, потому что два соединения двух диодов могут быть выполнены параллельно друг другу, поэтому он проводит на обеих полярностях. Выход DIAC может быть подан на клемму затвора TRIAC, которая используется для включения TRIAC, чтобы лампа, подобная нагрузке, включалась.
Разница между DIAC и TRIAC
Разница между DIAC и TRIAC заключается в следующем.
| DIAC | TRIAC |
| Акроним DIAC — «Диод для переменного тока». | Акроним TRIAC — «Триод для переменного тока». |
| DIAC включает два терминала | TRIAC включает три терминала |
| Это двунаправленное и неуправляемое устройство | Это двунаправленное и управляемое устройство. |
| Это название образовано от комбинации DI + AC, где DI означает 2, а AC означает переменный ток. | Это название образовано от комбинации TRI + AC, где TRI означает 3, а AC означает переменный ток. |
| Он может управлять как положительными, так и отрицательными полупериодами входного сигнала переменного тока. | DIAC может быть переключен из выключенного состояния в состояние включения для любой полярности приложенного напряжения. |
| Построение DIAC может быть выполнено либо в NPN, либо в форме PNP. | Построение TRIAC может быть выполнено с помощью двух отдельных устройств SCR. |
| Имеет меньшую грузоподъемность | Имеет высокую грузоподъемность |
| У него нет угла стрельбы | Угол открытия этого устройства колеблется от 0-180 ° до 180 ° -360 °. |
| Это устройство играет ключевую роль в деактивации TRIAC | Это устройство используется для управления вентилятором, диммером и т. Д. |
| Он имеет три слоя | Он имеет пять слоев |
| Преимущества DIAC, его можно активировать, уменьшив уровень напряжения под его напряжением пробоя.Схема запуска с использованием DIAC дешевая | Преимущества TRIAC заключаются в том, что он может работать как через + Ve, так и через -Ve полярности импульсов. Для защиты используется один предохранитель. Безопасная поломка возможна в обоих направлениях. |
| К недостаткам DIAC можно отнести то, что он маломощный и не имеет терминала управления. | Недостатки TRIAC в том, что он ненадежен. По сравнению с SCR у них низкие рейтинги. При работе с этой схемой нужно проявлять осторожность, поскольку она может активироваться в любом направлении. |
| Приложения DIAC в основном включают в себя различные схемы, такие как диммер лампы, управление нагревателем, универсальное управление скоростью двигателя и т. Д. | Приложения TRIAC в основном включают схемы управления, управление вентиляторами, управление фазой переменного тока, переключение мощных ламп , и управление мощностью переменного тока. |
Управление напряжением переменного тока с помощью DIAC и TRIAC
Полупроводниковое устройство, такое как TRIAC, используется для управления подачей тока. Его работа аналогична работе двух тиристоров, которые соединены обратно параллельно через соединение затвора.Следовательно, он может быть активирован в проводимость.
Они используются в управлении мощностью, чтобы обеспечить двухполупериодное управление. Он контролирует напряжение между нулем и полную мощность. Во многих отраслях промышленности могут возникать проблемы как с повышенным, так и с пониженным напряжением. Таким образом, это оказывает огромное влияние на производительность. Чтобы преодолеть это, мы должны использовать контроллеры напряжения для управления напряжением. Такое устройство, как TRIAC, обеспечивает широкий диапазон управления в цепи переменного тока без использования внешних компонентов.
Цепь управления напряжением переменного тока
В этой цепи лампа используется в качестве нагрузки.Мы можем наблюдать за изменением света, поменяв переменный резистор. Таким образом, показания лампы, такие как напряжение, а также ток, можно наблюдать на разных этапах. В электронно-лучевом осциллографе мы можем наблюдать форму волны. Изменение фазового угла также можно наблюдать, изменяя потенциометр.
Контроллеры переменного напряжения доступны в двух типах в зависимости от входного питания, подаваемого в цепь, например, однофазный и трехфазный. Однофазные контроллеры могут работать от одного источника напряжения, например 230 В при 50 Гц, тогда как для трех фаз напряжение питания будет 400 В при 50 Гц.Таким образом, разрывное перенапряжение устройства DIAC находится в диапазоне 30 вольт.
Приложения DIAC и TRIAC
Приложения DIAC и TRIAC в основном включают следующее.
- Основное применение DIAC заключается в том, что его можно использовать в цепи запуска TRIAC, подключив клемму затвора TRIAC. Как только напряжение, приложенное к выводу затвора, упадет ниже фиксированного значения, напряжение на выводе затвора станет нулевым, и, следовательно, TRIAC будет деактивирован.
- DIAC используется для создания различных схем, таких как регулятор освещения лампы, контроль нагрева, универсальная схема контроля скорости двигателя и схемы стартера, используемые в люминесцентных лампах.
- TRIAC используется в цепях управления, таких как управление двигателем, регулировка скорости вращения вентилятора, регуляторы освещенности, переключение мощных ламп, управление мощностью переменного тока в домашних условиях.
Таким образом, все дело в разнице между DIAC и TRIAC, в работе и ее характеристиках. Наконец, после всего вышеперечисленного мы можем сделать вывод, что DIAC и симистор очень полезны для приложений силовой электроники с целью управления.Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или проектов в области электрики и электроники, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже.
Силовые полупроводниковые приборы — тиристоры и симисторы
Тиристор 2,5 А; Пиковое повторяющееся напряжение в закрытом состоянии, Vdrm: 600 В; Ток Igt: 500 мкА
Тиристор , также называемый кремниевым выпрямителем (SCR), в основном представляет собой четырехслойное трехпозиционное устройство pnpn .Он имеет три вывода: анод, катод и затвор. Устройство включается подачей короткого импульса на затвор и катод. Как только устройство включается, ворота теряют контроль, чтобы выключить устройство.
Отключение достигается приложением обратного напряжения между анодом и катодом. Обозначение тиристора и его вольт-амперные характеристики показаны на рисунке 1. Существуют два основных класса тиристоров: преобразователь и преобразователь. Разница между тиристором преобразователя и тиристором инвертора заключается в малом времени выключения (порядка нескольких микросекунд) для последнего.
Тиристоры преобразователя медленного типа используются в приложениях с естественной коммутацией (или фазовым управлением). Тиристоры инверторного класса используются в приложениях с принудительной коммутацией, таких как прерыватели постоянного и постоянного тока и инверторы постоянного и переменного тока . Тиристоры инверторного класса отключаются путем сброса тока до нуля с помощью внешней схемы коммутации.
Это требует дополнительных коммутирующих компонентов, что приводит к дополнительным потерям в инверторе.
Тиристоры представляют собой высокопрочные устройства с точки зрения переходных токов, di / dt и dv / dt .Прямое падение напряжения в тиристорах составляет от 1,5 до 2 В, и даже при более высоких токах порядка 1000 А оно редко превышает 3 В.
В то время как прямое напряжение определяет потерю мощности устройства в открытом состоянии при любом заданном значении. тока, при переключении потеря мощности становится доминирующим фактором, влияющим на температуру перехода устройства на высоких рабочих частотах. Из-за этого максимальные частоты переключения, возможные при использовании тиристоров, ограничены по сравнению с другими силовыми устройствами, рассматриваемыми в этом разделе.
РИСУНОК 1 — (a) Обозначение тиристора и (b) вольт-амперные характеристики.
Тиристоры I 2 t выдерживают нагрузку и могут быть защищены предохранителями. Устойчивость к неповторяющимся импульсным токам для тиристоров примерно в 10 раз больше их номинального среднеквадратичного (действующего) тока. Они должны быть защищены демпферными сетями для эффектов dv / dt и di / dt . Если заданное значение dv / dt превышено, тиристоры могут начать проводить без подачи управляющего импульса.В приложениях преобразования постоянного тока в переменный необходимо использовать встречно-параллельный диод аналогичного номинала на каждом основном тиристоре.
Доступны тиристоры до 6000 В, 3500 А.
РИСУНОК 2 — (a) Обозначение симистора и (b) вольт-амперные характеристики.
Симистор — это пара тиристоров преобразователя, соединенных встречно параллельно. Символ симистора и вольт-амперные характеристики показаны на рисунке 2. Из-за интеграции симистор имеет плохое повторное включение dv / dt , плохую чувствительность по току затвора при включении и более длительное время выключения.
Симисторы в основном используются в системах управления фазой, например, в регуляторах переменного тока для управления освещением и вентиляторами, а также в твердотельных реле переменного тока.
ИСТОЧНИК: Kaushik Rajashekara — Delphi Automotive Systems
Различия между SCR, DIAC, TRIAC | Определение, конструкция
Привет, ребята, добро пожаловать в мой блог. В этой статье я рассмотрю разницу между SCR, DIAC, TRIAC, конструкцию, определение, приложения SCR, DIAC и TRIAC и т. Д.
Если вам нужна статья по другим темам, оставьте комментарий ниже в поле для комментариев. Вы также можете поймать меня в Instagram — Четан Шидлинг.
Также читайте:
- Различия между микропроцессорами и микроконтроллерами
- Разница между машинным обучением Искусственный интеллект Глубокое обучение
- Разница между Arduino Uno, Nano, Mega, функциями и приложениями
Разница между SCR, DIAC, TRIAC
SCR (выпрямитель с кремниевым управлением)
Это однонаправленное устройство, состоящее из кремния.SCR можно также назвать тиристорным или тироидным транзистором. SCR имеет три вывода и 4 слоя, полупроводниковое устройство, которое состоит из чередующихся слоев материалов P&N.
Строительство SCR
SCR имеет три терминала и четыре уровня, как я упоминал выше. Четыре слоя состоят из слоев P и N, которые расположены попеременно, образуя 3 соединения. Внешние слои P и N будут сильно легированы, но средние слои P и N будут слегка легированы.Вывод затвора подключается в середине P-слоя, анод подключается к внешнему P-слою, а катод — к выводу N-слоя.
Преимущества SCR
- Он небольшой по размеру.
- У него нет движущихся частей, и он имеет более высокий КПД.
- Обеспечивает бесшумную работу.
- Высокая скорость переключения.
- Может работать как при высоком напряжении, так и при большом токе.
Применение SCR
- Может использоваться в цепях силовой коммутации.
- Используется в цепях переключения напряжения 0.
- Используется в инверторах.
- Его можно использовать в схемах синхронизации, управлении сварочным аппаратом, компьютерных логических схемах и многом другом.
- Используется в регуляторе заряда аккумулятора.
- Используется в управляемом выпрямителе.
DIAC (диод для переменного тока)
DIAC можно также назвать транзистором без базы. DIAC — это один из типов диодов, ключ срабатывает только после того, как его обрыв достигнет перенапряжения.DIAC будет иметь два электрода, и это член семейства тиристоров, которые будут использоваться для запуска тиристоров. В DIAC электрод затвора отсутствует. Это двунаправленное устройство.
Строительство DIAC
DIAC имеет два вывода и четыре уровня. Конструкция DIAC аналогична транзистору, но есть небольшая разница. Базовый терминал отсутствует в DIAC, и три области имеют одинаковый уровень допирования. Это даст симметричные характеристики переключения для обеих полярностей напряжений.Он будет иметь 2 материала P-типа и 3 материала N-типа, а терминал затвора отсутствует в DIAC. DIAC может срабатывать при любой полярности напряжений. Конструкция DIAC аналогична, когда два диода соединены встречно параллельно.
Преимущества DIAC
- Его можно включить или выключить, просто снизив уровень напряжения ниже его напряжения пробоя.
- Использование DIAC в качестве схемы запуска обходится недорого.
Приложения DIAC
- Его можно использовать в схеме запуска TRIAC, подключив клемму затвора к DIAC.
- Используется в цепи диммера лампы.
- Может использоваться в цепи управления нагревателем.
- Используется для регулирования скорости универсального двигателя.
TRIAC (Триод для переменного тока)
TRIAC — это 3-контактный переключатель переменного тока. В отличие от SCR, TRIAC может срабатывать в обоих направлениях. Это устройство можно использовать в системах переменного тока в качестве выключателя. TRIAC — это 3 вывода, 4 слоя и двунаправленное полупроводниковое устройство, которое контролирует мощность переменного тока. Максимальный рейтинг TRIAC составляет 16 кВт.
Строительство TRIAC
В TRIAC 2 тиристора будут подключены в обратном порядке с параллельной комбинацией, а клемма затвора будет общей. Клемма затвора будет подключена к обеим областям N и P, поэтому сигнал затвора будет применяться независимо от полярности сигнала. В TRIAC у нас не будет анода и катода, потому что он работает с обеими полярностями, что означает, что TRIAC двусторонний. Он содержит три терминала: главный терминал 1, главный терминал 2, терминал ворот G.
Преимущества TRIAC
- Может работать как с положительной, так и с отрицательной полярностью больших импульсов.
- TRIAC требуется один предохранитель для защиты.
- Требуется только один радиатор большего размера, но для SCR требуется два радиатора.
- Возможна безопасная поломка в обоих направлениях.
Недостатки TRIAC
- Это не особо надежные.
- У них низкие рейтинги по сравнению с SCR.
- Вы должны быть осторожны при включении этой цепи, потому что она может работать в любом направлении.
Приложения TRIAC
- Может использоваться в цепи управления
- Используется для управления вентиляторами.
- Может использоваться для управления фазой переменного тока.
- Используется в переключении мощных ламп.
- Используется в управлении мощностью переменного тока.
Разница между SCR, DIAC, TRIAC
SCR (выпрямитель с кремниевым управлением)
- SCR обозначает выпрямитель с кремниевым управлением.
- Имеет три терминала.
- Это однонаправленное устройство, работающее только при смещении пересылки.
- Это управляемое устройство, так как оно имеет терминал ворот.
- Пропускная способность этого высока.
- Угол открытия SCR составляет от 0 до 180 °.
- Используется в инверторах, прерывателях, выпрямителях, трехфазных системах.
DIAC (диод для переменного тока)
- DIAC — диод для переменного тока.
- Имеет два терминала.
- Это двунаправленное устройство.
- Это неуправляемое устройство.
- Пропускная способность DIAC низкая.
- У DIAC не будет угла выстрела.
- Используется для запуска TRIAC.
TRIAC (Триод для переменного тока)
- Обозначение триода для переменного тока.
- Имеет три терминала
- Это двунаправленное устройство
- Это управляемое устройство
- Пропускная способность TRIAC высокая.
- Угол стрельбы TRIAC составляет от 0 до 180 ° и от 180 ° до 360 °.
- Используется для управления вентилятором, диммером и многим другим.
Я надеюсь, что эта статья может вам всем очень помочь. Спасибо за чтение. Если у вас есть сомнения по поводу этой статьи «разница между SCR, DIAC, TRIAC», прокомментируйте ниже.
Также читайте:
- 10 шагов для подготовки к трудоустройству и получения высокой годовой зарплаты
- Лучшее инженерное направление для будущего
- Разница между аналоговым и цифровым сигналами
- Разница между аналоговыми и цифровыми интегральными схемами
- Разница между Arduino Uno, Nano, Mega, функциями и приложениями
- Разница между асинхронным счетчиком и синхронным счетчиком
- Разница между языком C и встроенным C
- Разница между CRO и DSO, электронно-лучевым и цифровым запоминающим устройством
- Разница между диодом и SCR (выпрямитель с кремниевым управлением)
- Разница между LIN, CAN, MOST, FlexRay | Протоколы связи
- Разница между микропроцессорами и микроконтроллерами
- Разница между MOSFET, BJT и IGBT
- Разница между мультиплексором и демультиплексором в электронике
- Разница между SCR, DIAC, TRIAC | Определение, конструкция
- Разница между синусоидальным инвертором и модифицированным инвертором
- Разница между SSD, HDD, SSHD | Преимущества и недостатки
- Разница между статическим ОЗУ и динамическим ОЗУ, определение, приложения
- Различия между ОЗУ и видеокартой, определение, приложения
- Различия между цепью клипсатора и цепью зажима
- Различные типы протоколов связи или топологии сети
Энтузиаст обучения, инженер, блогер.
Что такое симистор — переключатель симистора »Электроника
Симисторы
— это полупроводниковые устройства, которые широко используются для коммутации переменного тока средней мощности — их преимущество в том, что они могут переключать обе половины переменного цикла.
Triac, Diac, SCR Учебное пособие Включает:
Основы тиристоров
Конструкция тиристорного устройства
Работа тиристора
Затвор отключающий тиристор, ГТО
Характеристики тиристора
Что такое симистор
Технические характеристики симистора
Обзор Diac
Симисторы — это электронные компоненты, которые широко используются в системах управления питанием переменного тока.Они могут переключать высокие напряжения и высокие уровни тока и по обеим частям сигнала переменного тока. Это делает схемы симистора идеальными для использования в различных приложениях, где требуется переключение мощности.
Одно из конкретных применений симисторных цепей — диммеры для домашнего освещения, а также они используются во многих других ситуациях управления мощностью, включая управление двигателем и электронные переключатели.
Благодаря своим характеристикам симисторы, как правило, используются для электронных коммутационных устройств малой и средней мощности, а тиристоры используются для коммутации мощности переменного тока в очень тепловых режимах.
Среднетоковый симистор
Основы симистора
Симистор является развитием тиристора. В то время как тиристор может управлять током только в течение одной половины цикла, симистор управляет им в течение двух половин формы волны переменного тока.
Таким образом, симистор можно рассматривать как пару параллельных, но противоположных тиристоров с двумя затворами, соединенными вместе, и анодом одного устройства, соединенным с катодом другого, и т. Д.
Форма сигнала переключения симистора
Тот факт, что действие переключения симистора происходит на обеих половинах сигнала переменного тока, означает, что для приложений электронного переключения переменного тока может использоваться полный цикл.Для базовых тиристорных цепей используется только половина формы волны, а это означает, что в базовых цепях, использующих тиристоры, не будут использоваться обе половины цикла. Для использования обеих половин требуются два устройства. Однако симистору требуется только одно устройство для управления обеими половинами формы волны переменного тока, и во многих отношениях это идеальное решение для электронного переключателя переменного тока.
Символ симистора
Как и другие электронные компоненты, симистор имеет собственное обозначение цепи для использования на принципиальных схемах, что указывает на его двунаправленные свойства.Символ симистора можно рассматривать как пару символов тиристоров в противоположных смыслах, объединенных вместе.
Обозначение схемы симистора
Как и тиристор, симистор имеет три вывода. Однако их названия немного сложнее присвоить, потому что основные токоведущие выводы подключены к тому, что фактически является катодом одного тиристора и анодом другого в пределах всего устройства.
Есть вентиль, который действует как спусковой крючок для включения устройства. В дополнение к этому другие клеммы оба называются анодами или главными клеммами. Обычно они обозначаются как анод 1 и анод 2 или главный вывод 1 и главный вывод 2 (MT1 и MT2).При использовании симисторов MT1 и MT2 имеют очень похожие свойства.
Как работает симистор?
Прежде чем смотреть, как работает симистор, полезно понять, как работает тиристор. Таким образом, можно понять основные концепции более простого полупроводникового прибора, а затем применить их к более сложному симистору.
Что касается работы симистора, то из обозначения схемы можно представить, что симистор состоит из двух тиристоров, включенных параллельно, но по-разному.Таким образом можно рассматривать работу симистора, хотя реальная работа на полупроводниковом уровне гораздо сложнее.
Эквивалентная схема симистора
Структура симистора показана ниже, и можно увидеть, что есть несколько областей материала N-типа и P-типа, которые образуют фактически пару встречных тиристоров.
Базовая структура симистора
Симистор может работать разными способами — больше, чем тиристор. Он может проводить ток независимо от полярности напряжения на клеммах MT1 и MT2.Он также может запускаться как положительными, так и отрицательными токами затвора, независимо от полярности тока MT2. Это означает, что существует четыре режима или квадранта запуска:
- Режим I + Ток MT2 равен + ve, ток затвора + ve
- I- Mode Ток MT2 равен + ve, ток затвора -ve
- III + Mode: Ток MT2 -ve, ток затвора + ve
- III- Режим: Ток MT2 -ve, ток затвора -ve
Было обнаружено, что чувствительность триггерного триггера по току максимальна, когда токи MT2 и затвора имеют одинаковую полярность, т.е.е. оба положительные или оба отрицательные. Если токи затвора и MT2 имеют противоположную полярность, тогда чувствительность обычно составляет примерно половину значения, когда они одинаковы.
Типичную ВАХ симистора можно увидеть на диаграмме ниже, где отмечены четыре различных квадранта.
IV характеристика симистора
Применение симистора
Симисторы используются во многих приложениях. Эти электронные компоненты часто используются при коммутации переменного тока малой и средней мощности.Там, где требуется переключение больших уровней мощности, обычно используются два тиристора / тиристора, поскольку ими легче управлять.
Тем не менее, симисторы широко используются во многих приложениях:
- Управление освещением — особенно бытовые диммеры.
- Управление вентиляторами и небольшими двигателями.
- Электронные переключатели для общего переключения и управления переменным током
Естественно, существует много других применений симисторов, но это одни из самых распространенных.
В одном конкретном приложении симисторы могут быть включены в модули, называемые твердотельными реле. Здесь оптическая версия этого полупроводникового устройства активируется светодиодным источником света, включающим твердотельное реле в соответствии с входным сигналом.
Обычно в твердотельных реле светодиодный источник света или инфракрасного излучения и оптический симистор содержатся в одном корпусе, при этом обеспечивается достаточная изоляция, чтобы выдерживать высокие напряжения, которые могут достигать сотен вольт или, возможно, даже больше.
Твердотельные реле бывают разных форм, но те, которые используются для переключения переменного тока, могут использовать симистор.
Использование симисторов
При использовании симисторов следует обратить внимание на ряд моментов. Хотя эти полупроводниковые устройства работают очень хорошо, чтобы получить от них максимальную производительность, необходимо понять несколько советов по использованию симисторов.
Было обнаружено, что из-за их внутренней конструкции и небольших различий между двумя половинами эти электронные компоненты не срабатывают симметрично.Это приводит к генерации гармоник: чем менее симметрично срабатывает симистор, тем выше уровень создаваемых гармоник. Обычно нежелательно иметь высокие уровни гармоник в энергосистеме, и в результате симисторы не подходят для систем большой мощности. Вместо этого для этих систем можно использовать два тиристора, так как их срабатывание легче контролировать.
Чтобы помочь в преодолении проблемы несимметричного срабатывания симистора и возникающих в результате гармоник, другое полупроводниковое устройство, известное как диак (диодный переключатель переменного тока), часто подключается последовательно с затвором симистора.Включение этого полупроводникового устройства помогает сделать переключение более равномерным для обеих половин цикла и тем самым создать более эффективный электронный переключатель.
Это происходит из-за того, что характеристика переключения диакритического сигнала намного лучше, чем у симистора. Поскольку диак предотвращает протекание тока затвора до тех пор, пока напряжение срабатывания триггера не достигнет определенного значения в любом направлении, это делает точку срабатывания симистора более равномерной в обоих направлениях.
Внутренняя схема симисторного регулятора освещенности
Примеры схем симистора
Есть много способов использования симисторов.Два приведенных ниже примера дают представление о том, что можно сделать с этими полупроводниковыми устройствами.
- Простая схема электронного переключателя симистора: Симистор может функционировать как электронный переключатель — он может активировать пусковой импульс переключателя малой мощности для включения симистора для управления гораздо более высокими уровнями мощности, которые могут быть возможны с простой переключатель.
Схема простого симисторного переключателя - Схема регулируемой мощности симистора или диммера: Одна из самых популярных схем симистора изменяет фазу на входе симистора для управления мощностью, которая может рассеиваться в нагрузке.
Базовая схема симистора, использующая фазу входного сигнала для управления рассеиваемой мощностью в нагрузке
Можно использовать гораздо больше схем симистора. Устройство очень универсально и может использоваться в различных схемах, обычно для обеспечения различных форм переключения переменного тока.
Примечание по схемам и конструкции симистора:
Цепи симистора
могут переключать обе половины на переменную форму волны с помощью одного устройства, что делает их очень привлекательными для использования во многих коммутационных схемах переменного тока малой и средней мощности.
Подробнее о Triac Circuits & Design
Характеристики симистора
Симисторы
имеют много характеристик, которые очень похожи на характеристики тиристоров, хотя, очевидно, они предназначены для работы симистора на обеих половинах цикла и должны интерпретироваться как таковые.
Однако, поскольку их работа очень похожа, они также являются базовыми типами спецификаций. Такие параметры, как ток срабатывания затвора, повторяющееся пиковое напряжение в закрытом состоянии и т.п., необходимы при проектировании схемы симистора, обеспечивая достаточный запас для надежной работы схемы.
Симисторы
— идеальные устройства для использования во многих приложениях переменного тока малой мощности. Симисторные схемы для использования в качестве диммеров и небольших электронных переключателей широко распространены, и их легко и просто реализовать. При использовании симисторов диаки часто включаются в схему, как упоминалось выше, чтобы помочь снизить уровень генерируемых гармоник.
Другие электронные компоненты:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
Транзистор
Фототранзистор
Полевой транзистор
Типы памяти
Тиристор
Разъемы
Разъемы RF
Клапаны / трубки
Аккумуляторы
Переключатели
Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .
Разница между тиристором и транзистором (со сравнительной таблицей)
Тиристор — это полупроводниковое устройство, которое обладает высокими номинальными значениями напряжения и тока, а также способно работать с большой мощностью. Напротив, транзистор не может обрабатывать большую мощность, эквивалентную той, которую обрабатывает тиристор. Кроме того, ток и напряжение транзисторов также довольно низки. Таким образом, грузоподъемность отличает оба этих устройства.
Хотя тиристор и транзистор являются ключевыми устройствами для коммутационных приложений, тем не менее, из-за различий в характеристиках они имеют свои собственные области применения.
Еще одно различие между тиристором и транзистором, которое проявляется в его конструктивной особенности, состоит в том, что тиристор образован четырьмя слоями материала P-типа и N-типа, расположенными альтернативным образом. С другой стороны, транзистор формируется путем размещения слоя полупроводникового материала P-типа или N-типа между слоями материала N-типа и P-типа соответственно.
Теперь вы, должно быть, получили общее представление о различиях между тиристором , и транзистором . Но на этом различия не заканчиваются; Между вышеупомянутым четырехслойным и трехслойным устройством есть еще много другого различия. Мы обсудим все это с помощью диаграммы сравнения .
Но прежде, чем я займусь сравнительной таблицей, давайте быстро взглянем на дорожную карту этой статьи.
Содержимое: тиристор против транзистора
- Сравнительная таблица
- Определение
- Ключевые отличия
- Заключение
Таблица сравнения
| Параметры | Тиристор | Транзистор |
|---|---|---|
| Определение | Тиристор — это четырехслойное полупроводниковое устройство, которое используется для выпрямления и переключения. | Транзистор — это трехслойное полупроводниковое устройство, которое используется в основном для усиления и переключения. |
| Допустимая мощность | Больше по сравнению с транзистором. | Меньше по сравнению с тиристорами. |
| Номинальные значения тока и напряжения | Номинальные значения высокого тока и напряжения. | Низкий ток и номинальное напряжение |
| Внутренние потери | Меньше по сравнению с транзисторами. | Больше по сравнению с тиристорами. |
| Время включения и выключения | Требуется больше времени на включение и выключение. | На включение и выключение требуется меньше времени. |
| Стоимость | Стоит дорого. | Это дешево и, следовательно, экономично для использования в нескольких приложениях. |
| Вес | Он громоздкий. | Он легкий. |
| Процедура срабатывания | Требуется всего один импульс, чтобы переключить его в состояние проводимости. | Ему необходим постоянный ток, чтобы поддерживать его в проводящем состоянии. |
| Высокочастотное применение | Не подходит. | Подходит |
| Применение с высокой мощностью | Подходит для приложений с высокой мощностью. | Не подходит для применения с высокой мощностью. |
Определение
Транзистор
A Транзистор — это полупроводниковое устройство, состоящее из трех выводов, которые являются эмиттером, базой и коллектором.Его можно использовать как усилитель или переключатель в зависимости от смещения перехода транзистора. Эмиттерный и базовый вывод составляют переход эмиттер-база , в то время как коллектор и базовый вывод составляют переход коллектор-база.
Вывод эмиттера сильно легирован и, следовательно, состоит из большого количества носителей заряда. Эти носители текут к коллектору через базовую область, и благодаря этому ток течет в транзисторе. Транзистор работает в трех областях: активная область, область насыщения и область отсечки .
Характеристики активной области транзисторов используются для усиления слабого сигнала, в то время как характеристики области насыщения и отсечки транзисторов используются в коммутационных приложениях.
Тиристор
Тиристор состоит из четырех слоев полупроводникового материала. Он состоит из трех выводов: катод , анод и вывод затвора . Вывод затвора тиристора используется в качестве управляющего вывода.Тиристор переключается в состояние ВКЛ. путем подачи начального тока на транзистор, после чего он остается в состоянии ВКЛ.
Это похоже на два транзистора PNP и NPN, соединенных вместе через клемму база-коллектор. Коллектор PNP подключен к базе NPN, и, таким образом, транзистор NPN переключится в состояние ON, а коллектор NPN подключен к базе транзистора PNP. Таким образом, оба транзистора будут оставаться включенными при первоначальном запуске, подаваемом на транзистор PNP.
Ключевые различия между тиристором и транзистором
- Номинальное напряжение и ток: Важнейшим свойством, которое создает существенное различие между тиристором и транзистором, являются номинальные значения напряжения и тока. Номинальные значения напряжения и тока тиристора высоки из-за его конструкции и конструкции, в то время как номинальное напряжение и ток транзистора низкие по сравнению с тиристором.
- Допустимая мощность: Допустимая мощность тиристора и транзистора отличается друг от друга.Тиристоры обладают большей мощностью, чем транзисторы. Номинальная мощность тиристоров всегда составляет кВт (киловатт) и , тогда как мощность транзистора всегда составляет Вт (ватт).
- Конструкция: Тиристор и транзистор имеют разную конструкцию. Тиристор образован четырьмя слоями полупроводникового материала, в котором материал P-типа и материал N-типа соединены альтернативным способом, в то время как транзистор образован путем соединения трех слоев полупроводников.
- Вывод: Тиристор и транзистор имеют по три вывода, но три вывода транзисторов — это эмиттер, база и коллектор, а три вывода тиристоров — это катод, анод и вывод затвора. Тиристор состоит из управляющего терминала, то есть терминала затвора, в то время как транзисторы не требуют никакого управляющего терминала.
- Внутренние потери: Тиристоры обладают меньшими внутренними потерями по сравнению с транзисторами. Внутренние потери в устройстве снижают его эффективность.Таким образом, тиристоры считаются намного более эффективными, чем транзисторы, в случае применения с большой мощностью.
- Размер схемы: Размеры тиристорной и транзисторной схемы также отличаются друг от друга. Схема тиристора более громоздка, чем схема транзистора. Таким образом, если вам нужна небольшая схема для высокочастотного применения, вам необходимо использовать силовые транзисторы, потому что силовые транзисторы малы по размеру.
- Стоимость схемы: Силовые транзисторы небольшие и дешевые.Таким образом, схемы, в которых используется силовой транзистор, будут дешевле, чем схемы, использующие тиристоры.
- Требование схемы коммутации: Схема коммутации не требуется в случае транзистора, в то время как она требуется в случае тиристора, что делает тиристорную схему громоздкой.
- Время включения и выключения : Транзистор можно выключить немедленно, но тиристор нельзя выключить мгновенно. Таким образом, тиристоры обладают большим временем выключения, что не подходит для высокочастотных приложений.Более того, транзистор может включаться быстрее, чем тиристор. Поэтому транзисторы предпочтительнее тиристоров для высокочастотного переключения.
- High Power Application: Тиристоры из-за своей высокой допустимой мощности считаются лучшими для приложений высокой мощности. Напротив, транзистор используется для приложений с низким энергопотреблением.
- Запуск: Запуск, необходимый для тиристора, представляет собой одиночный импульс, и после подачи питания он остается в состоянии проводимости.Напротив, транзисторам требуется постоянная подача тока, чтобы поддерживать их в состоянии проводимости.
Заключение
Тиристор и транзистор, оба являются переключающими устройствами, но тиристор не подходит для высокочастотного применения, а транзистор не подходит для применения с высокой мощностью. В высокочастотном применении мы должны использовать транзистор из-за его небольшого времени включения , и выключения. Но в приложениях большой мощности следует использовать тиристоры из-за их высокой пропускной способности по току.
Что делать, если вы будете использовать тиристор для высокочастотного переключателя? Это приведет к снижению эффективности полученной схемы. Таким образом, мы можем использовать устройства в соответствующем приложении только тогда, когда мы знакомы с различиями между ними.
.








Газовый котел
При ремонте газовых котлов необходимо выполнять правила техники безопасности
Блок автоматики защищает от перегрева воды в теплообменнике

Робот в архиве библиотеки
Очки н-н-нада?
Китайская вежливость
Малиновая камера
Получаем доступ вопреки настройкам
Находим камеры через Google
Ищем камеры в Shodan
Ищем камеры в Censys
Ищем камеры в ZoomEye
RTFM!
Узнаем модель камеры и настраиваем ее
admin/admin, откройся!
Вливайся, милок!
Добавим яркости!
Управление камерой
Логинимся как оператор и добавляем новые учетки
Смотрим запись из бэкапа
Настраиваем детектор движения камеры
Девушка, живущая в сети
Webcam 7 показывает видео без авторизации
Переключаем камеры смартфона
Помоги обновить прошивку уязвимой камеры
































































































Высокие технологии и научные достижения всё больше входят в повседневную жизнь людей, и некоторые страны уделяют их развитию повышенное внимание. В нашем рейтинге собрано 10 стран, где лучше всего внедряются научные разработки.










