Thyristors zijn wat? Werkingsprincipe en eigenschappen van thyristors

Thyristors zijn krachtige elektronische sleutels,niet volledig beheerd. Vaak zie je in technische boeken nog een naam van dit apparaat - een thyristor met één handeling. Met andere woorden, onder invloed van een besturingssignaal wordt het vertaald in één staat - een geleidende toestand. Als u opgeeft, bevat deze een ketting. Om het uit te schakelen, is het noodzakelijk om speciale condities te creëren die ervoor zorgen dat de voorwaartse stroom in het circuit tot nul daalt.

Beschikt over thyristors

Thyristor-schakelaars voeren elektrische stroom uitalleen in de voorwaartse richting, en in de gesloten toestand is het bestand tegen niet alleen de directe, maar ook de omgekeerde spanning. De structuur van de thyristor bestaat uit vier lagen, er zijn drie conclusies:

1. Anode (aangegeven met de letter A).
2. Kathode (letter C of K).
3. Stuurelektrode (Y of G).

Thyristors hebben een hele familie van volt-amperekenmerken, kunnen ze worden gebruikt om de toestand van het element te beoordelen. Thyristors zijn zeer krachtige elektronische schakelaars, ze kunnen schakelen tussen circuits waarin de spanning 5000 volt kan bereiken en de stroomsterkte is 5000 ampère (de frequentie is niet hoger dan 1000 Hz).

Thyristorwerking in DC-circuits

Een conventionele thyristor wordt ingeschakeld door een stroom te leverenpuls naar de stuuraansluiting. Bovendien zij positief (ten opzichte van de kathode) zijn. De duur van de transiënt lastafhankelijke natuur (inductief, actief), de amplitude en de stijgsnelheid van de stroompuls in de stuurschakeling, de temperatuur van het halfgeleiderkristal en de aangelegde spanning en stroom circuit beschikbare thyristoren. Kenmerken circuit is direct afhankelijk van de aard van het halfgeleiderelement.

In het circuit waarin de thyristor zich bevindt,Het optreden van een hoge mate van spanningsstijging is onaanvaardbaar. Namelijk, de waarde waarbij het element spontaan wordt ingeschakeld (zelfs als er geen signaal in het besturingscircuit is). Maar tegelijkertijd moet het besturingssignaal een zeer hoge helling van de karakteristiek hebben.

Manieren om uit te schakelen

Er zijn twee soorten thyristorswitches te onderscheiden:

1. Natural.
2. Gedwongen.

En nu in meer detail over elke vorm. Natuurlijk treedt op wanneer de thyristor in een wisselstroomcircuit werkt. Bovendien vindt dit schakelen plaats wanneer de stroom tot nul daalt. Maar geforceerd schakelen kan op een groot aantal verschillende manieren worden gedaan. Welke controle van de thyristor u moet kiezen, bepaalt de ontwikkelaar van het schema, maar het is de moeite waard om elk type apart te bespreken.

De meest karakteristieke manier om te forcerenschakelen is de aansluiting van een condensator, die vooraf is opgeladen met een knop (toets). Het LC-circuit is opgenomen in het thyristorregelcircuit. Deze ketting bevat ook de volledig geladen condensor. Tijdens een transiënt treden er stroomfluctuaties op in het belastingscircuit.

Geforceerde schakelingen

Er zijn verschillende andere soorten gedwongenschakelen. Vaak wordt een circuit gebruikt waarin een schakelcondensator met een omgekeerde polariteit wordt gebruikt. Deze condensator kan bijvoorbeeld in de schakeling worden opgenomen met behulp van een of andere hulp-thyristor. Wanneer dit gebeurt, wordt de ontlading naar de hoofd (werkende) thyristor uitgevoerd. Dit zal ertoe leiden dat de condensatorstroom die naar de gelijkstroom van de hoofdthyristor is gericht, de stroom in het circuit tot nul reduceert. Bijgevolg zal de thyristor uitschakelen. Dit gebeurt om de reden dat het thyristorapparaat zijn eigen kenmerken heeft, die alleen daarvoor kenmerkend zijn.

Er zijn ook circuits om aan te sluitenLC-kettingen. Ze worden ontladen (en met trillingen). Helemaal aan het begin stroomt de ontlaadstroom naar de werknemer en na het gelijkmaken van hun waarden wordt de thyristor uitgeschakeld. Nadat de stroom van het oscillerende circuit door de thyristor in de halfgeleiderdiode vloeit. Tegelijkertijd, zolang de stroom vloeit, wordt enige spanning aan de thyristor toegevoerd. Het is even groot als de spanningsval over de diode.

Thyristorwerking in wisselstroomcircuits

Als de thyristor is opgenomen in het AC-circuit, kunt u de volgende bewerkingen uitvoeren:

1. Schakel een elektrisch circuit in of uit met een actief-resistieve of actieve belasting.
2. Wijzig de gemiddelde en effectieve waarde van de stroom die door de belasting passeert, vanwege de mogelijkheid om de tijd van het besturingssignaal te regelen.

De thyristorsleutels hebben één functie -ze geleiden alleen stroom in één richting. Daarom is het, als het nodig is om ze in wisselstroomcircuits te gebruiken, nodig om een ​​tegenparallelle verbinding toe te passen. Effectieve en gemiddelde waarden van de stroom kunnen variëren als gevolg van het feit dat de tijd van het signaal naar de thyristors verschillend is. De kracht van de thyristor moet aan de minimumvereisten voldoen.

Fasebesturingsmethode

Met fase-schakelbesturinggeforceerd type, de belasting wordt aangepast door de hoeken tussen de fasen te veranderen. Kunstmatig schakelen kan worden bewerkstelligd met behulp van speciale circuits, of anders is het nodig om volledig bestuurde (vergrendelbare) thyristors te gebruiken. Op basis hiervan wordt in de regel een oplader op de thyristor geplaatst, waarmee u de stroomsterkte kunt aanpassen afhankelijk van het oplaadniveau van de batterij.

Pulsbreedteregeling

Ze noemen het ook PWM-modulatie. Tijdens het openen van de thyristors wordt een controlesignaal gegeven. Overgangen zijn open en er is enige spanning op de belasting. Tijdens het sluiten (gedurende het gehele overgangsproces) wordt het stuursignaal niet gegeven, daarom geleiden de thyristors geen stroom. Bij het uitvoeren van faseregeling is de stroomkromme niet sinusvormig, de spanningsgolfvorm verandert. Bijgevolg is er ook een verstoring in het werk van consumenten die gevoelig zijn voor hoogfrequente interferentie (incompatibiliteit verschijnt). Een eenvoudig ontwerp heeft een regelaar op de thyristor, waardoor u zonder problemen de vereiste waarde kunt wijzigen. En je hoeft geen massieve LATRY te gebruiken.

Afsluitbare thyristors

Thyristors zijn zeer krachtige elektronische sleutels,gebruikt voor het schakelen van hoge spanningen en stromen. Maar ze hebben een enorm nadeel - het management is onvolledig. En meer in het bijzonder wordt dit gemanifesteerd door het feit dat om de thyristor uit te zetten het noodzakelijk is om condities te creëren waaronder de gelijkstroom naar nul zal dalen.

Het is deze functie die er een aantal oplegtbeperkingen op het gebruik van thyristors, en compliceert ook de daarop gebaseerde regelingen. Om van dit soort gebreken af ​​te komen, werden speciale ontwerpen van thyristors ontwikkeld, die worden vergrendeld door een signaal over één stuurelektrode. Ze worden tweestaps of afsluitbare thyristors genoemd.

Afsluitbaar thyristorontwerp

De vierlagige structuur van pnp-thyristorsheeft zijn eigen kenmerken. Ze maken ze anders dan gewone thyristors. We hebben het nu over de volledige bestuurbaarheid van het element. Volt-ampère-karakteristiek (statisch) in de voorwaartse richting is hetzelfde als die van eenvoudige thyristors. Hier is slechts een gelijkstroom thyristor kan overslaan naar een veel grotere waarde. Maar de functie van het blokkeren van grote tegengestelde spanningen van afsluitbare thyristors is niet verschaft. Daarom is het noodzakelijk om het parallel te verbinden met een halfgeleiderdiode.

Een kenmerkend kenmerk van een afsluitbare thyristor -Dit is een aanzienlijke daling van het directe voltage. Om de verbinding te verbreken, moet een krachtige stroompuls worden toegepast op de bedieningsterminal (negatief, in een verhouding van 1: 5 tot de gelijkstroomwaarde). Maar alleen de duur van de puls moet zo kort mogelijk zijn - 10 ... 100 μs. Afsluitbare thyristors hebben een lagere limietspanning en stroom dan de gebruikelijke. Het verschil is ongeveer 25-30%.

Typen thyristors

Boven werden beschouwd als afsluitbaar, maar er isEr zijn nog steeds vele soorten halfgeleiders-thyristors, die ook het vermelden waard zijn. Bepaalde soorten thyristors worden in verschillende uitvoeringen gebruikt (laders, schakelaars, vermogensregelaars). Ergens is vereist dat de regeling wordt uitgevoerd door een stroom licht toe te voeren, hetgeen betekent dat de optothyristor wordt gebruikt. Zijn eigenaardigheid is dat het regelcircuit een halfgeleiderkristal gebruikt dat gevoelig is voor licht. Thyristor-parameters zijn verschillend, hebben allemaal hun eigen kenmerken, die alleen voor hen kenmerkend zijn. Daarom is het op zijn minst in algemene termen nodig om te representeren welke soorten van deze halfgeleiders er bestaan ​​en waar ze kunnen worden gebruikt. Dus, hier is de volledige lijst en de belangrijkste kenmerken van elk type:

1. Diode-thyristor. Het equivalent van dit element is een thyristor waaraan een halfgeleiderdiode anti-parallel is verbonden.
2. Dinistor (diode thyristor). Het kan volledig geleiden als een bepaald spanningsniveau wordt overschreden.
3. Triac (symmetrische thyristor). Het equivalent hiervan is dat twee thyristors parallel zijn aangesloten.
4. High-speed thyristor van de omvormer wordt gekenmerkt door een hoge schakelsnelheid (5 ... 50 μs).
5. Thyristoren met regeling van een veldeffecttransistor. Vaak kunt u ontwerpen vinden op basis van MOS-transistors.
6. Optische thyristors die worden bestuurd door lichtstromen.

Beveiligingselement

Thyristors zijn apparaten die essentieel zijn voorgelijkstroom- en directe spanningsstijgingen. Voor hen, evenals voor halfgeleiderdioden, is een dergelijk verschijnsel als de stroom van tegengestelde terugwinningsstromen, die zeer snel en scherp naar nul zakt, kenmerkend, waardoor de waarschijnlijkheid van overspanning wordt verergerd. Deze overspanning is een gevolg van het feit dat de stroom in alle elementen van het circuit die inductie hebben (zelfs ultralage inductanties die kenmerkend zijn voor de installatie - draden, printplaten) abrupt stopt. Om de bescherming te implementeren, is het noodzakelijk om een ​​verscheidenheid aan schema's te gebruiken die in dynamische werkingsmodi bescherming bieden tegen hoge spanningen en stromen.

Typisch, de inductieve impedantie van de bronde spanning, die is opgenomen in het circuit van een werkende thyristor, heeft een zodanige waarde dat het meer dan genoeg is om in het schema enige aanvullende inductantie op te nemen. Om deze reden wordt in de praktijk vaak een keten van schakelpadvorming gebruikt, die de snelheid en het niveau van overspanning in de schakeling aanzienlijk vermindert wanneer de thyristor wordt losgekoppeld. Voor dit doel worden vaak holle kettingen gebruikt. Ze worden parallel met de thyristor meegeleverd. Er zijn nogal wat soorten ontwerpwijzigingen van de schakeling van dergelijke schakelingen, alsmede methoden voor hun berekening, parameters voor de werking van thyristors in verschillende modi en omstandigheden. Maar de vormingsketen van het omschakeltraject van de geborgde thyristor zal hetzelfde zijn als die van transistors.