Moduł tyrystorowy wykorzystuje multimetr do rozróżnienia trzech elektrod tyrystora
SilicON Controlled Rectifier, SCR rozwinął się w dużą rodzinę, odkąd pojawił się w latach 50. Czekać. Dzisiaj wszyscy używają jednokierunkowego tyrystora, który ludzie często nazywają zwykłym tyrystorem. Składa się z czterech warstw materiałów półprzewodnikowych, z trzema złączami PN i trzema elektrodami zewnętrznymi: elektroda wyciągnięta z pierwszej warstwy półprzewodnika typu P nazywana jest anodą A. , elektroda wyciągnięta z trzeciej warstwy półprzewodnika typu P to nazywana jest elektrodą kontrolną G, a elektroda wyciągnięta z czwartej warstwy półprzewodnika typu N nazywana jest katodą K. Z symbolu obwodu tyrystora widać, że jest to jednokierunkowe urządzenie przewodzące, takie jak dioda, a kluczem jest że posiada dodatkową elektrodę sterującą G, przez co ma zupełnie inną charakterystykę pracy niż dioda.
Trzy elektrody tyrystora można rozróżnić za pomocą multimetru
Trzy elektrody zwykłych tyrystorów można zmierzyć za pomocą przekładni R × 100 multimetru. Jak wszyscy wiemy, pomiędzy tyrystorami G i K znajduje się złącze pN (Rysunek 2(a)), które jest odpowiednikiem diody, gdzie G jest biegunem dodatnim, a K jest biegunem ujemnym. Dlatego zgodnie z metodą testowania diody znajdź dwa z trzech biegunów. Jeden biegun, zmierz jego rezystancję do przodu i do tyłu, rezystancja jest mała, czarny długopis multimetru jest podłączony do bieguna kontrolnego G, czerwony długopis jest podłączony do katody K, a pozostały to anoda A. Aby przetestować niezależnie od tego, czy tyrystor jest dobry, czy zły, możesz użyć właśnie pokazanego obwodu płytki uczącej (rysunek 3). Gdy podłączony jest zasilacz SB, żarówka jest dobra, jeśli świeci, a zła, jeśli nie świeci.
Jak zidentyfikować trzy bieguny prostownika sterowanego silikonem
Metoda identyfikacji trzech biegunów tyrystora jest bardzo prosta. Zgodnie z zasadą złącza pN, wystarczy użyć multimetru, aby zmierzyć wartość rezystancji między trzema biegunami.
Rezystancja do przodu i do tyłu między anodą a katodą jest większa niż kilkaset tysięcy omów, a rezystancja do przodu i do tyłu między anodą a elektrodą sterującą jest większa niż kilkaset tysięcy omów (między nimi są dwa złącza pN, i kierunek Wręcz przeciwnie, więc dodatnie i ujemne kierunki anody i bieguna kontrolnego nie są połączone).
Pomiędzy elektrodą kontrolną a katodą znajduje się złącze pN, więc jego rezystancja przewodzenia mieści się w zakresie od kilku omów do setek omów, a rezystancja wsteczna jest większa niż rezystancja przewodzenia. Jednak charakterystyka diody bieguna sterującego nie jest idealna. Odwrotny kierunek nie jest całkowicie zablokowany i może przepłynąć stosunkowo duży prąd. Dlatego czasami zmierzona rezystancja zwrotna bieguna kontrolnego jest stosunkowo mała, co nie oznacza, że charakterystyka bieguna kontrolnego nie jest dobra. . Ponadto, podczas pomiaru rezystancji bieguna sterującego w kierunku przewodzenia i wstecz, multimetr należy umieścić w bloku R*10 lub R*1, aby zapobiec odwrotnemu uszkodzeniu bieguna sterującego, gdy napięcie jest zbyt wysokie.
Jeżeli zmierzono, że katoda i anoda elementu zostały zwarte lub anoda i biegun kontrolny są zwarte, lub biegun kontrolny i katoda są zwarte odwrotnie, lub biegun kontrolny i katoda są otwarte, oznacza to, że element jest uszkodzony.
Tyrystor to skrót od krzemowego sterowanego elementu prostowniczego, który jest urządzeniem półprzewodnikowym dużej mocy o czterowarstwowej strukturze trzech złączy pN. W rzeczywistości funkcja tyrystora to nie tylko rektyfikacja, ale może być również używana jako wyłącznik do szybkiego włączania lub wyłączania obwodu, realizacji inwersji prądu stałego na prąd przemienny i zmiany prądu przemiennego o jednej częstotliwości na inną częstotliwość AC itp. SCR, podobnie jak inne urządzenia półprzewodnikowe, mają zalety niewielkich rozmiarów, wysokiej wydajności, dobrej stabilności i niezawodnego działania. Jego pojawienie się przeniosło technologię półprzewodnikową z dziedziny elektryczności słabej do dziedziny elektryczności silnej i stało się komponentem chętnie wykorzystywanym w przemyśle, rolnictwie, transporcie, wojskowych badaniach naukowych oraz komercyjnych i cywilnych urządzeniach elektrycznych.
Budowa i charakterystyka tyrystora
Tyrystor ma trzy elektrody - anodę (A), katodę (C) i bramkę (G). Ma matrycę o czterowarstwowej strukturze złożonej z zachodzących na siebie przewodników typu p i przewodników typu n, aw sumie są trzy złącza pN. Jego schemat budowy i symbole.
Tyrystory bardzo różnią się budową od krzemowych diod prostowniczych z tylko jednym złączem pN. Czterowarstwowa struktura tyrystora i odniesienie bieguna sterującego położyły podwaliny pod jego doskonałe właściwości kontrolne „kontrolowania dużego za pomocą małego”. Podczas korzystania z prostownika sterowanego silikonem, o ile do bieguna sterującego zostanie przyłożony mały prąd lub napięcie, można kontrolować duży prąd lub napięcie anodowe. Obecnie produkowane są elementy tyrystorowe o wydajności prądowej rzędu kilkuset, a nawet tysięcy amperów. Ogólnie rzecz biorąc, tyrystor poniżej 5 amperów nazywany jest tyrystorem małej mocy, a tyrystor powyżej 50 amperów nazywany jest tyrystorem dużej mocy.
Dlaczego tyrystor ma możliwość „kontrolowania dużego za pomocą małego”? Poniżej wykorzystamy Wykres -27, aby krótko przeanalizować zasadę działania tyrystora.
Przede wszystkim widzimy, że pierwsza, druga i trzecia warstwa z katody to tranzystor typu NpN, podczas gdy druga, trzecia i czwarta warstwa tworzą kolejny tranzystor typu pNp. Wśród nich druga i trzecia warstwa są wspólne dla dwóch zachodzących na siebie rur. W ten sposób równoważny schemat obwodu z wykresu -27(C) można narysować do analizy. Kiedy napięcie przewodzenia Ea zostanie przyłożone między anodą i katodą, a dodatni sygnał wyzwalający zostanie wprowadzony między elektrodą kontrolną G a katodą C (odpowiednik emitera bazowego BG1), BG1 wygeneruje prąd bazowy Ib1, poprzez Wzmocniony, BG1 będzie miał prąd kolektora IC1 powiększony 1 razy. Ponieważ kolektor BG1 jest połączony z podstawą BG2, IC1 jest prądem bazowym Ib2 BG2. BG2 wzmacnia prąd kolektora IC2 równy 2 niż Ib2 (Ib1) i wysyła go z powrotem do podstawy BG1 w celu wzmocnienia. Ten cykl jest wzmacniany, aż BG1 i BG2 zostaną całkowicie włączone. W rzeczywistości proces ten jest procesem „wyzwalania w locie”. W przypadku tyrystora sygnał wyzwalający jest dodawany do elektrody sterującej, a tyrystor jest natychmiast włączany. Czas przewodzenia zależy głównie od wydajności tyrystora. Po wyzwoleniu i włączeniu tyrystora, z powodu kołowego sprzężenia zwrotnego, prąd płynący do podstawy BG1 jest nie tylko początkowym Ib1, ale także prądem wzmocnionym przez BG1 i BG2 (1*2*Ib1), który jest znacznie większy niż Ib1, wystarczający do ciągłego włączenia BG1. W tym czasie, nawet jeśli sygnał wyzwalający zniknie, tyrystor pozostaje włączony. Dopiero po odcięciu zasilania Ea lub obniżeniu Ea tak, że prąd kolektora w BG1 i BG2 jest mniejszy niż minimalna wartość dla utrzymania przewodzenia, tyrystor może zostać wyłączony. Oczywiście, jeśli biegunowość Ea zostanie odwrócona, BG1 i BG2 będą w stanie odcięcia z powodu odwróconego napięcia. W tym momencie, nawet jeśli sygnał wyzwalający jest wprowadzany, tyrystor nie może działać. I odwrotnie, Ea jest podłączony do kierunku dodatniego, podczas gdy sygnał wyzwalający jest ujemny, a tyrystora nie można włączyć. Ponadto, jeśli sygnał wyzwalający nie zostanie dodany, a dodatnie napięcie anodowe przekroczy określoną wartość, tyrystor również zostanie włączony, ale jest to już nienormalna sytuacja robocza.
Regulowana charakterystyka tyrystora do sterowania przewodzeniem (duży prąd przepływa przez tyrystor) przez sygnał wyzwalający (mały prąd wyzwalający) jest ważną cechą odróżniającą go od zwykłych krzemowych diod prostowniczych.
Główne zastosowanie tyrystorów w obwodach
Najbardziej podstawowym zastosowaniem zwykłych tyrystorów jest kontrolowane prostowanie. Znany obwód prostowania diody należy do niekontrolowanego obwodu prostowania. Jeśli dioda zostanie zastąpiona tyrystorem, można utworzyć sterowany obwód prostowniczy, falownik, regulację prędkości, wzbudzenie silnika, przełącznik bezdotykowy i automatyczne sterowanie. Teraz rysuję najprostszy jednofazowy, sterowany półfalowo obwód prostowniczy [Rysunek 4(a)]. Podczas dodatniego półcyklu sinusoidalnego napięcia przemiennego U2, jeśli nie ma impulsu wyzwalającego Ug na wejściu do bieguna sterującego VS, VS nadal nie może zostać włączony. Tylko wtedy, gdy U2 jest w dodatnim półokresie, a impuls wyzwalający Ug jest przyłożony do bieguna sterującego, tyrystor jest uruchamiany w celu przewodzenia. Teraz narysuj jego wykres przebiegu [Rysunek 4(c) i (d)], widać, że dopiero gdy nadejdzie impuls wyzwalający Ug, na wyjściu RL obciążenia pojawi się napięcie UL (zacieniona część na wykresie przebiegu) . Jeśli Ug pojawi się wcześniej, tyrystor włączy się wcześniej; jeśli Ug spóźni się, tyrystor włączy się później. Zmieniając czas nadejścia impulsu wyzwalającego Ug na biegun sterujący, można regulować wartość średnią UL napięcia wyjściowego na obciążeniu (obszar zacieniowanej części). W technice elektrotechnicznej półcyklu prądu przemiennego często przyjmuje się jako 180 stopni, co nazywa się kątem elektrycznym. W ten sposób w każdym dodatnim półokresie U2 kąt elektryczny występujący od wartości zerowej do momentu nadejścia impulsu wyzwalającego nazywany jest kątem sterowania; kąt elektryczny, pod którym tyrystor jest włączany w każdym dodatnim półokresie, nazywany jest kątem przewodzenia θ. Oczywiście oba i θ są używane do reprezentowania zakresu włączania lub blokowania tyrystora w połowie cyklu napięcia przewodzenia. Zmieniając kąt sterowania lub kąt przewodzenia θ, zmienia się wartość średnią UL impulsowego napięcia stałego na obciążeniu i realizowane jest sterowane prostowanie.
