Какво представлява тиристорът и как работи?

По принцип тиристорите също са комутационни устройства, подобни на транзисторите. Както вече обсъждахме, транзисторите са малкият електронен компонент, който промени света, днес можем да ги намерим във всяко електронно устройство като телевизори, мобилни телефони, лаптопи, калкулатори, слушалки и т.н. Те са адаптивни и гъвкави, но това не означава, че те могат да се използват във всяко приложение, ние можем да ги използваме като усилващо и превключващо устройство, но те не могат да се справят с по-висок ток, също така транзисторът изисква непрекъснат превключващ ток. И така, за всички тези проблеми и за преодоляване на тези проблеми използваме тиристори.

Като цяло SCR и тиристорът се използват взаимозаменяемо, но SCR е вид тиристор. Тиристорът включва много видове превключватели, някои от тях са SCR (Silicon Controlled Rectifier), GTO (Gate Turn OFF) и IGBT (Isolated Gate Controlled Bipolar Transistor) и др. Но SCR е най-широко използваното устройство, така че думата тиристор се превръща в синоним на SCR. Просто, SCR е вид тиристор .

SCR или тиристорът е четирислойно полупроводниково превключващо устройство с три съединения. Той има три терминала анод, катод и порта. Тиристорът също е еднопосочно устройство като диод, което означава, че тече ток само в една посока. Състои се от три PN кръстовища последователно, тъй като е от четири слоя. Порталният терминал, използван за задействане на SCR, като осигурява малко напрежение на този терминал, който също наричаме метод за задействане на порта, за да включите SCR.

По какво се различава тиристорът от MOSFET?

Тиристорът и MOSFET са електрически ключове и са най-често използвани. Основната разлика между двамата е, че MOSFET превключвателите са устройство, контролирано по напрежение и могат да превключват само постоянен ток, докато тиристорните превключватели са устройство, управлявано по ток и могат да превключват както постоянен, така и променлив ток.

Има още някои разлики между тиристора и MOSFET са дадени по-долу в таблицата:

Имот	Тиристор	MOSFET
Термално бягане	Да	Не
Температурна чувствителност	по-малко	Високо
Тип	Устройство за високо напрежение с високо напрежение	Устройство за високо напрежение със среден ток
Изключване	Необходима е отделна комутационна верига	Не е задължително
Включване	Необходим е единичен импулс	Не се изисква непрекъснато захранване, освен по време на включване и изключване
Скорост на превключване	ниско	Високо
Резистивен входен импеданс	ниско	Високо
Контролиране	Текущо контролирано устройство	Устройство с контролирано напрежение

По какво се различава тиристорът от транзистора?

Тиристорът и транзисторът са електрически превключватели, но мощността на тиристорите е далеч по-добра от транзистора. Поради наличието на висок рейтинг на тиристор, даден в киловати, докато мощността на транзистора варира във ватове. Тиристорът се приема като двойка затворени двойки транзистори при анализ. Основната разлика между транзистора и тиристора е, че транзисторът се нуждае от непрекъснато превключващо захранване, за да остане включен, но в случай на тиристор трябва да го задействаме само веднъж и той остава включен. За приложения като алармена верига, които трябва да се задействат веднъж и да останат включени завинаги, не може да използва транзистор. Така че, за да преодолеем тези проблеми, използваме тиристор.

Има още някои разлики между тиристора и транзистора, дадени по-долу в таблицата:

Имот	Тиристор	Транзистор
Слой	Четири слоя	Три слоя
Терминали	Анод, Катод и Порта	Излъчвател, колектор и база
Работа над напрежение и ток	По-висок	По-ниско от тиристора
Включване	Просто се изисква импулс на порта, за да се включи	Необходимо непрекъснато подаване на управляващия ток
Вътрешна загуба на мощност	По-нисък от транзистора	по-висок

VI Характеристики на тиристора или SCR

Основната схема за получаване на характеристики на тиристор VI е дадена по-долу, анодът и катодът на тиристора са свързани към основното захранване чрез товара. Затворът и катодът на тиристора се захранват от източник Es, използван за осигуряване на ток на затвора от порта към катода.

Според характерната диаграма има три основни режима на SCR: режим на обратно блокиране, режим на блокиране напред и режим на проводимост напред.

Режим на обратно блокиране:

В този режим катодът е положителен по отношение на анода с отворен ключ S. Кръстовището J1 и J3 са обърнати пристрастно и J2 е пристрастно напред. Когато обратното напрежение, приложено през тиристора (трябва да е по-малко от V _BR), устройството предлага висок импеданс в обратна посока. Следователно, тиристорът се третира като отворен превключвател в режим на обратно блокиране. V _BR е напрежението на обратния пробив, където възниква лавина, ако напрежението надвишава V _BR, може да причини повреда на тиристора.

Режим на блокиране напред:

Когато анодът е положителен по отношение на катода, с отворен ключ. Казва се, че тиристорът е пристрастен напред, кръстовището J1 и J3 е пристрастно напред, а J2 е обърнато, както можете да видите на фигура В този режим тече малък ток, наречен ток на утечка напред, тъй като токът на утечка напред е малък и не е достатъчен за задействане на SCR. Следователно SCR се третира като отворен превключвател дори в режим на блокиране напред.

Режим на дирижиране напред:

Тъй като напрежението напред се увеличава, когато веригата на затвора остава отворена, на кръстовището J2 възниква лавина и SCR влиза в режим на проводимост. Можем да включим SCR по всяко време, като подадем положителен импулс на портата между портата и катода или чрез напрежение на прекъсване напред през анода и катода на тиристора.

Методи за задействане на SCR или тиристор

Има много методи за задействане на SCR като:

• Задействане на напрежение напред
• Задействане на порта
• dv / dt задействане
• Задействане на температурата
• Задействане на светлината

Задействане на напрежение напред:

Чрез прилагане на напрежение напред между анода и катода, с поддържане на веригата на затвора отворена, кръстовището J2 е обърнато обратно. В резултат на това се образува слой на изчерпване през J2. Тъй като напрежението напред се увеличава, настъпва етап, когато изчерпващият слой изчезва и се казва, че J2 има авария на лавина. Следователно, тиристорът идва в състояние на проводимост. Напрежението, при което възниква лавината, се нарича напрежение на прекъсване V _BO.

Задействане на порта:

Това е един от най-често срещаните, надеждни и ефективни начини за включване на тиристора или SCR. При задействането на портата, за да се включи SCR, се подава положително напрежение между портата и катода, което поражда тока на затвора и зарядът се инжектира във вътрешния P слой и се получава прекъсване напред. Тъй като по-високият ток на портата ще намали напрежението на прекъсване напред.

Както е показано на фигурата, има три кръстовища в SCR,. Чрез използване на метод за задействане на затвора, тъй като импулсът на затвора прилага прехода J2, преходът J1 и J2 се пристрастява напред или SCR идва в състояние на проводимост. Следователно, той позволява на тока да тече през анода към катода.

Според модела с два транзистора, когато анодът е положителен по отношение на катода. Токът няма да тече през анода към катода, докато щифтът на затвора не се задейства. Когато токът тече в щифта на портата, той включва долния транзистор. Тъй като поведението на долния транзистор, той включва горния транзистор. Това е един вид вътрешна положителна обратна връзка, така че чрез осигуряване на импулс на порта за един път, тиристорът е останал в състояние ON. Когато и двата транзистора се включат, токът започва да преминава през анода към катода. Това състояние е известно като провеждане напред и по този начин транзисторът се „затваря“ или остава постоянно ВКЛЮЧЕН. За да изключите SCR, не можете да го изключите само чрез премахване на тока на портата, при това състояние тиристорът става независим от тока на портата. Така че, за изключване трябва да направите изключваща верига.

dv / dt задействане:

В обратен пристрастен кръстовище J2 придобива характеристиката като кондензатор поради наличието на заряд през кръстовището, означава, че кръстовището J2 се държи като капацитет. Ако напрежението напред се подаде внезапно, зареждащ ток през капацитета на съединението Cj води до включване на SCR.

Зарядният ток i _C се определя от;

i _C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (където Va е напрежение напред се появява през кръстовището J2) i _C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt), тъй като капацитетът на кръстовището е почти постоянна, dCj / dt е нула, тогава i _C = Cj dVa / dt

Следователно, ако скоростта на нарастване на напрежението напред dVa / dt е висока, токът на зареждане i _C ще бъде повече. Тук зареждащият ток играе ролята на ток на портата, за да включи SCR, дори сигналът на порта е нула.

Задействане на температурата:

Когато тиристорът е в режим на блокиране напред, по-голямата част от приложеното напрежение се събира над кръстовището J2, това напрежение е свързано с някакъв ток на утечка. Което повишава температурата на кръстовището J2. И така, с повишаването на температурата изчерпващият слой намалява и при някаква висока температура (в рамките на безопасното ограничение), изчерпателният слой се счупва и SCR се превръща в състояние ON.

Задействане на светлината:

За задействане на SCR със светлина се прави вдлъбнатина (или куха) вътрешен p-слой, както е показано на фигурата по-долу. Светлинният лъч с определена дължина на вълната се насочва от оптични влакна за облъчване. Тъй като интензитетът на светлината надвишава до определена стойност, SCR се включва. Този тип SCR се нарича светлинно активиран SCR (LASCR). Понякога тези SCR се задействат, използвайки едновременно източник на светлина и сигнал на порта. Силен ток на портата и по-ниска интензивност на светлината, необходими за включване на SCR.

LASCR или светлинно задействан SCR се използват в HVDC (високо напрежение постоянен ток) система за предаване.