Parimi i funksionimit të qëllimit kryesor të tiristorit. Tiristorët. Pajisja, parimi i funksionimit, karakteristikat e rrymës-tensionit. Parametrat e përgjithshëm të tiristorëve

Ardhja e elementeve gjysmëpërçues me katër shtresa p-n-p-n bëri një zbulim të vërtetë në elektronikën e energjisë. Pajisjet e tilla quhen "tiristorë". Portat e kontrolluara me silikon janë familja më e zakonshme e tiristorëve.

Ky lloj i pajisjeve gjysmëpërçuese ka strukturën e mëposhtme:

Siç mund ta shohim nga diagrami bllok, tiristori ka tre terminale - një katodë, një elektrodë kontrolli dhe një anodë. Anoda dhe katoda janë të lidhura me qarqet e fuqisë, dhe elektroda e kontrollit është e lidhur me sistemin e kontrollit (rrjetet me rrymë të ulët) për hapjen e kontrolluar të tiristorit.

Në diagramet e qarkut, tiristori ka përcaktimin e mëposhtëm:

Karakteristikat e tensionit aktual tregohen më poshtë:

Le të hedhim një vështrim më të afërt në këtë karakteristikë.

Dega karakteristike e kundërt

Në kuadrantin e tretë, karakteristikat e diodave dhe tiristorëve janë të barabarta. Nëse një potencial negativ aplikohet në anodë në lidhje me katodën, atëherë një tension i kundërt aplikohet në J 1 dhe J 3, dhe një tension i drejtpërdrejtë aplikohet në J 2, i cili do të bëjë që një rrymë e kundërt të rrjedhë (është shumë e vogël , zakonisht disa miliamp). Kur ky tension rritet në të ashtuquajturin tension prishjeje, do të ndodhë një rritje orteku në rrymë midis J 1 dhe J 3. Në këtë rast, nëse kjo rrymë nuk është e kufizuar, atëherë prishja e kryqëzimit do të ndodhë me dështimin e mëvonshëm të tiristorit. Në tensione të kundërta që nuk e kalojnë tensionin e prishjes, tiristori do të sillet si një rezistencë me rezistencë të lartë.

Zonë me përçueshmëri të ulët

Në këtë zonë është e kundërta. Potenciali i katodës do të jetë negativ në raport me potencialin e anodës. Prandaj, tensioni i drejtpërdrejtë do të aplikohet në J 1 dhe J 3, dhe tension i kundërt do të aplikohet në J 2. Rezultati do të jetë një rrymë shumë e vogël anode.

Zonë me përçueshmëri të lartë

Nëse voltazhi në seksionin anodë-katodë arrin një vlerë, të ashtuquajturin tension komutues, atëherë do të ndodhë një prishje ortekësh e kryqëzimit J2 dhe tiristori do të transferohet në një gjendje përçueshmëri të lartë. Në këtë rast, U a do të ulet nga disa qindra në 1 - 2 volt. Do të varet nga lloji i tiristorit. Në një zonë me përçueshmëri të lartë, rryma që rrjedh nëpër anodë do të varet nga ngarkesa e elementit të jashtëm, gjë që bën të mundur që në këtë zonë të konsiderohet si një ndërprerës i mbyllur.

Nëse kaloni rrymë përmes elektrodës së kontrollit, voltazhi i ndezjes së tiristorit do të ulet. Varet drejtpërdrejt nga rryma e elektrodës së kontrollit dhe, kur vlera e saj është mjaft e madhe, praktikisht është e barabartë me zero. Kur zgjidhni një tiristor për funksionimin në një qark, ai zgjidhet në atë mënyrë që tensionet e kundërta dhe të përparme të mos kalojnë vlerat e vlerësuara të tensioneve të prishjes dhe kalimit. Nëse këto kushte janë të vështira për t'u përmbushur, ose ka një shpërndarje të madhe në parametrat e elementeve (për shembull, nevojitet një tiristor prej 6300 V dhe vlerat e tij më të afërta janë 1200 V), atëherë ndonjëherë është ndezja e elementeve. të përdorura.

Në kohën e duhur, duke aplikuar një impuls në elektrodën e kontrollit, mund ta transferoni tiristorin nga gjendja e mbyllur në zonën e përçueshmërisë së lartë. Rryma UE, si rregull, duhet të jetë më e lartë se rryma minimale e hapjes dhe është rreth 20-200 mA.

Kur rryma e anodës arrin një vlerë të caktuar në të cilën është e pamundur të fikni tiristorin (rryma e ndërrimit), pulsi i kontrollit mund të hiqet. Tani tiristori mund të kthehet në gjendjen e fikur vetëm duke zvogëluar rrymën nën rrymën mbajtëse ose duke aplikuar një tension të polaritetit të kundërt në të.

Video e funksionimit dhe grafikët e proceseve kalimtare

Modaliteti i mbylljes së kundërt

Oriz. 3. Mënyra e bllokimit të kundërt të tiristorit

Dy faktorë kryesorë kufizojnë regjimin e zbërthimit të kundërt dhe prishjes së përparme:

1. Punksion i zonës së varfëruar.

Në modalitetin e bllokimit të kundërt, një tension aplikohet në anodën e pajisjes, negativ në lidhje me katodën; kryqëzimet J1 dhe J3 janë me anim të kundërt dhe kryqëzimi J2 është i anuar përpara (shih Fig. 3). Në këtë rast, pjesa më e madhe e tensionit të aplikuar bie në një nga nyjet J1 ose J3 (në varësi të shkallës së dopingut të rajoneve të ndryshme). Le të jetë ky tranzicion J1. Në varësi të trashësisë W n1 të shtresës n1, prishja shkaktohet nga shumëzimi i ortekëve (trashësia e rajonit të varfërimit gjatë prishjes është më e vogël se W n1) ose shpimi (shtresa e varfërimit përhapet në të gjithë rajonin n1, dhe kryqëzimet J1 dhe J2 janë të mbyllura).

Mënyra e mbylljes së drejtpërdrejtë

Me bllokim të drejtpërdrejtë, voltazhi në anodë është pozitiv në lidhje me katodën dhe vetëm kryqëzimi J2 ka një anim të kundërt. Kryqëzimet J1 dhe J3 janë të njëanshme përpara. Shumica e tensionit të aplikuar bie në kryqëzimin J2. Nëpërmjet kryqëzimeve J1 dhe J3, transportuesit e pakicës injektohen në rajonet ngjitur me kryqëzimin J2, të cilët zvogëlojnë rezistencën e kryqëzimit J2, rrisin rrymën përmes tij dhe zvogëlojnë rënien e tensionit në të. Me rritjen e tensionit përpara, rryma përmes tiristorit fillimisht rritet ngadalë, gjë që korrespondon me seksionin 0-1 në karakteristikën e tensionit aktual. Në këtë mënyrë, tiristori mund të konsiderohet i kyçur, pasi rezistenca e kryqëzimit J2 është ende shumë e lartë. Ndërsa tensioni nëpër tiristor rritet, përqindja e tensionit në J2 zvogëlohet dhe tensionet në J1 dhe J3 rriten më shpejt, duke bërë që rryma përmes tiristorit të rritet më tej dhe të rritet injektimi i bartësit të pakicës në rajonin e J2. Në një vlerë të caktuar të tensionit (të rendit të dhjetëra ose qindra volt), quhet tension i ndërprerës. V BF(pika 1 në karakteristikën e tensionit aktual), procesi fiton një karakter të ngjashëm me ortek, tiristori kalon në një gjendje me përçueshmëri të lartë (ndizet) dhe në të vendoset një rrymë, e përcaktuar nga tensioni i burimit dhe rezistenca të qarkut të jashtëm.

Modeli me dy tranzistorë

Për të shpjeguar karakteristikat e pajisjes në modalitetin e bllokimit të drejtpërdrejtë, përdoret një model me dy transistorë. Një tiristor mund të konsiderohet si një lidhje e një transistori pnp me një transistor npn, me kolektorin e secilit të lidhur me bazën e tjetrit, siç tregohet në Fig. 4 për tiristorin triod. Kryqëzimi qendror vepron si një grumbullues i vrimave të injektuara nga kryqëzimi J1 dhe elektroneve të injektuara nga kryqëzimi J3. Marrëdhënia midis rrymave emetuese Unë E, koleksionist UNË C dhe bazat Unë B dhe fitimi i rrymës statike α 1 p-n-p tranzistor është paraqitur gjithashtu në Fig. 4, ku I Co është rryma e kundërt e ngopjes së bashkimit kolektor-bazë.

Oriz. 4. Modeli me dy tranzistor i një tiristori triodësh, lidhja e tranzistorëve dhe raporti i rrymës në një transistor pnp.

Marrëdhënie të ngjashme mund të merren për një transistor n-p-n kur drejtimi i rrymave është i kundërt. Nga Fig. 4 rrjedh se rryma kolektore e tranzitorit n-p-n është në të njëjtën kohë rryma bazë e tranzitorit p-n-p. Në mënyrë të ngjashme, rryma e kolektorit të tranzistorit p-n-p dhe rryma e kontrollit Ig rrjedhin në bazën e tranzistorit n-p-n. Si rezultat, kur fitimi total në qarkun e mbyllur tejkalon 1, një proces rigjenerues bëhet i mundur.

Rryma bazë e tranzistorit pnp është Unë B1= (1 - α 1) Unë A - I Co1. Kjo rrymë gjithashtu rrjedh nëpër kolektorin e tranzistorit npn. Rryma e kolektorit të një transistori n-p-n me fitim α 2 është e barabartë me I C2= α 2 Unë K + ICo2.

Duke barazuar Unë B1 Dhe I C2, marrim (1 - α 1) Unë A - I Co1= α 2 Unë K + ICo2. Sepse Unë K = Unë A + Ig, Kjo

Oriz. 5. Diagrami i brezit të energjisë në modalitetin e paragjykimit: gjendja e ekuilibrit, mënyra e bllokimit përpara dhe mënyra e përcjelljes përpara.

Ky ekuacion përshkruan karakteristikat statike të pajisjes në intervalin e tensionit deri në prishje. Pas prishjes, pajisja funksionon si një diodë p-i-n. Vini re se të gjithë termat në numëruesin e anës së djathtë të ekuacionit janë të vegjël, prandaj, ndërsa termi α 1 + α 2< 1, ток Unë A i vogël (Vetë koeficientët α1 dhe α2 varen nga Unë A dhe zakonisht rriten me rritjen e rrymës) Nëse α1 + α2 = 1, atëherë emëruesi i fraksionit shkon në zero dhe ndodh një zbërthim i drejtpërdrejtë (ose tiristori ndizet). Duhet të theksohet se nëse polariteti i tensionit midis anodës dhe katodës është i kundërt, atëherë kryqëzimet J1 dhe J3 do të jenë të njëanshme të kundërt dhe J2 të njëanshme përpara. Në kushte të tilla, prishja nuk ndodh, pasi vetëm kryqëzimi qendror vepron si emetues dhe procesi i rigjenerimit bëhet i pamundur.

Gjerësia e shtresave të varfërimit dhe diagramet e brezit të energjisë në ekuilibër, në mënyrat e bllokimit të drejtpërdrejtë dhe të përcjelljes së drejtpërdrejtë janë paraqitur në Fig. 5. Në ekuilibër, rajoni i varfërimit të çdo tranzicioni dhe potenciali i kontaktit përcaktohen nga profili i shpërndarjes së papastërtive. Kur një tension pozitiv aplikohet në anodë, kryqëzimi J2 priret të jetë i njëanshëm i kundërt, ndërsa kryqëzimet J1 dhe J3 priren të jenë të njëanshëm përpara. Rënia e tensionit midis anodës dhe katodës është e barabartë me shumën algjebrike të rënieve të tensionit nëpër tranzicione: V AK = V 1 + V 2 + V 3. Me rritjen e tensionit, rryma përmes pajisjes rritet dhe, për rrjedhojë, α1 dhe α2 rriten. Për shkak të natyrës rigjeneruese të këtyre proceseve, pajisja përfundimisht do të kalojë në një gjendje të hapur. Pasi tiristori të ndizet, rryma që rrjedh përmes tij duhet të kufizohet nga rezistenca e ngarkesës së jashtme, përndryshe tiristori do të dështojë nëse voltazhi është mjaft i lartë. Në gjendjen e ndezur, kryqëzimi J2 është i njëanshëm në drejtimin përpara (Fig. 5, c), dhe rënia e tensionit V AK = (V 1 - | V 2| + V 3) është afërsisht e barabartë me shumën e tensionit në një kryqëzim të anuar përpara dhe tensionit në transistorin e ngopur.

Mënyra e përcjelljes së drejtpërdrejtë

Kur tiristori është në gjendje të ndezur, të tre kryqëzimet janë të njëanshme përpara. Vrimat janë injektuar nga rajoni p1, dhe elektronet janë injektuar nga rajoni n2, dhe struktura n1-p2-n2 sillet në mënyrë të ngjashme me një tranzistor të ngopur me kontaktin e diodës të hequr në rajonin n1. Prandaj, pajisja në tërësi është e ngjashme me një diodë p-i-n (p + -i-n +) ...

Klasifikimi i tiristorëve

• tiristor diodë (emri shtesë "dinistor") - një tiristor me dy terminale
  • Tiristor diodë, jopërçues i kundërt
  • tiristor diodë, që përçohet në drejtim të kundërt
  • Tiristor simetrik i diodës (emri shtesë "diac")
• tiristor triode (emri shtesë "tiristor") - një tiristor me tre terminale
  • tiristor triod, që nuk përçohet në drejtim të kundërt (emri shtesë "tiristor")
  • tiristor triod, që përçohet në drejtim të kundërt (emri shtesë "tiristor-diodë")
  • tiristor simetrik triod (emri shtesë "triac", emri joformal "triac")
  • tiristor triodësh asimetrik
  • tiristor i ndërrueshëm (emri shtesë "triod i ndërrueshëm tiristor")

Dallimi midis një dinistori dhe një trinistor

Nuk ka dallime thelbësore midis një dinistori dhe një trinistor, megjithatë, nëse hapja e një dinistori ndodh kur arrihet një tension i caktuar midis terminaleve të anodës dhe katodës, në varësi të llojit të një dinistori të caktuar, atëherë në një trinistor tensioni i hapjes mund të zvogëlohet posaçërisht duke aplikuar një impuls aktual të një kohëzgjatjeje dhe madhësie të caktuar në elektrodën e tij të kontrollit me një ndryshim potencial pozitiv midis anodës dhe katodës, dhe modeli i trinistorit ndryshon vetëm në prani të një elektrode kontrolli. SCR-të janë pajisjet më të zakonshme nga familja "tiristor".

Dallimi midis një tiristori triod dhe një tiristori fikur

Kalimi në gjendjen e mbyllur të tiristorëve konvencionale kryhet ose duke reduktuar rrymën përmes tiristorit në vlerën Ih, ose duke ndryshuar polaritetin e tensionit midis katodës dhe anodës.

Tiristorët e ndërrueshëm, ndryshe nga tiristorët konvencionalë, nën ndikimin e rrymës së elektrodës së kontrollit mund të kalojnë nga një gjendje e mbyllur në një gjendje të hapur dhe anasjelltas. Për të mbyllur një tiristor fikur, është e nevojshme të kaloni një rrymë me polaritet të kundërt përmes elektrodës së kontrollit sesa polariteti që shkaktoi hapjen e tij.

Triac

Një triak (tiristor simetrik) është një pajisje gjysmëpërçuese, në strukturën e saj është analoge me lidhjen e pasme të dy tiristorëve. Mund të kalojë rrymë elektrike në të dy drejtimet.

Karakteristikat e tiristorëve

Tiristorët modernë prodhohen për rryma nga 1 mA në 10 kA; për tensione nga disa V në disa kV; shkalla e rritjes së rrymës së përparme në to arrin 10 9 A / s, voltazhi - 10 9 V / s, koha e ndezjes varion nga disa të dhjetat në disa dhjetëra mikrosekonda, koha e fikjes varion nga disa njësi në disa qindra mikrosekonda; Efikasiteti arrin 99%.

Aplikacion

• Ndreqës të kontrolluar
• Konvertuesit (invertorët)
• Rregullatorët e fuqisë (dimmers)

Shiko gjithashtu

• CDI (Ndezja e shkarkimit të kondensatorit)

Shënime

Letërsia

• GOST 15133-77.
• Kublanovsky. Pajisjet Ya. S. Thyristor. - Botimi i 2-të, i rishikuar. dhe shtesë - M.: Radio dhe komunikime, 1987. - 112 f.: ill. - (Mass Radio Library. Numri 1104).

Lidhjet

• Tiristorët: parimi i funksionimit, dizajnet, llojet dhe metodat e përfshirjes
• Kontrolli i tiristorëve dhe triakave nëpërmjet një mikrokontrolluesi ose qarku dixhital
• Pajisjet e konvertuesit në sistemet e furnizimit me energji elektrike
• Rogachev K.D. Tiristorët modernë me ndërprerje të energjisë.
• Analogët e brendshëm të tiristorëve të importuar
• Drejtoritë mbi tiristorët dhe analogët, Zëvendësimi i tiristorëve, zëvendësimi i diodave. Diodat Zener

Gjendja e ngurtë pasive	Rezistencë e ndryshueshme Rezistencë e ndryshueshme Rezistencë prerëse Rezistencë Varistor Kondensator Kondensator i ndryshueshëm Kondensator i ndryshueshëm Kondensator i prerësit Induktor Rezonator kuarci· Siguresa · Siguresa vetë-rivendosëse Transformator
Gjendja e ngurtë aktive	Diodë· LED · Fotodiodë · Lazer gjysmëpërçues · Diodë Schottky· Diodë Zener · Stabilistor · Varicap · Varicon · Ura diodike · Diodë orteku · Diodë tuneli · Diodë Gunn Transistor · Tranzistor bipolar · Tranzistor me efekt në terren · Tranzistor CMOS ·

Terma dhe simbole të ndryshme përdoren shpesh në diagrame dhe dokumentacion teknik, por jo të gjithë elektricistët fillestarë e dinë kuptimin e tyre. Ne propozojmë të diskutojmë se çfarë fuqie janë tiristorët për saldim, parimi i funksionimit të tyre, karakteristikat dhe etiketimi i këtyre pajisjeve.

Çfarë është një tiristor dhe llojet e tyre

Shumë prej tyre kanë parë tiristorë në garlandën "Running Fire"; ky është shembulli më i thjeshtë i pajisjes së përshkruar dhe se si funksionon. Një ndreqës silikoni ose tiristor është shumë i ngjashëm me një transistor. Kjo është një pajisje gjysmëpërçuese me shumë shtresa, materiali kryesor i së cilës është silikoni, më shpesh në një strehë plastike. Për shkak të faktit se parimi i tij i funksionimit është shumë i ngjashëm me një diodë ndreqëse (pajisje ndreqëse AC ose dinistorë), përcaktimi në diagrame është shpesh i njëjtë - ky konsiderohet një analog i një ndreqësi.

Foto – Diagrami i garlandës së zjarrit

Atje jane:

• Tiristorët e fikjes ABB (GTO),
• SEMIKRON standard,
• orteku i fuqishëm i tipit TL-171,
• optoçiftuesit (të themi, moduli TO 142-12.5-600 ose MTOTO 80),
• TS-106-10 simetrike,
• MTT me frekuencë të ulët,
• triac BTA 16-600B ose VT për lavatriçe,
• frekuenca TBC,
• TPS 08 e huaj,
• TYN 208.

Por në të njëjtën kohë, transistorët e tipit IGBT ose IGCT përdoren për pajisjet e tensionit të lartë (furra, vegla makinerish dhe automatizime të tjera industriale).

Foto – Thyristor

Por, ndryshe nga një diodë, e cila është një transistor me dy shtresa (PN) (PNP, NPN), një tiristor përbëhet nga katër shtresa (PNPN) dhe kjo pajisje gjysmëpërçuese përmban tre nyje p-n. Në këtë rast, ndreqësit e diodës bëhen më pak efikas. Kjo demonstrohet mirë nga qarku i kontrollit të tiristorit, si dhe çdo libër referimi i elektricistëve (për shembull, në bibliotekë mund të lexoni falas një libër nga autori Zamyatin).

Një tiristor është një konvertues AC me një drejtim, që do të thotë se përcjell rrymë vetëm në një drejtim, por ndryshe nga një diodë, pajisja mund të funksionojë si një ndërprerës qark i hapur ose si një diodë ndreqëse DC. Me fjalë të tjera, tiristorët gjysmëpërçues mund të funksionojnë vetëm në modalitetin e komutimit dhe nuk mund të përdoren si pajisje përforcuese. Çelësi në tiristor nuk është në gjendje të lëvizë vetë në pozicionin e mbyllur.

Ndreqësi i kontrolluar me silikon është një nga disa pajisje gjysmëpërçuese të fuqisë, së bashku me triakët, diodat AC dhe transistorët e bashkimit, që mund të kalojnë shumë shpejt nga një modalitet në tjetrin. Një tiristor i tillë quhet me shpejtësi të lartë. Sigurisht, klasa e pajisjes luan një rol të madh këtu.

Aplikimi i tiristorit

Qëllimi i tiristorëve mund të jetë shumë i ndryshëm, për shembull, një inverter saldimi i bërë në shtëpi duke përdorur tiristorë, një karikues për një makinë (tiristor në furnizimin me energji elektrike) dhe madje edhe një gjenerator janë shumë të njohura. Për shkak të faktit se pajisja vetë mund të kalojë ngarkesa me frekuencë të ulët dhe me frekuencë të lartë, mund të përdoret gjithashtu për një transformator për makinat e saldimit (ura e tyre përdor pikërisht këto pjesë). Për të kontrolluar funksionimin e pjesës në këtë rast, nevojitet një rregullator i tensionit në tiristor.

Foto - duke përdorur Thyristor në vend të LATR

Mos harroni për tiristorin e ndezjes për motoçikletat.

Përshkrimi i dizajnit dhe parimi i funksionimit

Tiristori përbëhet nga tre pjesë: "Anodë", "Katodë" dhe "Hyrje", të përbërë nga tre kryqëzime p-n që mund të kalojnë midis pozicioneve "ON" dhe "OFF" me shpejtësi shumë të lartë. Por në të njëjtën kohë, ai gjithashtu mund të kalojë nga pozicioni "ON" për kohëzgjatje të ndryshme, d.m.th., për disa gjysmë cikle, në mënyrë që të japë një sasi të caktuar energjie në ngarkesë. Funksionimi i një tiristori mund të shpjegohet më mirë duke supozuar se ai do të përbëhet nga dy transistorë të lidhur me njëri-tjetrin, si një palë çelsash rigjeneruese plotësuese.

Mikroqarqet më të thjeshta demonstrojnë dy transistorë, të cilët kombinohen në atë mënyrë që rryma e kolektorit, pas komandës "Start", derdhet në kanalet e transistorit NPN TR 2 direkt në tranzitorin PNP TR 1. Në këtë kohë, rryma nga TR 1 derdhet në kanale në bazat e TR 2. Këta dy transistorë të ndërlidhur janë të rregulluar në mënyrë që emituesi bazë të marrë rrymë nga kolektori-emiteri i tranzistorit tjetër. Kjo kërkon vendosje paralele.

Foto – Thyristor KU221IM

Pavarësisht nga të gjitha masat e sigurisë, tiristori mund të lëvizë në mënyrë të pavullnetshme nga një pozicion në tjetrin. Kjo ndodh për shkak të një kërcimi të mprehtë të rrymës, ndryshimeve të temperaturës dhe faktorëve të tjerë të ndryshëm. Prandaj, para se të blini një tiristor KU202N, T122 25, T 160, T 10 10, duhet jo vetëm ta kontrolloni atë me një testues (unazë), por edhe të njiheni me parametrat e funksionimit.

Karakteristikat tipike të tensionit të rrymës së tiristorit

Për të filluar diskutimin e kësaj teme komplekse, shikoni diagramin e karakteristikave të tensionit aktual të një tiristori:

Foto - karakteristikat e karakteristikës së tensionit të rrymës së tiristorit

1. Segmenti ndërmjet 0 dhe (Vо,IL) korrespondon plotësisht me kyçjen direkte të pajisjes;
2. Në seksionin Vvo, tiristori është në pozicionin "ON";
3. Segmenti ndërmjet zonave (Vvo, IL) dhe (Vн,In) është pozicioni i kalimit në gjendjen e ndezur të tiristorit. Pikërisht në këtë zonë ndodh i ashtuquajturi efekt dinistor;
4. Nga ana tjetër, pikat (Vн,In) tregojnë në grafik hapjen e drejtpërdrejtë të pajisjes;
5. Pikat 0 dhe Vbr janë seksioni ku tiristori është i fikur;
6. Kjo pasohet nga segmenti Vbr - tregon mënyrën e prishjes së kundërt.

Natyrisht, komponentët moderne të radios me frekuencë të lartë në një qark mund të ndikojnë në karakteristikat e tensionit aktual në një mënyrë të parëndësishme (ftohës, rezistorë, reletë). Gjithashtu, fototiristorët simetrik, diodat zener SMD, optotiristorët, triodat, optoçiftuesit, optoelektronikët dhe modulet e tjera mund të kenë karakteristika të ndryshme të tensionit aktual.

Foto - karakteristikë e tensionit aktual të një tiristori

Përveç kësaj, ne tërheqim vëmendjen tuaj për faktin se në këtë rast, mbrojtja e pajisjes kryhet në hyrjen e ngarkesës.

Kontrolli i tiristorit

Para se të blini një pajisje, duhet të dini se si të testoni një tiristor me një multimetër. Pajisja matëse mund të lidhet vetëm me një të ashtuquajtur testues. Diagrami me të cilin mund të montohet një pajisje e tillë është paraqitur më poshtë:

Foto - testues i tiristorit

Sipas përshkrimit, është e nevojshme të aplikoni një tension pozitiv në anodë, dhe një tension negativ në katodë. Është shumë e rëndësishme të përdorni një vlerë që përputhet me rezolucionin e tiristorit. Vizatimi tregon rezistorë me një tension nominal prej 9 deri në 12 volt, që do të thotë se voltazhi i testuesit është pak më i lartë se tiristori. Pasi të keni montuar pajisjen, mund të filloni të kontrolloni ndreqësin. Duhet të shtypni butonin që dërgon sinjale pulsi për ta ndezur.

Testimi i tiristorit është shumë i thjeshtë; një buton dërgon shkurtimisht një sinjal hapjeje (pozitiv në lidhje me katodën) në elektrodën e kontrollit. Pas kësaj, nëse dritat e drejtimit në tiristor ndizen, pajisja konsiderohet jofunksionale, por pajisjet e fuqishme jo gjithmonë reagojnë menjëherë pas mbërritjes së ngarkesës.

Foto - qark testues për tiristorët

Përveç kontrollit të pajisjes, rekomandohet gjithashtu përdorimi i kontrollorëve të posaçëm ose një njësie kontrolli për tiristorët dhe triacët OWEN BOOST ose marka të tjera; funksionon afërsisht njësoj si një rregullator i fuqisë në një tiristor. Dallimi kryesor është një gamë më e gjerë e tensioneve.

Video: parimi i funksionimit të një tiristori

Specifikimet

Le të shqyrtojmë parametrat teknikë të tiristorit të serisë KU 202e. Kjo seri paraqet pajisje shtëpiake me fuqi të ulët, përdorimi kryesor i të cilave është i kufizuar në pajisjet shtëpiake: përdoret për funksionimin e furrave elektrike, ngrohësve, etj.

Vizatimi më poshtë tregon majën dhe pjesët kryesore të tiristorit.

Foto – ku 202

1. Cakto tensionin e kundërt në gjendje (maksimumi) 100 V
2. Tension i mbyllur 100 V
3. Pulsi në pozicion të hapur - 30 A
4. Pulsi i përsëritur në pozicionin e hapur 10 A
5. Tensioni mesatar<=1,5 В
6. Tensioni i moszhbllokimit >=0,2 V
7. Vendosni rrymën në pozicion të hapur<=4 мА
8. Rryma e kundërt<=4 мА
9. Rryma zhbllokuese e tipit konstant<=200 мА
10. Vendosni tension konstant<=7 В
11. Ne kohe<=10 мкс
12. Koha e mbylljes<=100 мкс

Pajisja ndizet brenda mikrosekondave. Nëse keni nevojë të zëvendësoni pajisjen e përshkruar, atëherë konsultohuni me një konsulent shitjesh në një dyqan elektrik - ai do të jetë në gjendje të zgjedhë një analog sipas diagramit.

Foto – tiristor Ku202n

Çmimi i një tiristori varet nga marka dhe karakteristikat e tij. Ne rekomandojmë blerjen e pajisjeve shtëpiake - ato janë më të qëndrueshme dhe të përballueshme. Në tregjet spontane mund të blini një konvertues me cilësi të lartë dhe të fuqishëm deri në njëqind rubla.

Krijimi i pajisjeve gjysmëpërçuese për elektronikën e energjisë filloi në vitin 1953, kur u bë e mundur të përftohej silikoni me pastërti të lartë dhe të formoheshin disqe silikoni me përmasa të mëdha. Në vitin 1955, u krijua për herë të parë një pajisje e kontrolluar me gjysmëpërçues, e cila kishte një strukturë me katër shtresa dhe e quajti "tiristor".

Ai u ndez duke aplikuar një impuls në elektrodën e kontrollit në një tension pozitiv midis anodës dhe katodës. Fikja e tiristorit sigurohet duke reduktuar rrymën direkte që rrjedh përmes tij në zero, për të cilën janë zhvilluar shumë qarqe të qarqeve komutuese induktive-kapacitore. Ata jo vetëm që rrisin koston e konvertuesit, por gjithashtu përkeqësojnë peshën dhe dimensionet e tij dhe zvogëlojnë besueshmërinë.

Prandaj, njëkohësisht me krijimin e tiristorit, filloi kërkimi që synonte të siguronte fikjen e tij përmes elektrodës së kontrollit. Problemi kryesor ishte sigurimi i resorbimit të shpejtë të bartësve të ngarkesës në zonat bazë.

Tiristorët e parë të tillë u shfaqën në vitin 1960 në SHBA. Ata quheshin Gate Turn Off (GTO). Në vendin tonë njihen më mirë si tiristorë të kyçshëm ose të ndërrueshëm.

Në mesin e viteve '90, u zhvillua një tiristor i fikjes me një terminal unazor për elektrodën e kontrollit. Ai u quajt Gate Commutated Thyristor (GCT) dhe u bë një zhvillim i mëtejshëm i teknologjisë GTO.

Thyristors GTO

Pajisja

Një tiristor fikur është një pajisje gjysmëpërçuese plotësisht e kontrollueshme e bazuar në një strukturë klasike me katër shtresa. Ndezet dhe fiket duke aplikuar impulse të rrymës pozitive dhe negative në elektrodën e kontrollit. Në Fig. 1 tregon simbolin (a) dhe bllok diagramin (b) të tiristorit të fikur. Ashtu si një tiristor konvencional, ai ka një katodë K, një anodë A dhe një elektrodë kontrolli G. Ndryshimet në strukturat e pajisjeve qëndrojnë në një rregullim të ndryshëm të shtresave horizontale dhe vertikale me përçueshmëri n dhe p.

Dizajni i shtresës katodë n ka pësuar ndryshimin më të madh. Ajo është e ndarë në disa qindra qeliza elementare, të shpërndara në mënyrë të barabartë në zonë dhe të lidhura paralelisht. Ky dizajn është shkaktuar nga dëshira për të siguruar një reduktim uniform të rrymës në të gjithë zonën e strukturës gjysmëpërçuese kur pajisja është e fikur.

Shtresa bazë p, përkundër faktit se është bërë si një njësi e vetme, ka një numër të madh kontaktesh të elektrodës së kontrollit (përafërsisht të barabartë me numrin e qelizave të katodës), gjithashtu të shpërndara në mënyrë të barabartë në zonë dhe të lidhura paralelisht. Shtresa bazë n është bërë në mënyrë të ngjashme me shtresën përkatëse të një tiristori konvencional.

Shtresa e anodës p ka shunts (zona n) që lidhin bazën n me kontaktin e anodës përmes rezistencave të vogla të shpërndara. Shantet e anodës përdoren në tiristorët që nuk kanë aftësi bllokuese të kundërt. Ato janë krijuar për të reduktuar kohën e fikjes së pajisjes duke përmirësuar kushtet për nxjerrjen e ngarkesave nga rajoni bazë n.

Dizajni kryesor i tiristorëve GTO është i llojit tabletë me një vaferë silikoni me katër shtresa të vendosura përmes disqeve të molibdenit që kompensojnë temperaturën midis dy bazave të bakrit me përçueshmëri të rritur termike dhe elektrike. Elektroda e kontrollit, e cila ka një terminal në një strehë qeramike, është në kontakt me vaferën e silikonit. Pajisja mbërthehet nga sipërfaqet e kontaktit midis dy gjysmave të ftohësve, të izoluar nga njëra-tjetra dhe që kanë një dizajn të përcaktuar nga lloji i sistemit të ftohjes.

Parimi i funksionimit

Cikli i tiristorit GTO ka katër faza: ndezje, përcjellje, fikje dhe bllokim.

Në seksionin skematik të strukturës së tiristorit (Fig. 1, b) terminali i poshtëm i strukturës është anoda. Anoda është në kontakt me shtresën p. Pastaj nga poshtë lart ka: shtresa bazë n, shtresa bazë p (që ka një terminal elektrodë kontrolli), shtresa n, e cila është në kontakt të drejtpërdrejtë me terminalin e katodës. Katër shtresa formojnë tre kryqëzime p-n: j1 ndërmjet shtresave p dhe n; j2 midis shtresave n dhe p; j3 midis shtresave p dhe n.

Faza 1- përfshirje. Kalimi i strukturës së tiristorit nga gjendja e bllokimit në gjendjen përcjellëse (ndezja) është e mundur vetëm kur aplikohet një tension i drejtpërdrejtë midis anodës dhe katodës. Tranzicionet j1 dhe j3 zhvendosen në drejtimin përpara dhe nuk ndërhyjnë në kalimin e transportuesve të ngarkesës. I gjithë voltazhi aplikohet në kryqëzimin e mesëm j2, i cili ka një anim të kundërt. Pranë tranzicionit j2, formohet një zonë e varfëruar nga bartësit e ngarkesës, e cila quhet rajoni i ngarkesës hapësinore. Për të ndezur tiristorin GTO, një tension i polaritetit pozitiv U G aplikohet në elektrodën e kontrollit dhe katodën përmes qarkut të kontrollit (terminali "+" në shtresën p). Si rezultat, rryma e kalimit I G rrjedh nëpër qark.

Tiristorët e fikjes kanë kërkesa strikte për pjerrësinë e skajit dIG/dt dhe amplituda e rrymës së kontrollit IGM. Përmes kryqëzimit j3, përveç rrymës së rrjedhjes, fillon të rrjedhë edhe rryma e ndezjes I G. Elektronet që krijojnë këtë rrymë do të injektohen nga shtresa n në shtresën p. Më pas, disa prej tyre do të transferohen nga fusha elektrike e tranzicionit bazë j2 në shtresën n.

Në të njëjtën kohë, kundërinjektimi i vrimave nga shtresa p në shtresën n dhe më pas në shtresën p do të rritet, d.m.th. Do të ketë një rritje të rrymës së krijuar nga transportuesit e tarifave të pakicës.

Rryma totale që kalon nëpër kryqëzimin bazë j2 tejkalon rrymën e ndezjes, hapet tiristori, pas së cilës transportuesit e ngarkesës do të kalojnë lirshëm nëpër të katër rajonet e tij.

Faza 2- gjendje përcjellëse. Në modalitetin e rrjedhës së rrymës së drejtpërdrejtë, nuk ka nevojë për rrymë kontrolli I G nëse rryma në qarkun e anodës tejkalon rrymën mbajtëse. Sidoqoftë, në praktikë, në mënyrë që të gjitha strukturat e tiristorit të fikur të jenë vazhdimisht në gjendje përcjellëse, është ende e nevojshme të ruhet rryma e parashikuar për një regjim të caktuar të temperaturës. Kështu, gjatë gjithë gjendjes së ndezjes dhe përcjelljes, sistemi i kontrollit gjeneron një impuls aktual me polaritet pozitiv.

Në gjendjen përcjellëse, të gjitha zonat e strukturës gjysmëpërçuese sigurojnë lëvizje uniforme të transportuesve të ngarkesës (elektronet nga katoda në anodë, vrimat në drejtim të kundërt). Rryma e anodës rrjedh përmes tranzicionit j1, j2, dhe rryma totale e anodës dhe elektrodës së kontrollit rrjedh nëpër tranzicionin j3.

Faza 3- fike. Për të fikur tiristorin GTO me një polaritet të tensionit konstant U T (shih Fig. 3), një tension me polaritet negativ UGR aplikohet në elektrodën e kontrollit dhe katodën nëpërmjet qarkut të kontrollit. Shkakton një rrymë fikjeje, rrjedha e së cilës çon në resorbimin e bartësve kryesorë të ngarkesës (vrimave) në shtresën bazë p. Me fjalë të tjera, ekziston një rikombinim i vrimave që hynë në shtresën p nga shtresa bazë n, dhe elektroneve që hynë në të njëjtën shtresë përmes elektrodës së kontrollit.

Ndërsa kryqëzimi bazë j2 çlirohet prej tyre, tiristori fillon të fiket. Ky proces karakterizohet nga një rënie e mprehtë e rrymës së përparme I T të tiristorit në një periudhë të shkurtër kohore në një vlerë të vogël I TQT (shih Fig. 2). Menjëherë pasi tranzicioni bazë j2 është bllokuar, tranzicioni j3 fillon të mbyllet, megjithatë, për shkak të energjisë së ruajtur në induktivitetin e qarqeve të kontrollit, ai mbetet në një gjendje paksa të hapur për ca kohë.

Oriz. 2. Grafikët e ndryshimeve në rrymën e anodës (iT) dhe elektrodën e kontrollit (iG)

Pasi të konsumohet e gjithë energjia e ruajtur në induktivitetin e qarkut të kontrollit, kryqëzimi j3 në anën e katodës është fikur plotësisht. Nga kjo pikë e tutje, rryma përmes tiristorit është e barabartë me rrymën e rrjedhjes që rrjedh nga anoda në katodë përmes qarkut të elektrodës së kontrollit.

Procesi i rikombinimit dhe, rrjedhimisht, fikja e tiristorit të fikjes varet kryesisht nga pjerrësia e dIGQ/dt e përparme dhe amplituda I GQ e rrymës së kontrollit të kundërt. Për të siguruar pjerrësinë dhe amplituda e kërkuar e kësaj rryme, duhet të aplikohet një tension UG në elektrodën e kontrollit, i cili nuk duhet të kalojë vlerën e lejuar për kalimin j3.

Faza 4- gjendja e bllokimit Në modalitetin e gjendjes së bllokimit, tensioni i polaritetit negativ U GR nga njësia e kontrollit mbetet i aplikuar në elektrodën e kontrollit dhe katodën. Rryma totale I GR rrjedh nëpër qarkun e kontrollit, i përbërë nga rryma e rrjedhjes së tiristorit dhe rryma e kontrollit të kundërt që kalon përmes kryqëzimit j3. Tranzicioni j3 është i njëanshëm nga ana e kundërt. Kështu, në një tiristor GTO në gjendjen e bllokimit përpara, dy kryqëzime (j2 dhe j3) janë të njëanshme të kundërt dhe formohen dy rajone të ngarkesës hapësinore.

Gjatë gjithë gjendjes së mbylljes dhe bllokimit, sistemi i kontrollit gjeneron një impuls të polaritetit negativ.

Qarqet e sigurisë

Përdorimi i tiristorëve GTO kërkon përdorimin e qarqeve speciale mbrojtëse. Ato rrisin peshën dhe dimensionet, koston e konvertuesit dhe ndonjëherë kërkojnë pajisje shtesë ftohëse, por janë të nevojshme për funksionimin normal të pajisjeve.

Qëllimi i çdo qarku mbrojtës është të kufizojë shkallën e rritjes së njërit prej dy parametrave të energjisë elektrike kur kaloni një pajisje gjysmëpërçuese. Në këtë rast, kondensatorët e qarkut mbrojtës CB (Fig. 3) lidhen paralelisht me pajisjen e mbrojtur T. Ata kufizojnë shpejtësinë e rritjes së tensionit përpara dUT/dt kur tiristori është i fikur.

Aspiratorët LE janë instaluar në seri me pajisjen T. Ato kufizojnë shpejtësinë e rritjes së rrymës së përparme dIT/dt kur tiristori është i ndezur. Vlerat dUT/dt dhe dIT/dt për secilën pajisje janë të standardizuara; ato tregohen në librat e referencës dhe të dhënat e pasaportës për pajisjet.

Oriz. 3. Diagrami i qarkut mbrojtës

Përveç kondensatorëve dhe mbytjeve, elementë shtesë përdoren në qarqet mbrojtëse për të siguruar shkarkimin dhe ngarkimin e elementeve reaktive. Këto përfshijnë: diodën DB, e cila anashkalon rezistencën RB kur tiristori T është i fikur dhe kondensatori CB është i ngarkuar, rezistenca RB, e cila kufizon rrymën e shkarkimit të kondensatorit CB kur tiristori T është i ndezur.

Sistemi I kontrollit

Sistemi i kontrollit (CS) përmban blloqet funksionale të mëposhtme: një qark aktivizues i përbërë nga një qark për gjenerimin e një impulsi zhbllokues dhe një burim sinjali për mbajtjen e tiristorit në gjendje të hapur; qark për gjenerimin e një sinjali mbyllës; qark për mbajtjen e tiristorit në gjendje të mbyllur.

Jo të gjitha llojet e sistemeve të kontrollit kërkojnë të gjitha blloqet e listuara, por çdo sistem kontrolli duhet të përmbajë qarqe për gjenerimin e impulseve të zhbllokimit dhe bllokimit. Në këtë rast, është e nevojshme të sigurohet izolimi galvanik i qarkut të kontrollit dhe qarkut të fuqisë së tiristorit të fikur.

Për të kontrolluar funksionimin e tiristorit të fikur, përdoren dy sisteme kryesore të kontrollit, të cilat ndryshojnë në mënyrën se si i japin një sinjal elektrodës së kontrollit. Në rastin e paraqitur në Fig. 4, sinjalet e gjeneruara nga blloku logjik St i nënshtrohen izolimit galvanik (ndarja e mundshme), pas së cilës ato furnizohen përmes çelësave SE dhe SA në elektrodën e kontrollit të tiristorit të fikur T. Në rastin e dytë, sinjalet fillimisht veproni me çelësat SE (ndezur) dhe SA (fik), të cilët janë nën të njëjtin potencial si njësia e kontrollit, pastaj furnizohen me elektrodën e kontrollit përmes pajisjeve izoluese galvanike UE dhe UA.

Në varësi të vendndodhjes së çelësave SE dhe SA, dallohen skemat e kontrollit me potencial të ulët (NPSU) dhe me potencial të lartë (VPSU, Fig. 4).

Oriz. 4. Opsioni i qarkut të kontrollit

Sistemi i kontrollit NPSU është strukturor më i thjeshtë se VPSU, por aftësitë e tij janë të kufizuara për sa i përket gjenerimit të sinjaleve të kontrollit me kohëzgjatje të gjatë që funksionojnë në mënyrën e rrymës direkte që rrjedh nëpër tiristor, si dhe në sigurimin e pjerrësisë së pulseve të kontrollit. Për të gjeneruar sinjale me kohëzgjatje të gjatë, është e nevojshme të përdoren qarqe më të shtrenjta shtytje-tërheqëse.

Në VPSU, pjerrësia e lartë dhe kohëzgjatja e rritur e sinjalit të kontrollit arrihen më lehtë. Për më tepër, këtu sinjali i kontrollit përdoret plotësisht, ndërsa në NPSU vlera e tij është e kufizuar nga një pajisje ndarëse e mundshme (për shembull, një transformator pulsi).

Një sinjal informacioni - një komandë për t'u ndezur ose fikur - zakonisht furnizohet në qark përmes një konverteri optoelektronik.

Tiristorët GCT

Në mesin e viteve '90, ABB dhe Mitsubishi zhvilluan një lloj të ri të Gate Thyristor Commutated (GCT). Në fakt, GCT është një përmirësim i mëtejshëm i GTO, ose modernizimi i tij. Sidoqoftë, dizajni thelbësisht i ri i elektrodës së kontrollit, si dhe proceset dukshëm të ndryshme që ndodhin kur pajisja fiket, e bëjnë të këshillueshme marrjen në konsideratë të tij.

GCT u krijua për të qenë i lirë nga mangësitë e GTO, kështu që fillimisht ne duhet të adresojmë çështjet që dalin me GTO.

Disavantazhi kryesor i GTO është humbjet e mëdha të energjisë në qarqet mbrojtëse të pajisjes gjatë ndërrimit të saj. Rritja e frekuencës rrit humbjet, kështu që në praktikë tiristorët GTO ndërrohen me një frekuencë jo më shumë se 250-300 Hz. Humbjet kryesore ndodhin në rezistencën RB (shih Fig. 3) kur tiristori T fiket dhe, rrjedhimisht, kondensatori CB shkarkohet.

Kondensatori CB është projektuar për të kufizuar shkallën e rritjes së tensionit përpara du/dt kur pajisja është e fikur. Duke e bërë tiristorin të pandjeshëm ndaj efektit du/dt, ishte e mundur që të braktisej qarku snubber (qarku i formimit të rrugës së komutimit), i cili u zbatua në dizajnin GCT.

Karakteristikat e kontrollit dhe të projektimit

Karakteristika kryesore e tiristorëve GCT, në krahasim me pajisjet GTO, është mbyllja e shpejtë, e cila arrihet si duke ndryshuar parimin e kontrollit ashtu edhe duke përmirësuar dizajnin e pajisjes. Fikja e shpejtë realizohet duke shndërruar strukturën e tiristorit në një strukturë tranzistor kur pajisja është e fikur, gjë që e bën pajisjen të pandjeshme ndaj efektit du/dt.

GCT në fazat ndezëse, përcjellëse dhe bllokuese kontrollohet në të njëjtën mënyrë si GTO. Kur është i fikur, kontrolli GCT ka dy veçori:

• rryma e kontrollit Ig është e barabartë ose tejkalon rrymën e anodës Ia (për tiristorët GTO Ig është 3 - 5 herë më pak);
• elektroda e kontrollit ka një induktivitet të ulët, gjë që bën të mundur arritjen e një shpejtësie të rritjes së rrymës së kontrollit dig/dt prej 3000 A/µs ose më shumë (për tiristorët GTO vlera dig/dt është 30-40 A/µs).

Oriz. 5. Shpërndarja e rrymave në strukturën e tiristorit GCT kur fiket

Në Fig. Figura 5 tregon shpërndarjen e rrymave në strukturën e tiristorit GCT kur pajisja është e fikur. Siç u tha, procesi i ndezjes është i ngjashëm me ndezjen e tiristorëve GTO. Procesi i mbylljes është i ndryshëm. Pas aplikimit të një impulsi kontrolli negativ (-Ig) të barabartë në amplitudë me vlerën e rrymës së anodës (Ia), e gjithë rryma direkte që kalon përmes pajisjes devijohet në sistemin e kontrollit dhe arrin në katodë, duke anashkaluar tranzicionin j3 (midis rajoneve p dhe n). Lidhja j3 është e njëanshme e kundërt dhe transistori katodik npn fiket. Fikja e mëtejshme e GCT është e ngjashme me fikjen e çdo transistori bipolar, i cili nuk kërkon një kufizim të jashtëm të shkallës së rritjes së tensionit përpara du/dt dhe, për rrjedhojë, lejon mungesën e një zinxhiri snubber.

Ndryshimi në modelin GCT është për shkak të faktit se proceset dinamike që ndodhin në pajisje kur fiket vazhdojnë një deri në dy rend të madhësisë më shpejt se në GTO. Pra, nëse koha minimale e fikjes dhe e bllokimit për GTO është 100 μs, për GCT kjo vlerë nuk i kalon 10 μs. Shkalla e rritjes së rrymës së kontrollit kur fik GCT është 3000 A/µs, GTO - nuk kalon 40 A/µs.

Për të siguruar dinamikë të lartë të proceseve të kalimit, dizajni i daljes së elektrodës së kontrollit dhe lidhja e pajisjes me formësuesin e pulsit të sistemit të kontrollit u ndryshuan. Dalja bëhet në një unazë, duke rrethuar pajisjen në një rreth. Unaza kalon nëpër trupin qeramik të tiristorit dhe është në kontakt: brenda me qelizat e elektrodës së kontrollit; jashtë - me një pllakë që lidh elektrodën e kontrollit me formuesin e pulsit.

Tani tiristorët GTO prodhohen nga disa kompani të mëdha në Japoni dhe Evropë: Toshiba, Hitachi, Mitsubishi, ABB, Eupec. Parametrat e pajisjes për tensionin UDRM: 2500 V, 4500 V, 6000 V; sipas rrymës ITGQM (rryma maksimale e përsëritur e mbylljes): 1000 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A, 4000 A, 6000 A.

Tiristorët GCT prodhohen nga Mitsubishi dhe ABB. Pajisjet janë të dizajnuara për tension UDRM deri në 4500 V dhe rrymë ITGQM deri në 4000 A.

Aktualisht, tiristorët GCT dhe GTO prodhohen në ndërmarrjen ruse Elektrovypryamitel OJSC (Saransk). Tiristorët e serive TZ-243, TZ-253, TZ-273, ZTA-173, ZTA-193, ZTF-193 prodhohen (të ngjashme me GCT ) etj. me një diametër të valferës silikoni deri në 125 mm dhe një diapazon tensioni UDRM 1200 - 6000 V dhe rrymë ITGQM 630 - 4000 A.

Paralelisht me tiristorët e fikjes dhe për përdorim në lidhje me ta, SHA Elektrovypryamitel ka zhvilluar dhe vënë në prodhim serik dioda me rikuperim të shpejtë për qarqet amortizuese (snubber) dhe diodat e rrymës së kundërt, si dhe një tranzistor të fuqishëm pulsi për fazat e daljes. të drejtuesit të kontrollit (sistemi i kontrollit).

Tiristorët IGCT

Falë konceptit të kontrollit të rreptë (kontroll i imët i profileve të aliazhit, teknologjisë mesa, rrezatimit të protoneve dhe elektroneve për të krijuar një shpërndarje të veçantë të qendrave të rikombinimit të kontrolluar, teknologjisë së të ashtuquajturit emetues transparent ose të hollë, përdorimi i një shtrese tampon në rajoni bazë n, etj.) Ishte e mundur të arrihet një përmirësim i dukshëm në karakteristikat e GTO kur ishte i fikur. Përparimi tjetër i madh në teknologjinë HD GTO nga këndvështrimi i pajisjes, kontrollit dhe aplikimit ishte ideja e pajisjeve të kontrolluara të bazuara në Thyristor-in e ri të Integruar Gate-Commutated (IGCT). Falë teknologjisë së kontrollit të ngushtë, ndërrimi uniform rrit zonën e sigurt të funksionimit të IGCT në kufijtë e kufizuar nga prishja e ortekëve, d.m.th. ndaj aftësive fizike të silikonit. Nuk kërkohen qarqe mbrojtëse ndaj tejkalimit të du/dt. Kombinuar me performancën e përmirësuar të humbjes së energjisë, aplikacione të reja janë gjetur në rangun e kilohertz. Fuqia e kërkuar për kontroll zvogëlohet me një faktor prej 5 në krahasim me GTO-të standarde, kryesisht për shkak të dizajnit transparent të anodës. Familja e re e pajisjeve IGCT, me dioda monolitike të integruara me fuqi të lartë, është zhvilluar për aplikime në intervalin 0,5 - 6 MV*A. Me aftësitë ekzistuese teknike të lidhjes serike dhe paralele, pajisjet IGCT lejojnë që niveli i fuqisë të rritet në disa qindra megavolt - amper.

Me një njësi kontrolli të integruar, rryma e katodës zvogëlohet përpara se tensioni i anodës të fillojë të rritet. Kjo arrihet për shkak të induktivitetit shumë të ulët të qarkut të elektrodës së kontrollit, i realizuar nëpërmjet lidhjes koaksiale të elektrodës së kontrollit në kombinim me një tabelë kontrolli shumështresore. Si rezultat, u bë e mundur të arrihet një shpejtësi e rrymës së fikjes prej 4 kA/µs. Në tensionin e kontrollit UGK=20 V. kur rryma e katodës bëhet zero, rryma e mbetur e anodës shkon në njësinë e kontrollit, e cila në këtë moment ka rezistencë të ulët. Për shkak të kësaj, konsumi i energjisë i njësisë së kontrollit minimizohet.

Duke punuar me kontrollin "e vështirë", tiristori, kur ndizet, kalon nga gjendja p-n-p-n në modalitetin p-n-p në 1 μs. Fikja ndodh plotësisht në modalitetin e transistorit, duke eliminuar çdo mundësi të një efekti shkas.

Zvogëlimi i trashësisë së pajisjes arrihet duke përdorur një shtresë tampon në anën e anodës. Shtresa buferike e gjysmëpërçuesve të fuqisë përmirëson performancën e elementeve tradicionale duke reduktuar trashësinë e tyre me 30% me të njëjtin tension të avancimit përpara. Avantazhi kryesor i elementeve të hollë janë karakteristikat e përmirësuara teknologjike me humbje të ulëta statike dhe dinamike. Një shtresë e tillë tampon në një pajisje me katër shtresa kërkon heqjen e pantallonave të shkurtra të anodës, por gjithsesi liron në mënyrë efektive elektronet gjatë mbylljes. Pajisja e re IGCT kombinon një shtresë tampon me një emetues anodë transparente. Anoda transparente është një kryqëzim p-n me efikasitet të emetuesit të kontrolluar nga rryma.

Për imunitet dhe kompaktësi maksimale ndaj zhurmës, njësia e kontrollit rrethon IGCT, duke formuar një strukturë të vetme me ftohësin dhe përmban vetëm atë pjesë të qarkut që është e nevojshme për të kontrolluar vetë IGCT. Si rezultat, numri i elementeve të njësisë së kontrollit zvogëlohet, parametrat e shpërndarjes së nxehtësisë, mbingarkesat elektrike dhe termike zvogëlohen. Prandaj, kostoja e njësisë së kontrollit dhe shkalla e dështimit gjithashtu zvogëlohen ndjeshëm. IGCT, me njësinë e tij të integruar të kontrollit, fiksohet lehtësisht në modul dhe lidhet saktësisht me furnizimin me energji dhe burimin e sinjalit të kontrollit nëpërmjet fibrës optike. Duke lëshuar thjesht sustën, një forcë shtrënguese e llogaritur saktësisht zbatohet në IGCT, duke krijuar kontakt elektrik dhe termik, falë një sistemi kontakti shtrëngues të projektuar me kujdes. Kjo siguron lehtësinë maksimale të montimit dhe besueshmërinë maksimale. Kur përdorni IGCT pa një snubber, dioda me rrota të lirë duhet gjithashtu të funksionojë pa një snubber. Këto kërkesa plotësohen nga një diodë me fuqi të lartë në një paketë shtrënguese me karakteristika të përmirësuara, e prodhuar duke përdorur një proces rrezatimi në kombinim me proceset klasike. Aftësia për të siguruar di/dt përcaktohet nga funksionimi i diodës (shih Fig. 6).

Oriz. 6. Diagrami i thjeshtuar i një inverteri trefazor në IGCT

Prodhuesi kryesor i IGCT është ABB Parametrat e tensionit të tiristorit U DRM: 4500 V, 6000 V; ITGQM aktuale: 3000 A, 4000 A.

konkluzioni

Zhvillimi i shpejtë i teknologjisë së tranzistorit të energjisë në fillim të viteve '90 çoi në shfaqjen e një klase të re pajisjesh - transistorët bipolarë të portës së izoluar (IGBT - Transistorët Bipolar të Portës së izoluar). Përparësitë kryesore të IGBT janë frekuenca e lartë e funksionimit, efikasiteti, thjeshtësia dhe kompaktësia e qarqeve të kontrollit (për shkak të rrymës së ulët të kontrollit).

Shfaqja në vitet e fundit e IGBT-ve me tension operativ deri në 4500 V dhe aftësinë për të ndërruar rryma deri në 1800 A ka çuar në zhvendosjen e tiristorëve mbyllës me porta (GTO) në pajisjet me fuqi deri në 1 MW dhe tension deri në 3.5 kV.

Megjithatë, pajisjet e reja IGCT, të afta për të funksionuar në frekuencat e kalimit nga 500 Hz në 2 kHz dhe duke ofruar performancë më të lartë se IGBT, kombinojnë një kombinim optimal të teknologjisë së provuar të tiristorit me humbjet e tij të natyrshme të ulëta dhe teknologjinë e fikjes pa pengesa, shumë efikase. elektroda e kontrollit IGCT është sot zgjidhja ideale për aplikimet elektronike të fuqisë së mesme dhe të lartë.

Karakteristikat e çelsave moderne të fuqisë me ngrohje të dyanshme janë dhënë në tabelë. 1.

Tabela 1. Karakteristikat e çelsave të fuqisë moderne të fuqishme me lavaman të dyanshëm

Lloji i pajisjes	Përparësitë	Të metat	Zonat e përdorimit
Tiristor tradicional (SCR)	Humbjet më të ulëta në gjendje. Kapaciteti më i lartë i mbingarkesës. Besueshmëri e lartë. Lidhet lehtësisht paralelisht dhe në seri.	Nuk mund të mbyllet me forcë përmes elektrodës së kontrollit. Frekuencë e ulët e funksionimit.	makinë DC; furnizime të fuqishme me energji elektrike; saldim; shkrirja dhe ngrohja; kompensues statik; Çelësat AC
GTO	Aftësia e bllokimit të kontrolluar. Kapacitet relativisht i lartë i mbingarkesës. Mundësia e lidhjes serike. Frekuenca operimi deri në 250 Hz në tensione deri në 4 kV.	Humbje të larta në gjendje të ndezur. Humbje shumë të mëdha në sistemin e kontrollit. Sisteme komplekse për kontrollin dhe furnizimin me energji potenciale. Humbje të mëdha ndërrimi.	Makinë elektrike; kompensues statik, fuqia reaktive; sistemet e furnizimit me energji të pandërprerë, ngrohje me induksion
IGCT	Aftësia e bllokimit të kontrolluar. Kapaciteti i mbingarkesës është i njëjtë me GTO. Humbje të ulëta të ndërrimit në gjendje. Frekuenca e funksionimit - deri në njësi, kHz. Njësia e integruar e kontrollit (shofer). Mundësia e lidhjes serike.	Nuk është identifikuar për shkak të mungesës së përvojës operative	Furnizimet e fuqishme të energjisë (nënstacionet inverter dhe ndreqës të linjave të transmetimit DC); makinë elektrike (invertorët e tensionit për konvertuesit e frekuencës dhe disqet elektrike për qëllime të ndryshme)
IGBT	Aftësia e bllokimit të kontrolluar. Frekuenca më e lartë e funksionimit (deri në 10 kHz). Sistem i thjeshtë kontrolli me fuqi të ulët. Shofer i integruar.	Humbje shumë të larta në gjendje të ndezur.	Makinë elektrike (helikopterë); sistemet e furnizimit me energji të pandërprerë; kompensatorë statikë dhe filtra aktivë; furnizimet kryesore me energji elektrike

Për të imagjinuar qartë punën, është e nevojshme të jepet një ide për thelbin e punës së një tiristori.

Një përcjellës i kontrolluar i përbërë nga katër nyje gjysmëpërçuese P-N-P-N. Parimi i tij i funksionimit është i ngjashëm me atë të një diode dhe kryhet kur një rrymë elektrike furnizohet në elektrodën e kontrollit.

Kalimi i rrymës përmes tiristorit është i mundur vetëm nëse potenciali i anodës është më i lartë se potenciali i katodës. Rryma përmes tiristorit ndalon të kalojë kur vlera aktuale bie në pragun e mbylljes. Rryma që rrjedh në elektrodën e kontrollit nuk ndikon në vlerën aktuale në pjesën kryesore të tiristorit dhe, përveç kësaj, nuk ka nevojë për mbështetje të vazhdueshme në gjendjen kryesore të tiristorit; nevojitet vetëm për të hapur tiristorin.

Ekzistojnë disa karakteristika vendimtare të një tiristori

Në një gjendje të hapur, të favorshme për funksionin e mbajtjes së rrymës, tiristori karakterizohet nga treguesit e mëposhtëm:

• Rënia e tensionit, përcaktohet si tensioni i pragut duke përdorur rezistencën e brendshme.
• Vlera maksimale e lejuar aktuale është deri në 5000 A, vlera rms tipike për komponentët më të fuqishëm.

Në gjendjen e kyçur të tiristorit është:

• Tensioni i drejtpërdrejtë maksimal i lejuar (më i lartë se 5000A).
• Në përgjithësi, vlerat e tensionit përpara dhe të kundërt janë të njëjta.
• Koha e fikjes ose koha me një vlerë minimale gjatë së cilës tiristori nuk ndikohet nga vlera pozitive e tensionit të anodës në raport me katodën, përndryshe tiristori do të zhbllokohet spontanisht.
• Karakteristika e rrymës së kontrollit të pjesës kryesore të hapur të tiristorit.

Ka tiristorë të projektuar për të funksionuar në qarqe të krijuara për frekuenca të ulëta dhe për qarqe me frekuenca të larta. Këto janë të ashtuquajturat tiristorë me shpejtësi të lartë; fushëveprimi i tyre i aplikimit është projektuar për disa kilohertz. Tiristorët me shpejtësi të lartë karakterizohen nga përdorimi i tensioneve të pabarabarta përpara dhe mbrapa.

Për të rritur vlerën e tensionit konstant

Oriz. nr 1. Dimensionet e përgjithshme të lidhjes dhe vizatimi i tiristorit. m 1, m 2 – pikat e kontrollit në të cilat matet tensioni i pulsit gjatë gjendjes së hapur. L 1 min - hendeku më i vogël i ajrit (distanca) në ajër midis terminaleve të anodës dhe elektrodës së kontrollit; L 2 min – gjatësia minimale e kalimit të rrymës në distancë rrjedhjet ndërmjet terminaleve.

Llojet e tiristorëve

• – tiristor me diodë, ka dy terminale anodë dhe katodë.
• SCR - një tiristor triod është i pajisur me një elektrodë kontrolli shtesë.
• Një triac është një tiristor simetrik; është një lidhje anti-serike e tiristorëve dhe ka aftësinë të kalojë rrymë në drejtimet e përparme dhe të kundërta.

Oriz. nr 2. Struktura (a) dhe karakteristika e tensionit aktual (karakteristika volt-amper) e tiristorit.

Tiristorët janë projektuar për të funksionuar në qarqe me kufij të frekuencave të ndryshme, në aplikime normale tiristorët mund të lidhen me dioda, të cilat lidhen në mënyrë të pasme, kjo veti përdoret për të rritur tensionin DC që komponenti mund të përballojë në jashtë gjendjes. Për qarqet e avancuara përdoret tiristorGTO (Porta Kthehuni Oee - tiristor që mbyllet), është plotësisht i menaxhueshëm. Bllokimi i tij ndodh nëpërmjet elektrodës së kontrollit. Përdorimi i tiristorëve të këtij lloji ka gjetur aplikim në konvertuesit shumë të fuqishëm, pasi mund të kalojë rryma të larta.

Shkruani komente, shtesa në artikull, mbase kam humbur diçka. Hidhini një sy, do të jem i lumtur nëse gjeni diçka tjetër të dobishme tek unë.