Тиристоры для чайников

Добрый вечер хабр. Поговорим о таком приборе, как тиристор. Тиристор — это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или больше взаимодействующих выпрямляющих перехода. По функциональности их можно соотнести к электронным ключам. Но есть в тиристоре одна особенность, он не может перейти в закрытое состояние в отличие от обычного ключа. Поэтому обычно его можно найти под названием — не полностью управляемый ключ.


На рисунке представлен обычный вид тиристора. Состоит он из четырех чередующихся типов электро-проводимости областей полупроводника и имеет три вывода: анод, катод и управляющего электрод.
Анод — это контакт с внешним p-слоем, катод — с внешним n-слоем.
Освежить память о p-n переходе можно тут.

Классификация


В зависимости от количества выводов можно вывести классификацию тиристоров. По сути все очень просто: тиристор с двумя выводами называется динисторами (соответственно имеет только анод и катод). Тиристор с тремя и четырьмя выводами, называются триодными или тетродными. Также бывают тиристоры и с большим количеством чередующихся полупроводниковых областей. Одним из самых интересных является симметричный тиристор (симистор), который включается при любой полярности напряжения.

Принцип работы



Обычно тиристор представляют в виде двух транзисторов, связанных между собой, каждый из которых работает в активном режиме.

В связи с таким рисунком можно назвать крайние области — эмиттерными, а центральный переход — коллекторным.
Чтобы разобраться как работает тиристор стоит взглянуть на вольт-амперную характеристику.

К аноду тиристора подали небольшое положительное напряжение. Эмиттерные переходы включены в прямом направлении, а коллекторный в обратном. (по сути все напряжение будем на нем). Участок от нуля до единицы на вольт-амперной характеристике будет примерно аналогичен обратной ветви характеристики диода. Этот режим можно назвать — режимом закрытого состояния тиристора.
При увеличении анодного напряжения происходит происходит инжекция основных носителей в области баз, тем самым происходит накопление электронов и дырок, что равносильно разности потенциалов на коллекторном переходе. С увеличением тока через тиристор напряжение на коллекторном переходе начнет уменьшаться. И когда оно уменьшится до определенного значения, наш тиристор перейдет в состояние отрицательного дифференциального сопротивления (на рисунке участок 1-2).
После этого все три перехода сместятся в прямом направлении тем самым переведя тиристор в открытое состояние (на рисунке участок 2-3).
В открытом состоянии тиристор будет находится до тех пор, пока коллекторный переход будет смещен в прямом направлении. Если же ток тиристора уменьшить, то в результате рекомбинации уменьшится количество неравновесных носителей в базовых областях и коллекторный переход окажется смещен в обратном направлении и тиристор перейдет в закрытое состояние.
При обратном включении тиристора вольт-амперная характеристика будет аналогичной как и у двух последовательно включенных диодов. Обратное напряжение будет ограничиваться в этом случае напряжением пробоя.

Общие параметры тиристоров


1. Напряжение включения — это минимальное анодное напряжение, при котором тиристор переходит во включенное состояние.
2. Прямое напряжение — это прямое падение напряжения при максимальном токе анода.
3. Обратное напряжение — это максимально допустимое напряжение на тиристоре в закрытом состоянии.
4. Максимально допустимый прямой ток — это максимальный ток в открытом состоянии.
5. Обратный ток — ток при максимальной обратном напряжении.
6. Максимальный ток управления электрода
7. Время задержки включения/выключения
8. Максимально допустимая рассеиваемая мощность

Заключение


Таким образом, в тиристоре существует положительная обратная связь по току — увеличение тока через один эмиттерный переход приводит к увеличению тока через другой эмиттерный переход.
Тиристор — не полностью управляющий ключ. То есть перейдя в открытое состояние, он остается в нем даже если прекращать подавать сигнал на управляющий переход, если подается ток выше некоторой величины, то есть ток удержания.

Источники:
ru.wikipedia.org
electricalschool.info

Средняя зарплата в IT

110 000 ₽/мес.
Средняя зарплата по всем IT-специализациям на основании 8 355 анкет, за 2-ое пол. 2020 года Узнать свою зарплату
Реклама
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее

Комментарии 33

    +7
    Не хватает примеров и схем применения данной детальки.
      0
      Да наверное, не подумал над этим, когда начинал писать. Но в принципе задача наверное стояла у меня чтобы объяснить принцип работы детальки)
        +4
        Для неспециалистов вы не объяснили, а для спецов статья выглядит как минимум не полной. Её бы раза в три расширить, добавив примеров и разжевать для чего какой электрод и где применяется.
        0
        Применения в электро-чайниках, как минимум.
        +9
        Не рассказали самого главного: зачем нужен управляющий электрод. По вашим словам, тиристор открывается при достижении анодным напряжением уровня VBF. Так работает динистор — пробивается по достижении порога.

        А у тиристора есть еще один способ управления. При подаче напряжения на УЭ (вернее, при прохождении тока между УЭ и катодом) точка 1 на характеристике будет смещаться влево. Таким образом, тиристор откроется при более низком анодном напряжении (скажем, в 10 раз ниже). После открывания напряжение с УЭ можно снять. Характеристика вернется к исходному виду, но тиристор «защелкивается» и остается открытым, пока через анодную цепь течет ток.
          +16
          Эх, тиристоры, симисторы, цветомузыка, журнал «Юный техник» и лампочки, крашеные чернилами для фломастеров…
          image
          Хочу назад в детство.
            +10
            КУ202Н
              0
              У меня валяется несколько КУ208 в таком корпусе:)
              Всегда эстетически радовало.
                0
                А меня всегда удивлял такой корпус…
                Вы радиатор под него представляете?
                  0
                  А что не так с радиатором?
                    0
                    То, что нормальный радиатор представлял из себя кусок ребристого алюминия сложной цилиндрической формы.
                    Плюс, корпус тиристора — анод, соответственно, радиатор находился под потенциалом.

                    В случает же, к примеру филипсовских BT-шек, в TO220, даже если пластина корпуса не изолирована, её легко отделить от радиатора слюдой и втулочкой под крепёжный болт.

                    Я понимаю, что технологически так удобнее размещать кристалл в этом корпусе, на на дворе ж уже не 70-е,
                    можно подумать и об удобстве других людей…
                      +1
                      Это вы еще не видели силовых тиристоров с резьбой под М20 :) А таблеточные вообще зажимаются между двух электродов-радиаторов, один катод, другой анод.
                        0
                        Это ж какие токи? Я думал на сверхбольшие токи используют радиолампы
                        0
                        Ну почему ж не видел? Видел, и крутил даже.
                        Просто у них — другой сегмент, и своя специфика.
                        На тепловозе тиристоры, даже зная, где они, не так просто достать.

                        А ку202 — 208 в железе по параметрам подразумевают всякую относительно лёгкую бытовую электрику.
                +1
                Да, эта схема на каждой школьной дискотеке работала. Совместно с зеркальным шаром из глобуса :)
                +7
                100 амперные тиристоры когда взрываются рядом можно обосраться.

                  +6
                  Когда что-то, рассчитанное на 100 ампер и выше, взрывается то почти всегда можно обосраться.
                    +1
                    Три раза при мне в паре метров в прикрытом шкафу они взрывались. Все аж приседают разом. Шрапнель из осколков пластмассы бабахает в дверцу и потолок. Хардкор.
                      0
                      Когда на гэс тиристорное возбуждение гидроагрегата пробило, там от стойки (металлический шкаф 19" 2 метра) осталось примерно то же, что на фото от тиристора. Некоторые свидетели только в конце машзала остановились.
                        0
                        Повезло, что у шкафа никого не оказалось.
                          0
                          Шеф в 20 метрах стоял, оглох на минуту. Ближе люди были, метрах в 2х от эпицентра, обошлось без жертв, просто повезло наверное (с)
                        0
                        Хорошо шкаф закрыт. А с чего вдруг они взрываются? КЗ?
                          –1
                          ХЗ, тройка по электротехнике была :)
                            +2
                            Скорее всего внепроектное защелкивание,
                            в результате чего длительное время через жертву протекает большой ток,
                            что ведёт к перегреву, что в свою очередь, ведёт к оплавлению кристала.

                            В результате — скачком падает сопротивление, ток подскакивает еще больше,
                            температура подскакивает, остатки кристалла и подводящих контактов испаряются,
                            заодно разбрасывая осколки корпуса.
                      +3
                      Вот очень хорошая статья по симисторам от DiHalt…
                        0
                        А как тиристоры используют при работе на постоянном токе (например, в электротранспорте)?
                        Где применяются динисторы?
                          0
                          На постоянном токе тиристоры не используют (разве что в пороговых схемах, например какой-нибудь слаботочной защиты, где сброс происходит отключением питания)
                          Динисторы широко используются в схемах фазовой регулировки мощностью в паре с симистором. Выступают пороговым элементом, часто заменяются двумя транзисторами (т.к. динистор обычно вещь дефицитная)
                            +1
                            Странно, а что такое тогда ТИСУ, которое используется в троллейбусах и трамваях?
                              0
                              Я не спец в электротранспорте, просто радиолюбитель, но слышал, что там используются какие-то хитрые схемы закрытия. А современные вообще тиристоры не используют.
                                0
                                ТИСУ. Использовалась на единичных опытных вагонах. Довольно широкое распространение получило в СССР. Реализованна на запираемых тиристорах. Такие тиристоры выпускались «ЭлектроВыпрямитель» в городе Саранск. Сейчас не выпускаются из-за плохих характеристик. Так же, для запирания обычных тиристоров применяли схемы с коммутирующим конденсатором. Конденсатор заряжался напряжением, и когда надо было закрыть тиристор — напряжение с конденсатора прикладывалось к тиристору, плюсом к катоду. Ток снижался до нуля и тиристора запирался.
                              0
                              Динистор в каждой энергосберегающей лампочке есть.
                              0
                              Я конечно понимаю, что краткость — сестра таланта, но в этой статье с ней вышел перебор.
                              Очень слабо раскрыта весьма интересная тема.

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                              Самое читаемое