Динистор применение: Динистор — применение, принцип работы, структура | Электронщик — БилдоМан

Содержание

Динистор — применение, принцип работы, структура | Электронщик

Динистор – это двунаправленный триггерный неуправляемый диод, аналогичный по устройству тиристору небольшой мощности. В его конструкции отсутствует управляющий электрод. Он обладает низкой величиной напряжения лавинного пробоя, до 30 В. Динистор может считаться важнейшим элементом, предназначенным для переключающих автоматических устройств, для схем генераторов релаксационных колебаний и для преобразования сигналов.

Динисторы производятся для цепей максимального тока до 2 А непрерывного действия и до 10 А для работы в импульсном режиме для напряжений с величинами от 10 до 200 В.

Рис. №1. Диффузионный кремниевый динистор p-n-p-n (диодный тиристор) марки КН102 (2Н102). Устройство применяется в импульсных схемах и выполняет коммутирующие действия. Конструкция выполнена в из металлостекла и имеет гибкие выводы.

Принцип работы динистора

Прямое включение динистора от источника питания приводит к прямому смещению p-n-p-перехода П1 и П3. П2 работает в обратном направлении, соответственно состояние динистора считается закрытым, а падение напряжения приходится на переход П2.

Величина тока определяется током утечки и находится в границах от сотых долей мкрА (участок ОА). При плавном увеличении напряжения, ток будет расти медленно, при достижении напряжением величины переключения близкого к величине пробивного напряжения p-n-перехода П2, то ток его возрастает резким скачком, соответственно напряжение падает.

Положение прибора открытое, его рабочая составляющая переходит в область БВ. Дифференциальное сопротивление устройства в этой области имеет положительное значение и лежит в незначительных границах от 0,001 Ом до нескольких единиц сопротивления (Ом).

Чтобы выключить динистор необходимо уменьшить величину тока до значения тока удержания. В случае приложения к прибору обратного напряжения, переход П2 открывается, переход П1 и П3 закрыты.

Рис. №2. (а) Структура динистора; (б) ВАХ

Область применения динистора

Динистор может использоваться для формирования импульса предназначенного для отпирания тиристора, благодаря своей несложной конструкции и невысокой стоимости динистор считается идеальным элементом для применения в схеме тиристорного регулятора мощности или импульсного генератора
Еще одно распространенное применение динистора – это использование в конструкции высокочастотных преобразователей для работы с электрической сетью 220В для питания ламп накаливания, и люминесцентных ламп в компактном исполнении (КЛЛ) в виде компонента, входящего в устройство «электронного трансформатора» Это так называемый DB3 или симметричный динистор. Для этого динистора характерен разброс пробивного напряжения. Устройство используется для обычного и поверхностного монтажа.

Реверсивно-включаемые мощные динисторы

Широкое распространение получила разновидность динисторов, обладающих реверсивно-импульсными свойствами. Эти приборы позволяют выполнить микросекундную коммутацию в сотни и даже в миллионы ампер.

Реверсивно-импульсные динисторы (РВД) используются в конструкции твердотельного ключа для питания силовых установок, РВД и работают в микросекундном и субмиллисекундном диапазонах. Они коммутируют импульсный ток до 500 кА в схемах генераторов униполярных импульсов в частотном режиме многократного действия.

Рис. №3. Маркировка РВД используемого в моноимпульсном режиме.

Внешний вид ключей собранных на основе РВД

Рис. №4. Конструкция бескорпусного РВД.

Рис.№5. Конструкция РВД в метало-керамическом таблеточном герметичном корпусе.

Число РВД зависит от величины напряжения для рабочего режима коммутатора, если коммутатор рассчитан на напряжение 25 kVdc, то их число – 15 штук. Конструкция коммутатора на основе РВД схожа с конструкцией высоковольтной сборки с последовательно соединенными тиристорами с таблеточным устройством и с охладителем. И прибор, и охладитель выбираются с учетом рабочего режима, который задается пользователем.

Структура кристалла силового РВД

Полупроводниковая структура реверсивного-включаемого динистора включает в свой состав несколько тысяч тиристорных и транзисторных секций, обладающих общим коллектором.

Включение прибора происходит после изменения на короткое время полярности внешнего напряжения и прохождения через транзисторные секции короткого импульсного тока. Происходит инжектирование электронно-дырочной плазмы в n-базу, по плоскости всего коллектора создается тонкий плазменный слой. Насыщающийся реактор L служит для разделения силовой и управляющей части цепи, через доли микросекунды происходит насыщение реактора и к прибору приходит напряжение первичной полярности. Внешнее поле вытягивает дырки из слоя плазмы в p-базу, что приводит к инжекции электронов, происходит независимое от величины площади переключение прибора по всей его поверхности. Именно благодаря этому имеется возможность производить коммутацию больших токов с высокой скоростью нарастания.

Рис. №6. Полупроводниковая структура РВД.

Рис. №7. Типичная осциллограмма коммутации.

Перспектива использования РВД

Современные варианты динисторов изготовленных в доступном в настоящее время диаметре кремния позволяют коммутировать ток величиной до 1 млА. Для элементов в основу, которых положен карбид кремния характерна: высокая насыщенность скорости электронов, напряженность поля лавинного пробоя с высоким значением, утроенное значение теплопроводности.

Их рабочая температура намного выше из-за широкой зоны, вдвое превышающая радиационная стойкость – вот все основные преимущества кремниевых динистров. Эти параметры дают возможность повысить качество характеристик всех силовых электронных устройств, изготовленных на их основе.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала

Динистор — это… Что такое Динистор?

Обозначение на схемах

Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с четырёхслойной структурой р-n-p-n-типа, обладающий в прямом направлении двумя устойчивыми состояниями — состоянием низкой проводимости (тиристор заперт) и состоянием высокой проводимости (тиристор открыт). В обратном направлении тиристор обладает только запирающими свойствами. Т.е тиристор — это управляемый диод. Тиристоры подразделяются на тринисторы, динисторы и симисторы. Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществляется внешним воздействием на прибор: либо воздействие напряжением (током), либо светом (фототиристор). Тиристор имеет нелинейную разрывную вольтамперную характеристику (ВАХ).

Устройство тиристора

Рис. 1. Схемы тиристора: a) Основная четырёхслойная p-n-p-n структура b) Диодный тиристор с) Триодный тиристор.

Основная схема тиристорной структуры представлена на рис. 1. Она представляет собой четырёхполюсный p-n-p-n прибор, содержащий три последовательно соединённых p-n перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою — катодом. В общем случае p-n-p-n прибор может иметь два управляющих электрода (базы), присоединённых к внутренним слоям. Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором (или динистором). Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором (или просто тиристором).

Вольт-амперная характеристика тиристора

Рис. 2. Вольтамперная характеристика тиристора

ВАХ тиристора (с управляющими электродами или без них) приведена на рис 2. Она имеет несколько участков:

Между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание.
В точке 1 происходит включение тиристора.
Между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.
Участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости).
В точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток I_h.
Участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора.
Участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.

По типу нелинейности ВАХ тиристор относят к S-приборам.

Режимы работы тиристора

Режим обратного запирания

Рис. 3. Режим обратного запирания тиристора

Два основных фактора ограничивают режим обратного пробоя и прямого пробоя:

Лавинный пробой.
Прокол обеднённой области.

В режиме обратного запирания к аноду прибора приложено напряжение, отрицательное по отношению к катоду; переходы J1 и J3 смещены в обратном направлении, а переход J2 смещён в прямом (см. рис. 3). В этом случае большая часть приложенного напряжения падает на одном из переходов J1 или J3 (в зависимости от степени легирования различных областей). Пусть это будет переход J1. В зависимости от толщины W

n1 слоя n1 пробой вызывается лавинным умножением (толщина обеднённой области при пробое меньше W_n1) либо проколом (обеднённый слой распространяется на всю область n1, и происходит смыкание переходов J1 и J2).

Режим прямого запирания

Рис. 4. Двухтранзисторная модель триодного тиристора, соединение транзисторов и соотношение токов в p-n-p транзисторе.

При прямом запирании напряжение на аноде положительно по отношению к катоду и обратно смещён только переход J2. Переходы J1 и J3 смещены в прямом направлении. Большая часть приложенного напряжения падает на переходе J2. Через переходы J1 и J3 в области, примыкающие к переходу J2, инжектируются неосновные носители, которые уменьшают сопротивление перехода J2, увеличивают ток через него и уменьшают падение напряжения на нём.

При повышении прямого напряжения ток через тиристор сначала растёт медленно, что соответствует участку 0-1 на ВАХ. В этом режиме тиристор можно считать запертым, так как сопротивление перехода J2 всё ещё очень велико. По мере увеличения напряжения на тиристоре снижается доля напряжения, падающего на J2, и быстрее возрастают напряжения на J1 и J3, что вызывает дальнейшее увеличение тока через тиристор и усиление инжекции неосновных носителей в область J2. При некотором значении напряжения (порядка десятков или сотен вольт), называется напряжением переключения V_BF (точка 1 на ВАХ), процесс приобретает лавинообразный характер, тиристор переходит в состояние с высокой проводимостью (включается), и в нём устанавливается ток, определяемый напряжением источника и сопротивлением внешней цепи.

Двухтранзисторная модель

Для объяснения характеристик прибора в режиме прямого запирания используем двухтранзисторную модель. Тиристор можно рассматривать как соединение p-n-p транзистора с n-p-n транзистором, причём коллектор каждого из них соединён с базой другого, как показано на рис.

4 для триодного тиристора. Центральный переход действует как коллектор дырок, инжектируемых переходом J1, и электронов, инжектируемых переходом J3. Взаимосвязь между токами эмиттера I_E, коллектора I_C и базы I_B и статическим коэффициентом усиления по току α₁ p-n-p транзистора также приведена на рис. 4, где I_Со— обратный ток насыщения перехода коллектор-база.

Аналогичные соотношения можно получить для n-p-n транзистора при изменении направления токов на противоположное. Из рис. 4 следует, что коллекторный ток n-p-n транзистора является одновременно базовым током p-n-p транзистора. Аналогично коллекторный ток p-n-p транзистора и управляющий ток

I_g втекают в базу n-p-n транзистора. В результате, когда общий коэффициент усиления в замкнутой петле превысит 1, оказывается возможным регенеративный процесс.

Ток базы p-n-p транзистора равен I_B1 = (1 — α₁)I_A — I_Co1. Этот ток также протекает через коллектор n-p-n транзистора. Ток коллектора n-p-n транзистора с коэффициентом усиления α₂ равен I_C2 = α₂I_K + I_Co2.

Приравняв I_B1

и I_C2, получим (1 — α₁)I_A — I_Co1 = α₂I_K + I_Co2. Так как I_K = I_A + I_g, то

Рис. 5. Энергетическая зонная диаграмма в режиме прямого смещения: состояние рановесия, режим прямого запирания и режим прямой проводимости.

Это уравнение описывает статическую характеристику прибора в диапазоне напряжений вплоть до пробоя. После пробоя прибор работает как p-i-n-диод. Отметим, что все слагаемые в числителе правой части уравнения малы, следовательно, пока член α₁ + α₂ < 1, ток I_A мал. (Коэффициенты α1 и α2 сами зависят от

I_A и обычно растут с увеличением тока) Если α1 + α2 = 1, то знаменатель дроби обращается в нуль и происходит прямой пробой (или включение тиристора).

Следует отметить, что если полярность напряжения между анодом и катодом сменить на обратную, то переходы J1 и J3 будут смещены в обратном направлении, а J2 — в прямом. При таких условиях пробой не происходит, так как в качестве эмиттера работает только центральный переход и регенеративный процесс становится невозможным.

Ширина обеднённых слоёв и энергетические зонные диаграммы в равновесии, в режимах прямого запирания и прямой проводимости показаны на рис. 5. В равновесии обеднённая область каждого перехода и контактный потенциал определяются профилем распределения примесей. Когда к аноду приложено положительное напряжение, переход J2 стремится сместиться в обратном направлении, а переходы J1 и J3 — в прямом. Падение напряжения между анодом и катодом равно алгебраической сумме падений напряжения на переходах:

V_AK = V₁ + V₂ + V₃. По мере повышения напряжения возрастает ток через прибор и, следовательно, увеличиваются α1 и α2.

Благодаря регенеративному характеру этих процессов прибор в конце концов перейдёт в открытое состояние. После включения тиристора протекающий через него ток должен быть ограничен внешним сопротивлением нагрузки, в противном случае при достаточно высоком напряжении тиристор выйдет из строя. Во включенном состоянии переход J2 смещён в прямом направлении (рис. 5, в), и падение напряжения _{V_AK} = (_V₁ — |V₂| + _V₃) приблизительно равно сумме напряжения на одном прямосмещенном переходе и напряжения на насыщенном, транзисторе.

Режим прямой проводимости

Когда тиристор находится во включенном состоянии, все три перехода смещены в прямом направлении. Дырки инжектируются из области p1, а электроны — из области n2, и структура n1-p2-n2 ведёт себя аналогично насыщенному транзистору с удалённым диодным контактом к области n1. Следовательно, прибор в целом аналогичен p-i-n (p

+-i-n⁺)-диоду…

Отличие динистора от тринистора

Принципиальных различий между динистором и тринистором нет, однако если включение динистора происходит при повышении напряжения между анодом и катодом, то в тринисторе для этого используют подачу импульса тока определённой длительности и величины на управляющий электрод при положительной разности потенциалов между анодом и катодом. Тринисторы являются наиболее распространёнными приборами из «тиристорного» семейства.

Выключение тиристоров производят либо снижением тока через тиристор до значения I_h, либо изменением полярности напряжения между катодом и анодом. В настоящее время разработан целый класс запираемых тиристоров, которые переходят в закрытое состояние после подачи на управляющий электрод напряжения отрицательной полярности.

Характеристики тиристоров

Современные тиристоры изготовляют на токи от 1 мА до 10 кА напряжения от нескольких В до нескольких кВ; скорость нарастания в них прямого тока достигает 10⁹ А/сек, напряжения — 10⁹ В/сек, время включения составляет величины от нескольких десятых долей до нескольких десятков мкс, время выключения — от нескольких единиц до нескольких сотен мкс; кпд достигает 99 %.

Применение

Ссылки

См. также

Как выглядят стеклянные импортные динисторы. Динистор

Динисторы – это разновидность полупроводниковых приборов, точнее – неуправляемых тиристоров. В своей структуре он содержит три p — n перехода и имеет четырёхслойную структуру.

Его можно сравнить с механическим ключом, то есть, прибор может переключаться между двумя состояниями – открытое и закрытое. В первом случае электрическое сопротивление стремится к очень низким величинам, во втором же, наоборот – может достигать десятков и сотен Мом. Переход между состояниями происходит скачкообразно.

Вконтакте

Динистор DB 3

Данный элемент не получил широкого распространения в радиоэлектронике, но всё равно часто применяется в схемах устройств с автоматическим переключением, преобразователях сигналов и генераторов релаксационных колебаний.

Как работает прибор?

Для пояснения принципа работы динистора db 3 обозначим имеющиеся в нём p — n переходы как П1, П2 и П3 следуя по схеме от анода к катоду.

В случае прямого включения прибора к источнику питания, прямое смещение приходится на переходы П1 и П3, а П2, в свою очередь, начинает работать в обратном направлении. При таком режиме, db 3 считается закрытым. Падение напряжения происходит на П2 переход.

Ток в закрытом состоянии определяется током утечки, который имеет очень маленькие значения (сотые доли МкА). Медленное и плавное увеличение подаваемого напряжения, вплоть до максимального напряжения закрытого состояния (напряжения пробоя), не будет способствовать значительному изменению тока. Но при достижении этого напряжения, ток увеличивается скачком, а напряжение, наоборот – падает.

В таком режиме работы, прибор на схеме приобретает минимальные значения сопротивления (от сотых долей ом до единиц) и начинает считаться открытым. Для того чтобы закрыть прибор, то на нём нужно уменьшить напряжение. В схеме с обратным подключением, переходы П1 и П3 закрыты, П2 открыт.

Динистор db 3. Описание, характеристики и аналоги

Динистор db 3 – одна из популярнейших разновидностей неуправляемых тиристоров. Применяется чаще всего в преобразователях напряжения люминесцентных лам и трансформаторов. Принцип работы данного прибора такой же, как и у всех неуправляемых тиристоров, отличия лишь в параметрах.

Характеристики прибора:

Напряжение открытого динистора – 5В
Максимальный ток открытого динистора – 0.3А
Импульсный ток в открытом состоянии – 2А
Максимальное напряжение закрытого прибора – 32В
Ток в закрытом приборе – 10А

Динистор db 3 может работать при температурах от -40 до 70 градусов Цельси я.

Проверка db 3

Выход из строя такого прибора– редкое событие, но, тем не менее оно всё-таки может случиться. Поэтому проверка динистора db 3 – важный вопрос для радиолюбителей и ремонтников радиоаппаратуры.

К сожалению, из-за технических особенностей данного элемента, проверить его обычным мультиметром не получится . Единственное действие, которое можно реализовать с помощью тестера – это прозвонка. Но подобная проверка не даст нам точных ответов на вопросы о работоспособности элемента.

Однако это совсем не означает, что проверить прибор невозможно или просто тяжело. Для действительно информативной проверки о состоянии этого элемента, нам необходимо собрать простенькую схему, состоящую из резистора, светодиода и самого динистора. Подключаем элементы последовательно в следующем порядке – анод динистора к блоку питания, катод к резистору, резистор к аноду светодиода. В качестве источника питания необходимо использовать регулируемый блок с возможностью поднятия напряжения до 40 вольт.

Процесс проверки по данной схеме заключается в постепенном увеличении напряжения на источнике с целью загорания светодиода . В случае рабочего элемента, светодиод загорится при напряжении пробоя и открытии динистора. Проведя операцию в обратном порядке, то есть уменьшая напряжение, мы должны увидеть, как светодиод погаснет.

Помимо данной схемы, существует способ проверки с помощью осциллографа .

Схема проверки будет состоять из резистора, конденсатора и динистора, включение которого будет параллельным конденсатору. Подключаем питание 70 вольт. Резистор – 100кОм. Схема работает следующим образом – конденсатор заряжается до напряжения пробоя и резко разряжается через db3. После процесс повторяется. На экране осциллографа мы обнаружим релаксационные колебания в виде линий.

Аналоги db 3

Несмотря на редкость выхода прибора из строя, иногда это происходит и необходимо искать замену. В качестве аналогов, на которые можно заменить наш прибор, предлагаются следующие виды динисторов :

HT-32
Отечественный КН102А

Как мы видим, аналогов прибора очень мало, но его можно заменить некоторыми полевыми транзисторами, по особым схемам включения, например, STB120NF10T4.

Сегодня рассмотрим динистор, принцип его работы, обозначение, в каких схемах встречается и для чего он нужен. Динистор относиться по своему составу к полупроводникам, точнее к тиристорам, и имеет в своем составе целых три p-n перехода. У него нет управляющего электрода, и его применение в электронике, довольно скудно.

Принцип работы динистора

Попробую разъяснить принцип работы динистора, доступным языком. Начнем с того, при прямом включении динистора в цепь, он начнёт пропускать ток, только когда напряжение на нем, вырастит до необходимой величины, несколько десятков вольт. В отличие от диода, он открывается от нескольких долей вольта.

Когда динистор откроется, величина тока в цепи, будет зависеть только от сопротивления самой цепи, ключ сработал. Динистор называется не полностью управляемый ключ, его можно выключить, если снизить ток, проходящий через элемент.

Теперь нам необходимо его закрыть, начинаем снижать напряжение на концах динистора. Соответственно снижается ток, проходящий через прибор. При определенном значении тока, проходящего через элемент, динистор закроется. Ток в цепи мгновенно упадёт до нуля, ключ закрывается.

Все можно понять из графика, кому тяжело и не совсем понятно, подытожим. Динистор открывается при определённом напряжении, а закрывается при некотором значении тока.

Как обозначается динистор на схеме? Практически как диод, только посередине имеет вертикальную черту. Хотя это не единственное его обозначение, все они относятся к классу тиристоров, отсюда и разнообразие.

Где используются динисторы

Используется в основном в регуляторах мощности и импульсных генераторах. Пылесосы, настольные, люминесцентные лампы, в электронных трансформаторах. УШМ, дрели и прочий инструмент.

Среди огромного количества всевозможных полупроводниковых приборов существует динистор.

В радиоэлектронной аппаратуре динистор встречается довольно редко, ходя его можно встретить на печатных платах широко распространённых энергосберегающих ламп , предназначенных для установки в цоколь обычной лампы. В них он используется в цепи запуска. В маломощных лампах его может и не быть.

Также динистор можно обнаружить в электронных пускорегулирующих аппаратах, предназначенных для ламп дневного света.

Динистор относится к довольно большому классу тиристоров .

Условное графическое обозначение динистора на схемах.

Для начала узнаем, как обозначается динистор на принципиальных схемах. Условное графическое обозначение динистора похоже на изображение диода за одним исключением. У динистора есть ещё одна перпендикулярная черта, которая, судя по всему, символизирует базовую область, которая и придаёт динистору его свойства.

Условное графическое обозначение динистора на схемах

Также стоит отметить тот факт, что изображение динистора на схеме может быть и другим. Так, например, изображение симметричного динистора на схеме может быть таким, как показано на рисунке.

Возможное обозначение симметричного динистора на схеме

Как видим, пока ещё нет какого-либо чёткого стандарта в обозначении динистора на схеме. Скорее всего, связано это с тем, что существует огромный класс приборов под названием тиристоры. К тиристорам относится динистор, тринистор (triac), симистор, симметричный динистор. На схемах все они изображаются похожим образом в виде комбинации двух диодов и дополнительных линий, обозначающих либо третий вывод (тринистор) либо базовую область (динистор).

В зарубежных технических описаниях и на схемах, динистор может иметь названия trigger diode , diac (симметричный динистор). Обозначается на принципиальных схемах буквами VD, VS, V и D.

Чем отличается динистор от полупроводникового диода?

Во-первых, стоит отметить, что у динистора три (! ) p-n перехода. Напомним, что у полупроводникового диода p-n переход всего один. Наличие у динистора трёх p-n переходов придаёт динистору ряд особенных свойств.

Принцип работы динистора.

Суть работы динистора заключается в том, что при прямом включении он не пропускает ток до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет определённого значения. Значение этого напряжения имеет определённую величину и не может быть изменено. Это связано с тем, что динистор является неуправляемым тиристором – у него нет третьего, управляющего, вывода.

Известно, что и обычный полупроводниковый диод также имеет напряжение открытия, но оно составляет несколько сотен милливольт (500 милливольт у кремниевых и 150 у германиевых). При прямом включении полупроводникового диода он открывается при приложении к его выводам даже небольшого напряжения.

Чтобы подробно и наглядно разобраться в принципе работы динистора обратимся к его вольт-амперной характеристике (ВАХ ). Вольт-амперная характеристика хороша тем, что позволяет наглядно увидеть то, как работает полупроводниковый прибор.

На рисунке ниже вольт-амперная характеристика (англ. Current-voltage characteristics ) импортного динистора DB3. Отметим, что данный динистор является симметричным и его можно впаивать в схему без соблюдения цоколёвки. Работать он будет в любом случае, вот только напряжение включения (пробоя) может чуть отличаться (до 3 вольт).

Вольт-амперная характеристика симметричного динистора

На ВАХ динистора DB3 наглядно видно, что он симметричный. Обе ветви характеристики, верхняя и нижняя, одинаковы. Это свидетельствует о том, что работа динистора DB3 не зависит от полярности приложенного напряжения.

График имеет три области, каждая из которых показывает режим работы динистора при определённых условиях.

Красный участок на графике показывает закрытое состояние динистора. Ток через него не течёт. При этом напряжение, приложенное к электродам динистора, меньше напряжения включения V BO – Breakover voltage.

Синий участок показывает момент открытия динистора после того, как напряжение на его выводах достигло напряжения включения (V BO или U вкл.). При этом динистор начинает открываться и через него начинает протекать ток. Далее процесс стабилизируется и динистор переходит в следующее состояние.

Зелёный участок показывает открытое состояние динистора. При этом ток, который протекает через динистор ограничен только максимальным током I max , который указывается в описании на конкретный тип динистора. Падение напряжения на открытом динисторе невелико и колеблется в районе 1 – 2 вольт.

Получается, что динистор в своей работе похож на обычный полупроводниковый диод за одним исключением. Если пробивное напряжение или по-другому напряжение открытия для обычного диода составляет значение менее вольта (150 – 500 мВ), то для того, чтобы открыть динистор необходимо подать на его выводы напряжение включения, которое исчисляется десятками вольт. Так для импортного динистора DB3 типовое напряжение включения (V BO) составляет 32 вольта.

Чтобы полностью закрыть динистор, необходимо уменьшить ток через него до значения меньше тока удержания. При этом динистор выключиться – перейдёт в закрытое состояние.

Если динистор несимметричный, то при обратном включении («+» к катоду, а «-» к аноду) он ведёт себя как диод и не пропускает ток до тех пор, пока обратное напряжение не достигнет критического для данного типа динистора и он сгорит. Для симметричных, как уже говорилось, полярность включения в схему не имеет значения. Он в любом случае будет работать.

В радиолюбительских конструкциях динистор может применяться в стробоскопах, переключателях мощной нагрузки, регуляторах мощности и многих других полезных приборах.

Динистор это разновидность полупроводниковых диодов относящихся к классу тиристоров. Динистор состоит из четырех областей различной проводимости и имеет три p-n перехода. В электроники он нашел довольно ограниченное применение, ходя его можно найти в конструкциях энергосберегающих ламп под цоколь E14 и E27, где он применяется в схемах запуска. Кроме того он попадается в пускорегулирующих аппаратах ламп дневного света.

Условное графическое обозначение динистора на схеме немного напоминает полупроводниковый диод за одним отличием. У него есть перпендикулярная черта, которая символизирует базовую область, и придающая динистору его необыкновенные параметры и характеристики.

Но как это ни странно изображение динистора на ряде схем бывает и другим. Допустим, изображение симметричного динистора может быть таким:

Такой разброс в условно-графических обозначениях связан с тем, что существует огромный класс полупроводников тиристоров. К которым относится динистор, тринистор (triac), симистор. На схемах все они похожи в виде сочетания из двух диодов и дополнительных линий. В зарубежных источниках этот подкласс полупроводника получил название trigger diode (триггерный диод), diac. На принципиальных схемах он может обозначаться латинскими символами VD, VS, V и D.

Принцип работы триггерного диода

Основной принцип работы динистора основывается на том, что при прямом включении он не пропустит электрический ток до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет заданной величины.

Обычный диод также имеет такой параметр как напряжение открытия, но для него оно лишь пара сотен милливольт. При прямом включении обычный диод открывается как только к его выводам приложить небольшой уровень напряжения.

Чтобы наглядно понять в принцип работы необходимо посмотреть на вольт-амперную характеристику, она позволяет наглядно рассмотреть, как работает этот полупроводниковый прибор.

Рассмотрим ВАХ самого часто встречающегося симметричного динистора типа DB3. Его можно монтировать в любую схему без соблюдения цоколевки. Работать он будет точно, а вот напряжение включения (пробоя) может немного отличаться, где-то на три вольта

Как мы можем видеть обои ветви характеристики, абсолютно одинаковы. (говорит о том, что он симметричный) Поэтому и работа DB3 не зависит от полярности напряжения на его выводах.

ВАХ имеет три области, показывающие режим работы полупроводника типа DB-3 при определенных факторах.

Голубой участок показывает начальное закрытое состояние. Ток через него не идет. При этом уровень напряжения, приложенный к выводам, ниже уровня напряжения включения V BO – Breakover voltage .
Желтый участок это момент открытия динистора когда напряжение на его контактах достигает уровня напряжения включения (V BO или U вкл .). При этом полупроводник начинает открываться и через него проходит электрический ток. Затем процесс стабилизируется и он переходит в следующее состояние.
Фиолетовый участок ВАХ показывает открытое состояние. При этом ток, протекающий через прибор ограничен только максимальным током I max , который можно найти в справочнике. Падение напряжения на открытом триггерном диоде невелико и составляет около 1 – 2 вольт.

Таким образом из графика четко видно, что динистор в своей работе похож на диод за одним большим «НО». Если его пробивное напряжение обычного диода составляет значение (150 – 500 мВ), то для открытия триггерного диода требуется подать на его выводы напряжение от пары десятки вольт. Так для прибора DB3 напряжение включения составляет 32 вольта.

Для полного закрытия динистора, необходимо снизить уровень тока до значения ниже тока удержания. В случае несимметричного варианта, при обратном включении он не пропускает ток до тех пор, пока обратное напряжение не достигнет критического уровня и он сгорит. В радиолюбительских самоделках динистор может использоваться в стробоскопах, переключателях и регуляторах мощности и многих других устройствах.

Основой конструкции является релаксационный генератор на VS1. Входное напряжение выпрямляется диодом VD1 и поступает через сопротивление R1 на подстроечник R2. С его движка часть напряжения следует на емкость С1, тем самым заряжая ее. Если напряжение на входе не выше нормы, напряжения зарядки емкости нехватит для пробоя, и VS1 закрыт. Если уровень сетевого напряжения увеличивается, заряд на конденсаторе тоже возрастает, и пробивает VS1. С1 разряжается через VS1 головной телефон BF1 и светодиод, тем самым сигнализируя об опасном уровне сетевого напряжения. После этого VS1 закрывается и емкость опять начинает накапливать заряд. Во втором варианте схемы подстроечное сопротивление R2 должно быть мощностью не ниже 1 Вт, а резистор R6 — 0,25 Вт. Регулировка этой схемы заключается к установке подстроечными сопротивлениями R2 и R6 нижнего и верхнего предела отклонения уровня сетевого напряжения.

Здесь используется широко распространенный двунаправленный симметричный динистор DB3. Если FU1 цел, то динистор закорочен диодами VD1 и VD2 во время положительного полупериода сетевого напряжения 220В. Светодиод VD4 и сопротивление R1 шунтируют емкость С1. Светодиод горит. Ток через него определяется номиналом сопротивления R2.

– это двунаправленный триггерный неуправляемый диод, аналогичный по устройству тиристору небольшой мощности. В его конструкции отсутствует управляющий электрод. Он обладает низкой величиной напряжения лавинного пробоя, до 30 В. Динистор может считаться важнейшим элементом, предназначенным для переключающих автоматических устройств, для схем генераторов релаксационных колебаний и для преобразования сигналов.

Рис. №1. Диффузионный кремниевый динистор p — n — p — n (диодный ) марки КН102 (2Н102). Устройство применяется в импульсных схемах и выполняет коммутирующие действия. Конструкция выполнена в из металлостекла и имеет гибкие выводы.

Принцип работы динистора

Рис. №2. (а) Структура динистора; (б) ВАХ

Область применения динистора

Динистор может использоваться для формирования импульса предназначенного для отпирания тиристора, благодаря своей несложной конструкции и невысокой стоимости динистор считается идеальным элементом для применения в схеме тиристорного регулятора мощности или импульсного генератора
Еще одно распространенное применение динистора – это использование в конструкции высокочастотных преобразователей для работы с электрической сетью 220В для питания ламп накаливания, и люминесцентных ламп в компактном исполнении (КЛЛ) в виде компонента, входящего в устройство «электронного трансформатора» Это так называемый DB3 или симметричный динистор. Для этого динистора характерен разброс пробивного напряжения. Устройство используется для обычного и поверхностного монтажа.

Реверсивно-включаемые мощные динисторы

Рис. №3. Маркировка РВД используемого в моноимпульсном режиме.

Внешний вид ключей собранных на основе РВД

Рис. №4. Конструкция бескорпусного РВД.

Рси.№5. Конструкция РВД в метало-керамическом таблеточном герметичном корпусе.

Структура кристалла силового РВД

Полупроводниковая структура реверсивного-включаемого динистора включает в свой состав несколько тысяч тиристорных и транзисторных секций, обладающих общим коллектором.

Рис. №6. Полупроводниковая структура РВД.

Рис. №7. Типичная осциллограмма коммутации.

Перспектива использования РВД

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.

Радио для всех — Динистор

Динистор (Diac) — это устройство, которое имеет два электрода. Он является членом семьи тиристоров . Он главным образом используется при запуске тиристора . Преимущество использования этого устройства состоит в том, что его можно включить или отключить, просто уменьшив уровень напряжения ниже его напряжения лавинного пробоя. Кроме того, он может быть включен или выключен для обеих полярностей напряжений.

динистор

симметричный динистор

На рисунке показан символ diac, который напоминает
соединение двух диодов последовательно.
Также его можно назвать транзистором без базы.

Устройство, состоящее из четырех слоев и двух электродов.

Конструкция почти такая же, как у транзистора. Но есть некоторые моменты, которые отличаются от конструкции транзистора.

1. В динисторе нет базового вывода.

2. Три региона имеют почти такой же уровень легирования.

3. Он дает симметричные характеристики переключения для любой полярности напряжений.

Конструкция

Из рисунка видно, что он имеет два материала p-типа и три материала n-типа. Может быть включен для обеих полярностей напряжений. Когда A ₂ является более положительным по отношению к A _1, то ток не течет через соответствующий N-слой, а течет из P ₂ -N ₂ -P ₁ -N ₁ . Когда A ₁является более положительным A ₂ , ток протекает через P ₁ -N ₂ -P ₂ -N₃ .

Конструкция напоминает диод, соединенный последовательно. Когда приложенное напряжение мало в любой полярности, ток очень мал, который известен как ток утечки из-за дрейфа электронов и дырок в обедненной области. Хотя небольшой ток протекает, но этого недостаточно для создания лавинного пробоя, поэтому устройство остается в непроводящем состоянии. Когда приложенное напряжение в любой полярности превышает напряжение пробоя, ток возрастает, и устройство проводит в соответствии со своими вольт-амперными характеристиками.

ВАХ динистора

Характеристики VI напоминают английскую букву Z. Действует как разомкнутая цепь, когда напряжение меньше его лавинного напряжения пробоя. Когда устройство должно быть отключено, напряжение должно быть уменьшено ниже его лавинного напряжения пробоя.

Применение динистора

Он может использоваться главным образом в схеме запуска. Динистор подключается к затвору симистора. Когда напряжение на затворе уменьшается ниже заданного значения, напряжение на затворе будет равно нулю и, следовательно, симистор будет отключен.

Основные применеия:

1. Его можно использовать в цепи регулятора яркости лампы.

2. Он используется в контуре регулирования нагрева.

3. Он используется в управлении скоростью универсального двигателя.

Он используется с комбинацией триака в серии для запуска. Ворота симистора связаны с выводом диака. Когда прикладываемое напряжение на диаке увеличивается выше лавинного пробоя, то только оно может проводить. Однако, когда напряжение на диака уменьшается ниже лавинного напряжения пробоя, оно будет отключено, и, следовательно, симистор также останется в выключенном состоянии.

Основное преимущество использования этого устройства

1. Он не переключается резко на низкое напряжение при низком уровне тока, как это делают тиристор (SCR) или симистор.

2. Он имеет низкое падение напряжения в состоянии до тех пор, пока его ток не опустится ниже уровня удержания.

3. Падение напряжения уменьшается с увеличением тока.

Как понизить напряжение включения у динистора. Знакомьтесь: динисторы. Схема эквивалента варикапа

Как мы уже выяснили – тиристор, это полупроводниковый прибор, обладающий свойствами электрического вентиля. Тиристор с двумя выводами (А — анод, К — катод) , это динистор. Тиристор с тремя выводами (А – анод, К – катод, Уэ – управляющий электрод) , это тринистор, или в обиходе его называют просто тиристор.

С помощью управляющего электрода (при определенных условиях) можно изменять электрическое состояние тиристора, то есть переводить его из состояния «выключено» в состояние «включено».
Тиристор открывается в случае, если приложенное напряжение между анодом и катодом превысит величину U = Uпр, то есть величину напряжения пробоя тиристора;
Тиристор можно открыть и при напряжении меньше, чем Uпр между анодом и катодом (U В открытом состоянии тиристор может находиться сколько угодно долго, пока на него подано питающее напряжение.
Тиристор можно закрыть:
— если уменьшить напряжение между анодом и катодом до U = 0;
— если снизить анодный ток тиристора до величины, меньше тока удержания Iуд.
— подачей запирающего напряжения на управляющий электрод, (только для запираемых тиристоров).
Тиристор может также находиться в закрытом состоянии сколько угодно долго, до прихода запускающего импульса.
Тиристоры и динисторы работают как в цепях постоянного, так и в цепях переменного тока.

Работа динистора и тиристора в цепях постоянного тока.
Рассмотрим несколько практических примеров.
Первый пример применения динистора, это релаксационный генератор звуковых сигналов.

В качестве динистора используем КН102А-Б.
Работает генератор следующим образом.
При нажатии кнопки Кн, через резисторы R1 и R2 постепенно заряжается конденсатор С (+ батареи – замкнутые контакты кнопки Кн – резисторы – конденсатор С – минус батареи). Параллельно конденсатору подключена цепочка из телефонного капсюля и динистора. Через телефонный капсюль и динистор ток не протекает, так как динистор еще «заперт».
При достижении на конденсаторе напряжения, при котором пробивается динистор, через катушку телефонного капсюля проходит импульс тока разряда конденсатора (С – катушка телефона – динистор — С). Слышен щелчок из телефона, конденсатор разрядился. Далее снова идет заряд конденсатора С и процесс повторяется.
Частота повторения щелчков зависит от емкости конденсатора и величины сопротивления резисторов R1 и R2.
При указанных на схеме номиналах напряжения, резисторов и конденсатора, частоту звукового сигнала с помощью резистора R2 можно менять в пределах 500 – 5000 герц. Телефонный капсюль необходимо использовать с низкоомной катушкой 50 – 100 Ом, не более, например телефонный капсюль ТК-67-Н.
Телефонный капсюль необходимо включать с соблюдением полярности, иначе не будет работать. На капсюле есть обозначение +(плюс) и – (минус).

У этой схемы (рис 1) есть один недостаток. Из-за большого разброса параметров динистора КН102 (большее напряжения пробоя), в некоторых случаях, нужно будет увеличить напряжение источника питания до 35 – 45 вольт, что не всегда возможно и удобно.

Устройство управления, собранное на тиристоре, для включения – выключения нагрузки с помощью одной кнопки показано на рис 2.

Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии тиристор закрыт и лампочка не горит. Нажмем на кнопку Кн в течении 1 – 2 секунды. Контакты кнопки размыкаются, цепь катода тиристора разрывается. В этот момент конденсатор С заряжается от источника питания через резистор R1. Напряжение на конденсаторе достигает величины U источника питания.
Отпускаем кнопку Кн. В этот момент конденсатор разряжается по цепи: резистор R2 – управляющий электрод тиристора – катод — замкнутые контакты кнопки Кн – конденсатор.
В цепи управляющего электрода потечет ток, тиристор «откроется».
Загорается лампочка по цепи: плюс батареи – нагрузка в виде лампочки – тиристор — замкнутые контакты кнопки – минус батареи.
В таком состоянии схема будет находиться сколько угодно долго.
В этом состоянии конденсатор разряжен: резистор R2, переход управляющий электрод – катод тиристора, контакты кнопки Кн.
Для выключения лампочки необходимо кратковременно нажать на кнопку Кн. При этом основная цепь питания лампочки обрывается. Тиристор «закрывается». Когда контакты кнопки замкнутся, тиристор останется в закрытом состоянии, так как на управляющем электроде тиристора Uynp = 0 (конденсатор разряжен).
Мною опробованы и надежно работали в этой схеме различные тиристоры: КУ101, Т122, КУ201, КУ202, КУ208.

Как уже упоминалось, динистор и тиристор имеют свой транзисторный аналог.
Схема аналога тиристора состоит из двух транзисторов и изображена на рис 3.

Транзистор Тр 1 имеет p-n-p проводимость, транзистор Тр 2 имеет n-p-n проводимость. Транзисторы могут быть как германиевые, так и кремниевые.
Аналог тиристора имеет два управляющих входа. Первый вход: А – Уэ1 (эмиттер — база транзистора Тр1). Второй вход: К – Уэ2 (эмиттер – база транзистора Тр2).
Аналог имеет: А – анод, К — катод, Уэ1 – первый управляющий электрод, Уэ2 – второй управляющий электрод.
Если управляющие электроды не использовать, то это будет динистор, с электродами А — анод и К — катод.
Пару транзисторов, для аналога тиристора, надо подбирать одинаковой мощности с током и напряжением выше, чем необходимо для работы устройства. Параметры аналога тиристора (напряжение пробоя Unp, ток удержания Iyд), будут зависеть от свойств применяемых транзисторов.

Для более устойчивой работы аналога в схему добавляют резисторы R1 и R2. А с помощью резистора R3 можно регулировать напряжение пробоя Uпр и ток удержания Iyд аналога динистора – тиристора. Схема такого аналога изображена на рис 4.

Если в схеме генератора звуковых частот (рис 1), вместо динистора КН102 включить аналог динистора, получится устройство с другими свойствами (рис 5).
Напряжение питания такой схемы составит от 5 до 15 вольт. Изменяя величины резисторов R3 и R5 можно изменять тональность звука и рабочее напряжение генератора. Переменным резистором R3 подбирается напряжение пробоя аналога под используемое напряжение питания. Потом можно заменить его на постоянный резистор.
Транзисторы Тр1 и Тр2: КТ502 и КТ503; КТ814 и КТ815 или любые другие.

Интересна схема стабилизатора напряжения с защитой от короткого замыкания в нагрузке. Если ток в нагрузке превысит 1 ампер, сработает защита.

Стабилизатор состоит из:
— управляющего элемента – стабилитрона КС510, который определяет напряжение выхода;
— исполнительного элемента –транзисторов КТ817А, КТ808А, исполняющих роль регулятора напряжения;
— в качестве датчика перегрузки используется резистор R4;
— исполнительным механизмом защиты используется аналог динистора, на транзисторах КТ502 и КТ503.

На входе стабилизатора в качестве фильтра стоит конденсатор С1. Резистором R1 задается ток стабилизации стабилитрона КС510, величиной 5 – 10 мА. Напряжение на стабилитроне должно быть 10 вольт. Резистор R4, величиной 1,0 Ом, включен последовательно в цепь нагрузки. Резистор R5 задает начальный режим стабилизации выходного напряжения.
Чем больше ток нагрузки, тем больше на нем выделяется напряжение, пропорциональное току. В исходном состоянии, когда нагрузка на выходе стабилизатора мала или отключена, аналог тиристора закрыт., Приложенного к нему напряжения 10 вольт (от стабилитрона) не хватает для пробоя. В этот момент падение напряжения на резисторе R4 почти равно нулю.
Если постепенно увеличивать ток нагрузки, будет увеличиваться падение напряжения на резисторе R4. При определенном напряжении на R4, аналог тиристора пробивается и установится напряжение, между точкой Тчк1 и общим проводом, равное 1,5 — 2,0 вольта. Это есть напряжение перехода анод — катод открытого тиристора. Одновременно загорается светодиод Д1, сигнализируя об аварийной ситуации. Напряжение на выходе стабилизатора, в этот момент, будет равно 1,5 — 2,0 вольта.
Что бы восстановить нормальную работу стабилизатора, необходимо выключить нагрузку и нажать на кнопку Кн, сбросив блокировку защиты. На выходе стабилизатора вновь будет напряжение 9 вольт, а светодиод погаснет.
Настройкой резистора R3, можно подобрать ток срабатывания защиты от 1 ампера и более. Транзисторы Т1 и Т2 можно ставить на один радиатор без изоляции. Сам же радиатор изолировать от корпуса.

В былые времена, когда требовалось выполнять переключения в электрических цепях при возрастании напряжения до некоторого порогового уровня, прибегали к использованию поляризованных электромагнитных реле. Однако существенные габариты и масса, недостаточная надежность кинематики и контактных пар сильно ограничивали применение этих устройств. Нынче на смену им пришли миниатюрные бесконтактные приборчики, именуемые динисторами. Это четырехслойные полупроводниковые диоды, структура которых представляет собой как бы два транзистора: p-n-p и n-p-n типа, причем база одного соединена с коллектором второго, образуя внутренние положительные обратные связи (рис. 1).

Пока приложенное к динистору напряжение Uo невелико, оба транзистора заперты. В результате, общее сопротивление прибора — порядка сотен кОм. Однако при напряжении, несколько превышающем Uо, возросший микроток из коллектора одного транзистора, втекая в базу второго, приоткрывает его.

Вынужденное увеличение тока коллектора второго транзистора усиленно воздействует на базу первого, также приоткрывая его. Этот лавинообразно нарастающий процесс приводит к полному отпиранию всей транзисторной пары, и динистор переходит в проводящее состояние (то есть сопротивление его падает до долей Ома).

Наглядной иллюстрацией может служить вольт-амперная характеристика динистора. Сразу же обращает на себя внимание восходящая ветвь АБ, характеризующая напряжение Uэс, которое данный прибор выдерживает, не теряя закрытого состояния. Ему соответствует нормируемый ток утечки Iэс.

Видно, что при увеличении напряжения на динисторе до порогового уровня (Uвкл) рабочая точка «соскальзывает» по участку БВ характеристики в проводящее состояние (круто идущая вверх линия ВГ), где ток становится максимальным, равным Ioc. Ограничивается он допустимым нагревом, лимитируемым сопротивлением внешнего резистора.

Важным параметром для динистора является минимальный прямой ток удержания Iуд (точка В), ниже которого происходит самовыключение прибора. К числу основных технических характеристик при перемене полярности, несомненно, относятся также обратные напряжение Uо6р и ток Iобр. Для отечественных динисторов самой, пожалуй, распространенной серии КН102 характерны: Iос 200 мА, Uос 1,5 В, Iуд 0,1-15 мА, Iэс 0,15мА,Iобр 0,5 мА. Обозначаемые буквами модификации этих приборов отличаются лишь величинами Uэс, Uобр, Uвкл (см. таблицу). Не лишне также знать, что в реальности показатель Uвкл имеет разброс, нижняя граница которого примерно вдвое ниже обычно публикуемых типовых паспортных данных.

Из сказанного выше ясно: для того, чтобы перевести динистор в выключенное состояние, нужно кратковременно прервать его ток, либо уменьшить (по сравнению с табличным значением Iуд) протекающий через него ток. Конфигурация и габариты всех представителей серии КН102 (рис. 1) аналогичны выпрямительным диодам Д226.

На основе динисторов можно собрать множество устройств: от простейших мультивибраторов и триггеров до сложных конструкций, рассчитанных на опытных радиолюбителей. Публикуемая ниже разработка ориентирована в первую очередь на начинающих самодельщиков. Это нужная в быту (особенно, если дом или дача газифицированы) электронная зажигалка.

Как видно из принципиальной электрической схемы (рис. 2), в состав рекомендуемого устройства входят помехозащитный фильтр C1R1C2R2, включаемый кнопкой SB1 двухдиодный выпрямитель с накопительным конденсатором C3, динистор VS1, импульсный трансформатор Т1 и коаксиальный элемент поджига. Работая в так называемом режиме удвоения, выпрямитель заряжает от бытовой осветительной сети накопительный конденсатор. И когда напряжение на С3 достигнет уровня Uвкл динистора VS1, последний переходит в проводящее состояние. Накопительный конденсатор тут же разряжается на первичную обмотку I импульсного трансформатора Т1. Соответственно, во вторичной обмотке II индуцируется высоковольтный импульс, и между коаксиальными электродами S1, S2 происходит искровой пробой, поджигающий газ из горелки.

Магнитопроводом импульсного трансформатора является ферритовый стержень диаметром 8 мм и длиной около 60 мм. Марка феррита — 400НН. Сначала такой магнитопровод обматывают двумя слоями изоленты. Затем размещают вторичную обмотку, которая содержит 1800 витков провода ПЭВ2-0,08. Далее следуют два новых слоя изоленты, и уже на них укладывают первичную обмотку (десять витков провода ПЭВ2-0,5) Элемент поджига представляет собой металлическую трубку (электрод S1) диаметром до 8 мм со сквозными пропилами, в которой соосно размещается отрезок вязальной спицы (электрод S2). Коаксиальность обеспечивается двумя шайбами-вставками из огнестойкого диэлектрика

Приобретя опыт при изготовлении электронной зажигалки, можно переходить к более сложным схемам, где динистор играет не менее важную роль. Например, в устройстве (рис. 3), позволяющем своевременно заметить ослабление изоляции, скажем, в холодильнике, стиральной машине или любом другом бытовом электроприборе. Включенное между металлическим корпусом используемой техники и «землей», в качестве которой может выступать, например, стальная труба водопровода, оно своевременно просигнализирует о появлении нежелательных 30 В — спутника стареющего электрооборудования.

Указанный уровень напряжения не случаен. Именно он признан еще безопасным для человека, но уже достаточным, чтобы судить о неблагополучии с изоляцией и желательности своевременного ремонта. Поэтому когда на корпусе контролируемой бытовой техники появляется 30 В, динистор VS1 устройства срабатывает, быстро разряжая конденсатор С1 на резистор R2. Возникающий при этом всплеск напряжения кратковременно отпирает транзистор VT1 (КТ3107А), в коллекторной цепи которого — светодиод НИ красного свечения (АЛ307Б).

Поскольку контролируемое переменное напряжение, поступая на схему, становится благодаря диоду VD1 (КД105Б) однополупериодным, постольку после разрядки конденсатора С1 (20 мкФ, 100 В) ток через динистор КН102Б прекращается. Но начинается очередной цикл заряда С1.

Изложенный процесс циклически повторяется с частотой сигнальных вспышек около 1 Гц. Цепь SB1R4 вводится для проверки работоспособности батареи (типа 3R12) путем принудительного отпирания транзистора.

В комплектацию устройства, помимо уже упомянутых радиодеталей, входят МЛТ-0,5 (R1) и МЛТ-0,25 (остальные резисторы), конденсатор К50-29, кнопка однополюсного включения и микротумблер (например, от старого карманного приемника). Большинство из них размещается на монтажной плате из односторонне фольгированного пластика толщиной 1,5 мм. Требуемая конфигурация псевдопечатных проводников достигается прорезанием изолирующих бороздок в токопроводящем слое.

А вот — самодельная конструкция для тех, кто вынужден пользоваться спаренным телефоном. В ее ценности убеждаешься, когда нужно позвонить, а линия, допустим, занята не в меру говорливым соседом. Оперативно получать достоверную информацию о том, что линия освободилась, не поднимая трубку на телефонном аппарате, помогает автоматический извещатель, собранный согласно принципиальной электрической схеме (рис. 4).

Дело в том, что при занятой линии напряжение на вводе в заблокированный аппарат равно нулю, но возрастает примерно до 40 В, когда линия освобождается. На это и реагирует динистор VS1, присоединенный к «плюсовому» проводу линии через цепочку C1R4, электрические параметры которой аналогичны цепи телефонного звонка.

Скачок линейного напряжения преобразуется благодаря конденсатору С1 в одиночный импульс, способный кратковременно отпирать динистор. Как раз такое состояние и фиксируется током, который будет Поступать от батареи GB1 через VS1 и HL1. В итоге — ровное сияние светодиода — своеобразное приглашение к тому, чтобы снять трубку аппарата и выключить не нужный более извещатель.

Роль диода VD1 — не пропустить к батарее сравнительно высоковольтный импульс от линии. Если нет подходящего динистора, то его можно заменить аналогом, собранным на транзисторах VT1 и VT2, показанным на принципиальной электрической схеме рядом с VS1.

Изготовить монтажную плату из фольгированного гетинакса или текстолита размерами 28x25x1,5 мм, думается, не составит особых трудностей. Найдутся и конденсатор К73-9 требуемой емкости, резисторы МЛТ-0,25 нужных номиналов, гальваническая батарея типа 3R12… При наличии внутри корпуса телефона достаточного места плату со смонтированными на ней радиодеталями можно разместить в самом аппарате, выведя наружу светодиод и головку микротумблера. Ну а в качестве источника электропитания использовать батарею, составленную из трех малогабаритных гальванических элементов типа R03 или миниатюрных СЦ-18.

П. ЮРЬЕВ

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.

Диодные тиристоры — динисторы находят широкое применение в различных устройствах автоматики. Однако такое использование динисторов имеет ряд недостатков, главный из которых заключается в следующем.

Напряжение включения самого низковольтного отечественного динистора КН102А составляет 20 В, а падение напряжения на нем в открытом состоянии — менее 2 В. Таким образом, к управляющему переходу тиристора после включения динистора прикладывается напряжение около 18 В. В то же время максимально допустимое напряжение на этом переходе для распространенных тиристоров серии К У 201, К У 202 равно всего лишь 10 В. А если еще учесть, что напряжение включения динисторов даже одного типа имеет разброс, достигающий 200%, то станет ясно, что управляющий переход тиристора испытывает чрезмерно большие перегрузки. Это и ограничивает применение динисторов для управления триодными тиристорами.

В подобных случаях можно использовать двухполюсники — аналоги динисторов , отличающиеся тем, что их напряжения включения могут быть гораздо меньше напряжения включения самого низковольтного динистора.

Схема одного из аналогов — транзисторного динистора показана на рис. 1. Он состоит из транзисторов разной структуры, включенных так, что ток базы одного из них является током коллектора другого и наоборот. Другими словами, это устройство, охваченное глубокой положительной обратной связью.

Рис. 1

При подключении питания через эмиттерный переход транзистора Т1 течет ток базы, в результате чего транзистор открывается, а это вызывает появление тока базы транзистора Т2.

Открывание этого транзистора приводит к росту тока базы транзистора Т1 , и, следовательно, дальнейшему его открыванию. Процесс протекает лавинообразно, поэтому очень скоро оба транзистора оказываются в насыщенном состоянии.

Напряжение включения такого устройства при использовании, например, транзисторов МП116 и МП113 равно всего лишь нескольким долям вольта, то есть практически не отличается от напряжения насыщения этой пары транзисторов. Это не позволяет использовать такой двухполюсник в качестве переключающего прибора. Если же эмиттерные переходы транзисторов Т1 и Т2 шунтировать резисторами, как показано на рис. 2, то напряжение включения устройства значительно возрастет.

Рис. 2

Причина этого явления — в уменьшении глубины положительной обратной связи, так как в базу каждого транзистора теперь ответвляется только часть коллекторного тока другого. В результате лавинообразный процесс открывания транзисторов протекает при более высоком напряжении. Напряжение включения можно изменять с помощью резисторов R1 и R2 .

Так, при их сопротивлениях, равных 5,1 кОм, напряжение включения составляет 9 В, при 3 кОм- 12 В. Результаты получены при плавном повышении напряжения на двухполюснике. Если же напряжение имеет импульсный характер, то включение может произойти и при меньших его величинах. Дело в том, что транзисторный аналог, как и обычный динистор чувствителен не только к величине приложенного к нему напряжения, но и к скорости его нарастания. Исключить возможность включения при напряжениях, меньших напряжения включения, можно, если шунтировать двухполюсник конденсатором С1 (см. рис. 2).

Рис. 3

Как и у динистора, напряжение включения транзисторного аналога уменьшается при повышении температуры. Этот недостаток легко устраним заменой резисторов R1 и R2 терморезисторами.

Схема другого аналога динистора показана на рис. 3. Напряжение включения такого двухполюсника определяется цепочкой, образованной стабилитроном Д1 и управляющим переходом тиристора Д2 , между которыми распределяется напряжение, приложенное к выводам двухполюсника. Когда это напряжение становится равным напряжению включения, стабилитрон пробивается, и через управляющий переход тиристора течет ток. Тиристор открывается, шунтируя стабилитрон и напряжение на выводах двухполюсника резко уменьшается. Напряжение включения устройства, показанного на рис. 3, равно 8 В.

Рис. 4

На рис. 4 приведена схема на триодном тиристоре Д5, в цепи управления которым применен последний из рассмотренных двухполюсников (стабилитрон Д6 и тиристор Д7). При закрытом тиристоре Д5 конденсатор С1 заряжается через нагрузку и резистор R2 током, выпрямленным диодами Д1-Д4.

Когда напряжение на конденсаторе становится равным напряжению включения двухполюсника, стабилитрон Д6 пробивается и открывает тиристор Д7. Конденсатор С1 разряжается через управляющий переход тиристора Д5 , в результате чего он также открывается и подключает нагрузку к выпрямителю на время, оставшееся до конца полупериода сетевого напряжения. В конце его тиристор закрывается, так как ток через него уменьшается до нуля, после чего цикл повторяется.

С помощью переменного резистора R2 можно изменять ток заряда конденсатора С2, а следовательно, и момент открывания тиристора Д5, то есть регулировать среднюю величину напряжения на нагрузке.

М. МАРЬЯШ пос. Киропец Тернопольской обл.Серийно выпускаемые динисторы по электрическим параметрам не постоянно отвечают творческим интересам радиолюбителей-конструкторов. Нет, например, динисторов с напряжением включения 5…10 и 200…400 В. Все динисторы имеют важный разброс значения этого классификационного параметра, который к тому же зависит ещё от температуры окружающей среды. Кроме того, они рассчитаны на сравнительно малый коммутируемый ток (менее 0,2 А), а значит, небольшую коммутируемую мощность. Исключено плавное регулирование напряжения включения, что лимитирует область применения динисторов. Все это заставляет радиолюбителей прибегать к созданию аналогов динисторов с желаемыми параметрами.Поиском такого аналога длительное пора занимался и я. Как проверить микросхему к174пс1 Исходным был вариант аналога, составленный из стабилитрона Д814Д и тринистора КУ202Н (рис. 1). Пока напряжение на аналоге меньше напряжения стабилизации стабилитрона, закрыт и ток через него не течет. При достижении напряжения стабилизации стабилитрона он открывается сам, открывает тринистор и в целом. В результате в цепи, в которую включен, появляется ток. Значение этого тока определяется свойствами тринистора и сопротивлением нагрузки. Используя тринисторы…

Для схемы «Аналог высоковольтного стабилитрона»

Для схемы «Электронный предохранитель»

Как понятно, существует немало различных источников тока, у которых не предусмотрена броня от аварийных токовых перегрузок, — это практически все гальванические элементы и батареи, большинство аккумуляторов и батарей из них, сетевые блоки питания, собранные по простейшей схеме, и т. д. Тем не менее зачастую подобные источники используют для питания нагрузки в течение длительного времени без присмотра оператора.Если по той или иной причине происходит значительное прирост тока, потребляемого нагрузкой, это, безусловно, приведет к перегреванию такого источника и выходу его из строя, порой с весьма тяжелыми последствиями. Описываемое ниже устройство предназначено для автоматического отключения нагрузки от источника постоянного тока при возникновении перегрузки в ее цепи и для световой индикации аварийного состояния. Этот двуполюсник, подобно плавкому предохранителю, включают в разрыв плюсового провода нагрузочной цепи.Электронный предохранитель (см. схему на рис. 1) состоит из мощного составного коммутирующего элемента на транзисторах VT4VT3, токоизмерительного резистора R2, транзисторного аналога динистора VT1VT2 и шунтирующего транзистора VT5.При включении источника питания открывается составной транзистор VT4VT3 током, протекающим через резистор R1 и эмиттерный переход транзистора VT4. Радомкрофон схеми Остальные транзисторы остаются закрытыми. К нагрузке поступает номинальное напряжение, через нее протекает номинальный ток.При возникновении перегрузки падение напряжения на токоизмерительном резисторе становится достаточным для открывания аналога динистора. Вслед за ним открывается транзистор VT5 и шунтирует эмиттерный переход транзистора VT4. В результате этого закрываются транзисторы VT4 и VT3, отключая нагрузку от источника питания. Ток нагрузки резко уменьшается, но аналог динистора остается открытым.В этом состоянии предохранитель может находиться неограниченно длительно. Через нагрузку протекает остаточный ток, определяемый сопротивлением р…

Для схемы «Простой регулятор мощности»

Индуктивная нагрузка в цепи регулятора мощности предъявляет жесткие требования к схемам менеджмента симисторов- синхронизация системы менеджмента должна осуществляться непосредственно от питающей сети сигнал должен иметь длительность равную интервалу проводимости симистора. На рисунке приведена схема регулятора удовлетворяющего этим требованиям в котором используется сочетание и симистора Постоянная времени (R4 + R5)C3 определяет угол запаздывания отпирания VS1 а значит и симистора VS2 Перемещением ползунка переменного резистора R5 регулируют мощность потребляемую нагрузкой. Конденсатор С2 и резистор R2 используются для синхронизации и обеспечения длительности сигнала менеджмента Конденсатор СЗ перезаряжается от С2 после переключения так как в конце каждого полупериода на нем оказывается напряжение обратной полярности. Очень мошне зарядне устройство схема Для защиты от помех создаваемых регулятором введены два Фильтра R1C1 — в цепь питания и R7C4 — в цепь нагрузки. Для налаживания устройства нужно резистор R5 поставить в положение максимального сопротивления и резистором R3 установить минимальную мощность на нагрузке Конденсаторы С1 и С4 типа К40П-2Б на 400 В конденсаторы С2 и СЗ типа К73-17 на 250 В Диодный мост VD1 можно сменить диодами КД105Б Выключатель SA1 рассчитан на ток не менее 5 A. В.Ф.Яковлев, г.Шостка, Сумская обл. …

Для схемы «QRP CW-передатчик»

Радиопередатчики, радиостанцииQRP CW-передатчикГ.Печень описал по материалам «ARRL HANDBOOK CD» схему QRP CW-передатчика, разработанного N7KSB. Микросхема 74НС240 (аналог — 1554АП4) -быстродействующий CMOS-буферный формирователь. На одном его элементе реализован задающий кварцевый генератор, четыре других используются как УМ, три оставшихся не используются. При Uпит.=7,8 В (стабилизатор 142ЕН8А) Рвых=0,51 Вт на 14, 21 МГц и 0,47 Вт на 28 МГц. В этом режиме микросхема требует теплоотвода, приклеенного к ее корпусу. Данные ФНЧ представлены в табл.1.Диапазон(м)101520С8 (пФ)330470680С9 (пФ)100150220L1 (витков)345,5L2 (витков)71012L1 и L2 — бескаркасные, проводом диаметром 1,6 мм на оправке 10 мм, длина намотки 16 мм (28 МГц) и 25 мм (21 и 14 МГц). Используя тот самый передатчик и антенну GP N7KSB работал со всеми континентами и более чем с 30 странами Радиолюбитель. KBи У KB N12/98, стр.25….

Для схемы «Тиристорный зарядный блок»

Тиристорный зарядный блок Красимира Рилчева предназначен для зарядки аккумуляторов грузовых автомобилей и тракторов. Он обеспечивает плавно (резистором RP1) зарядный ток до 30 А. Принцип регулирования — фазоимпульсный на основе тиристоров, обеспечивающий максимальный КПД, минимальную рассеиваемую мощность и не требующий мощных выпрямительных диодов. Сетевой трансформатор выполнен на магнитопроводе сечением 40 см2, первичная обмотка содержит 280 витков ПЭЛ-1,6, вторичная 2×28 витков ПЭЛ-3,0. Тиристоры установлены на радиаторах 120×120 мм. …

Для схемы «ТИРИСТОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ»

ЭлектропитаниеТИРИСТОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯС амплитуднофазовым менеджментом В регуляторе, схема которого показана на рис. 1, использованы два тринистора, открывающиеся один в положительный, а иной — в отрицательный полуперноды сетевого напряжения. Действующее напряжение на нагрузке Rн регулируют переменным резистором R3.Puc.1Регулятор работает следующим образом. В начале положительного полупериода (плюс на верхнем по схеме проводе) тринисторы закрыты. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор. С1 заряжается через резисторы R2 и R3. Увеличение напряжения на конденсаторе отстает (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов R2 и R3 и емкости конденсатора С1. Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет порога открывания тринистора Д1. Когда тринистор откроется, через нагрузку Rн потечет ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого тринистора и Rн. Тринистор Д1 остается открытым до конца полупериода. Т160 схема регулятора тока Подбором резистора R1 устанавливают желаемые пределы регулирования. При указанных на схеме номиналах резисторов и конденсаторов напряжение на нагрузке можно изменять в пределах 40- 220 В.В течение отрицательного полупериода аналогично работает тринистор Д4. Однако, конденсатор С2, частично заряженный в течение положительного полупериода (через резисторы R4 и R5 и диод Д6), должен перезаряжаться, а значит и час задержки включения тринистора должно быть большим. Чем дольше был закрыт тринистор Д1 в течение положительного полупериода, тем большее напряжение будет на конденсаторе С2 к началу отрицательного итем дольше будет закрыт тринистор Д4. Синфазность работы тринисторов зависит от правильного подбора номиналов элементов R4, R5, С2. Мощность нагрузки может быть любой в пределах от 50 до 1000 Вт. И.ЧУШАНОК г. Гродно С фазоимпульсным менеджментом Регулятор, схема ко…

Для схемы «ПРОСТОЙ ТЕЛЕФОН»

ТелефонияПРОСТО ТЕЛЕФОНПредлагаю схему телефонного аппарата, которая обладает следующими отличительными свойствами по сравнению с просторно известными :- в вызывном устройстве отсутствует высоковольтный разделительный конденсатор, и оно постоянно включено в шлейф телефонной линии; — использование в качестве микрофонного и телефонного усилителей микросхем К1436УН1 (аналог МС34119) позволило сократить до минимума количество элементов «обвязки» разговорного узла. Данный телефон позволяет принять вызов и провести разговор. Его можно использовать для кухни, ванной комнаты и т.д. Разместить можно в корпусе детской игрушки, в пенале от зубной щетки. При желании схему можно дополнить и номеронабирателем. Микросхема звонка К 1436АП 1 (аналог DBL5001/2) включена по стандартной схеме. Единственное отличие — в цепь питания микросхемы включен стабилитрон VD2 с напряжением стабилизации 82 В. Благодаря ему вызывное устройство не шунтирует телефонную линию при наборе номера и при разговорном соединении. Как подключить реостат к зарядному устройству Разговорный узел собран на микросхемах D2 и D3. Конденсатор СЗ и резистор R6 — фильтр питания для микрофона ВМ1. С7 — блокировочный. Нагрузкой микросхемы D2 является резистор R8. Схема подавляет местный результат. Регулировка ее производится резистором R9. При стабильных параметрах R5, ВМ1, R7, R8 резистор R9 можно заместить на два постоянных резистора. Величина сигнала для телефона BF1 устанавливается резистором R10. Микросхема D3 запитывается от параметрического стабилизатора R6-VD5-C5. Конденсатор С8 — блокировочный. Из-за простоты и хорошей повторяемости эту схему можно использовать для улучшения старых телефонных аппаратов.Литература 1. Кизлюк А.И. Справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов отечественного и зарубежного производства. — М.: Библион, 1997.А.МИХАЛЕВИЧ, 220050, г.Минск, а/я 211, тел.296-25-48. (РЛ 12/98)В статье А.Михалевича «Просто телефон» на схеме выво…

Для схемы «УСИЛИТЕЛЬ С ДИСКРЕТНО РЕГУЛИРУЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ПЕРЕДАЧИ»

Радиолюбителю-конструкторуУСИЛИТЕЛЬ С ДИСКРЕТНО РЕГУЛИРУЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ПЕРЕДАЧИУсилитель, схема которого приведена на рисунке, может оказаться полезным многим радиолюбителям. Его коэффициент передачи изменяют переключением резисторов R2-R17 в цепи ООС, охватывающей ОУ DA1. Отечественный аналог ОУ 741 — К140УД7.Сопротивления этих резисторов подобраны таким образом, что в каждом следующем положении переключателя SA1 коэффициент передачи усилители изменяется на 3 дБ. Входное сопротивление усилителя — 10 кОм. Для коммутации резисторов необходим переключатель с безобрывным переключением (при переводе его из одного положения в другое цепь обратной связи не должна разрываться). Zesileni v krocich po 3 dB.- Sdelovaci technika, 1986, N4. с. 160. …

Для схемы «ЗАЖИГАЛКА ДЛЯ ГАЗА»

Бытовая электроникаЗАЖИГАЛКА ДЛЯ ГАЗАВ доме не оказалось спичек, а в магазин их не завезли. Не беда — простую зажигалку для кухонной плиты можно собрать из десятка недифицитных радиоэлементов. Схема зажигалки (рис.1) состоит из двух генераторов. Первый построен на двух маломощных транзисторах, второй — на двух тиристорах. Каскад на транзисторах разной проводимости преобразует низковольтное постоянное напряжение в высоковольтное импульсное. Времязадающей цепочкой в этом генераторе служат элементы С 1, R2. При включении питания открывается транзистор VT1, и перепад напряжения на его коллекторе открывает транзистор VT2. Конденсатор С1, заряжаясь через резистор R 1, уменьшает базовый ток транзистора VT2 настолько, что транзистор VT 1 выходит из насыщения, а это приводит к закрыванию и VТ2. Транзисторы будут закрыты до тех пор, пока конденсатор С1 не разрядится через первичную об-мотку трансформатора Т1. Повышенное импульсное напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора Т1, выпрямляется диодом VD1 и поступает на конденсатор С2 второго генератора с тринистором VS1 и динистором VS2. Как сделать схему ждущий сторож с малым потреблением В каждый положительныи полупериод накопительный онденсатор С2 заряжается до амплитудного значения напряжения, равного напряжению переключения VS2, т.е. до 56 В (номи-нальное импульсное отпирающее напряжение для трнистора типа КН 102Г). Переход динистора в открытое состояние воздействует на цепь менеджмента динистора VS 1, который в свою очередь тоже открывается. Конденсатор С2 разряжается через тринистор и первичную обмотку трансформатора Т2, после чего динистор и тринистор ещё закрываются и начинается очередной заряд конденсатора — цикл переключений повторяется. Со вторичной обмотки трансформатора Т2 снимаюся импульсы с амплитудой в несколько киловольт, которые подаются через наконечник зажи…

Тиристоры относятся к полупроводниковым приборам структуры p-n-p-n, и принадлежат, по сути, к особому классу , четырехслойных, трех (и более) переходных приборов с чередующейся проводимостью.

Устройство тиристора позволяет ему работать подобно диоду, то есть пропускать ток лишь в одном направлении.

И также как у полевого транзистора, у имеется управляющий электрод. При этом как диод, тиристор имеет особенность, — без инжекции неосновных рабочих носителей заряда через управляющий электрод он не перейдет в проводящее состояние, то есть не откроется.

Упрощенная модель тиристора позволяет нам понять, что управляющий электрод здесь аналогичен базе биполярного транзистора, однако имеется ограничение, которое заключается в том, что отпереть то тиристор с помощью этой базы можно, а вот запереть нельзя.

Тиристор, как и мощный полевой транзистор, конечно может коммутировать значительные токи. И в отличие от полевых транзисторов, мощности, коммутируемые тиристорами, могут исчисляться мегаваттами при высоких рабочих напряжениях. Но имеют тиристоры один серьезный недостаток — значительное время выключения.

Для того чтобы запереть тиристор, необходимо прервать или сильно уменьшить его прямой ток на достаточно продолжительное время, за которое неравновесные основные рабочие носители заряда, электронно-дырочные пары, успели бы рекомбинировать или рассосаться. Пока не прерван ток, тиристор будет оставаться в проводящем состоянии, то есть будет продолжать вести себя как .

Схемы коммутации переменного синусоидального тока обеспечивают тиристорам подходящий режим работы — синусоидальное напряжение смещает переход в обратном направлении, и тиристор автоматически запирается. Но для поддержания работы прибора, на управляющий электрод необходимо в каждом полупериоде подавать отпирающий управляющий импульс.

В схемах с питанием на постоянном токе прибегают к дополнительным вспомогательным схемам, функция которых — принудительно снизить анодный ток тиристора, и вернуть его в запертое состояние. А поскольку при запирании рекомбинируют носители заряда, то и скорость переключения тиристора сильно ниже, чем у мощного полевого транзистора.

Если сравнить время полного закрытия тиристора с временем полного закрытия полевого транзистора, то разница достигает тысяч раз: полевому транзистору чтобы закрыться нужно несколько наносекунд (10-100 нс), а тиристору требуется несколько микросекунд (10-100 мкс). Почувствуйте разницу.

Конечно, есть области применения тиристоров, где полевые транзисторы не выдерживают конкуренции с ними. Для тиристоров практически нет ограничений в предельно допустимой коммутируемой мощности — это их преимущество.

Тиристоры управляют мегаваттами мощности на больших электростанциях, в промышленных сварочных аппаратах они коммутируют токи в сотни ампер, а также традиционно управляют мегаваттными индукционными печами на сталелитейных заводах. Здесь полевые транзисторы никак не применимы. В импульсных же преобразователях средней мощности полевые транзисторы выигрывают.

Долгое выключение тиристора, как говорилось выше, объясняется тем, что будучи включенным, он требует для выключения снятия коллекторного напряжения, и подобно биполярному транзистору, у тиристора уходит конечное время на рекомбинацию или удаление неосновных носителей.

Проблемы, которые вызывают тиристоры в связи с этой своей особенностью, связаны прежде всего с невозможностью переключения с высокими скоростями, как это могут делать полевые транзисторы. А еще перед подачей на тиристор коллекторного напряжения, тиристор должен обязательно быть закрытым, иначе неизбежны коммутационные потери мощности, полупроводник чрезмерно при этом нагреется.

Иначе говоря, предельное dU/dt ограничивает быстродействие. График зависимости рассеиваемой мощности от тока и времени включения иллюстрирует эту проблему. Высокая температура внутри кристалла тиристора может не только вызвать ложное срабатывание, но и помешать переключению.

В резонансных инверторах на тиристорах проблема запирания решается сама собой, там выброс напряжения обратной полярности приводит к запиранию тиристора, при условии, что воздействие это достаточно длительное.

Так выявляется главное преимущество полевых транзисторов перед тиристорами. Полевые транзисторы способны работать на частотах в сотни килогерц, и управление сегодня не является проблемой.

Тиристоры же будут надежно работать на частотах до 40 килогерц, ближе к 20 килогерцам. Это значит, что если бы в современных инверторах использовались тиристоры, то аппараты на достаточно высокую мощность, скажем, на 5 киловатт, получались бы весьма громоздкими.

В этом смысле полевые транзисторы способствуют тому, что инверторы получаются более компактными за счет меньшего размера и веса сердечников силовых трансформаторов и дросселей.

Чем выше частота, тем меньшего размера требуются трансформаторы и дроссели для преобразования одной и той же мощности, это знает каждый, кто знаком со схемотехникой современных импульсных преобразователей.

Безусловно, в некоторых применениях тиристоры оказываются очень полезными, например , работающие на сетевой частоте 50 Гц, в любом случае выгоднее изготавливать на тиристорах, они получаются дешевле, чем если бы там применялись полевые транзисторы.

А в , например, выгоднее использовать полевые транзисторы, именно в силу простоты управления переключением и высокой скорости этого переключения. Кстати, при переходе с тиристорной схемы на транзисторную, несмотря на большую стоимость последних, из приборов исключаются лишние дорогостоящие компоненты.

Андрей Повный

Динисторы тринисторы и симисторы

В электронике тиристорами называют изготовленные на основе монокристаллов полупроводниковые приборы, которые имеют четырехслойную p—n—p—n структуру. В них наличествует три последовательных p—n перехода, которые характеризуются двумя устойчивыми состояниями электрического равновесия: закрытым в обратном направлении и открытым в прямом.

Полупроводниковые тиристоры

Диодным тиристором (или динистором) называют такую разновидность этого полупроводникового прибора, который имеет выводы только от крайних слоев. Такой прибор, у которого еще есть дополнительный вывод от одного из средних слоев, называется тринистором (или триодным тиристором).

Двухэлектродные тиристоры ( динисторы )

Динистором (или диодным тиристором) в электронике принято именовать неуправляемый тиристор, у которого наличествует только два выхода. Один из них называется анодом (это крайняя p-область), а второй – катодом (это крайняя n-область).

Двухэлектродный тиристор ( динистор )

В тех случаях, когда на анод динистора от источника напряжения подается «минус», а на катод, соответственно, «плюс», то через него протекает совсем небольшой обратный ток. Это происходит потому, что при таком подключении крайние p—n-переходы оказываются включенными не в прямом, а в обратном направлении.

Если полярность подключения внешнего источника изменяется на обратную, то в прямом направлении включаются переходы 1 и 3, а переход 2, расположенный между ними – в направлении обратном. Что касается такого показателя, как сопротивление между катодом динистора и его анодом, то оно при этом также достаточно велико. Это приводит к тому, что через прибор протекает ток I _зкр, имеющий небольшое значение. Его измеряют при напряжении U _{пр.зкр.макс}, то есть максимально допустимым тогда, когда тиристор находится в закрытом положении.

В тех случаях, когда происходит дальнейшее увеличение прямого напряжения, обратное напряжение, имеющееся на среднем p—n переходе, падает. Как следствие, растет проходящий через динистор прямой ток. Когда прямое напряжение достигает некоторого значения, называющегося напряжением включения (U _вкл), происходит открытие среднего перехода. Вследствие этого сопротивление между катодом и анодом падает достаточно серьезно и составляет всего несколько десятых долей Ом. В таких случаях говорят, что динистор находится в открытом состоянии, и при этом падение напряжения на нем составляет только около 1—2 В. Следует заметить, что оно очень незначительно зависит от величины того тока, который протекает через этот полупроводниковый прибор. Чаще всего в справочниках указывается только то значение напряжения открытого динистора U _откр, которое возникает тогда, когда через него протекает максимально допустимый постоянный ток I _{откр. макс.}.

Для того чтобы привести динистор в открытое состояние требуется такое напряжение его включения, которое составляет несколько сотен вольт. До тех пор, пока через этот прибор протекает ток, величина которого не меньше, чем ток удержания I _уд., он находится в открытом состоянии. Чтобы перевести его в состояние закрытое, надо или произвести полное отключение, или хотя бы уменьшить напряжение внешнего источника до величины 1 В.

Трехэлектродные тиристоры ( тринисторы )

От динистра тринистор с точки зрения своей конструкции отличается только тем, что у него есть еще один, третий вывод, который выведен от одной из средних областей. Он является управляющим, и именно благодаря его наличию прибор можно открывать даже тогда, когда значение напряжения меньше, чем U _вкл. и даже U _{пр.зкр.макс.}. Чтобы это сделать, нужно всего лишь пропустить открывающий ток I _у.от. через управляющий электрод. Чем большее значение этого тока, тем меньше величина напряжения U _вкл., при котором тринистор отпирается.

Трехэлектродный тиристор ( тринистор )

Если в качестве нагрузки в анодную цепь тринистора включено активное сопротивление (лампа накаливания, резистор, паяльник и т.п.), то следующий от анода к катоду основной ток растет очень быстро, практически мгновенно. Для того чтобы открыть тринистор, достаточно подать на управляющий электрод очень короткий импульс (несколько микросекунд). Стоит отметить, что положительный импульс подаётся если управляющий электрод присоединен к р-базе, а отрицательный импульс если соединение планируется с n-базой.

Чтобы перевести тринистор в закрытое состояние из состояния открытого, то нужно всего лишь значение основного тока сделать меньше, чем I _уд.. Чаще всего в цепях, где протекает постоянный ток, это делается краткосрочным пропусканием через прибор обратного тока (его значение должно быть больше, чем значение тока основного). Чтобы это сделать, применяют специализированное коммутационное устройство.

Те тринисторы, которые функционируют в цепях переменного тока, автоматически запираются тогда, когда полуволна основного тока завершается. Именно этим объясняется то обстоятельство, что тринисторы весьма широко используются для того, чтобы управлять электродвигателями переменного тока, в импульсных схемах, инверторах, выпрямителях, различных устройствах автоматики и т.п.

Что касается значений напряжения и тока цепи управления, то они совсем невелики, а вот значение основного тока порой достигает сотен ампер, а основного напряжения – нескольких тысяч вольт. По этой причине у тринисторов такой показатель, как коэффициент усиления по мощности, может достигать 10⁴ – 10⁵.

Симметричные тиристоры ( симисторы )

И динисторы, и тринисторы отличаются тем, что способны пропускать основной рабочий ток только в одном направлении. Если по каким-либо причинам это естественно ограничение необходимо обойти, то применяется два тиристора, которые включаются по встречно-параллельной схеме. Есть, однако, и более простое решение, заключающееся в том, что используются полупроводниковые ключи вида p—n—p—n—p, то есть двусторонние.

Симметричный тиристор ( симистор )

Их в электронике принято именовать симисторами, симметричными тиристорами или триаками. Полупроводниковая структура этих приборов – пятислойная, на обратной и прямой ветвях вольтамперной характеристики они обладают отрицательным сопротивлением. Для того чтобы открыть симистор, надо на управляющий электрод подать соответствующий сигнал, а чтобы закрыть – изменить полярность подключения или между силовыми электродами снять разность потенциалов.

Ток открытия тиристора. Двухтранзисторная модель тиристора. Отличие тиристора триодного от запираемого тиристора

Содержание:

Открытие свойств переходов полупроводников по праву можно назвать одним из важнейших в ХХ веке. В результате появились первые полупроводниковые приборы — диоды и транзисторы. А также схемы, в которых они нашли применение. Одной из таких схем является соединение двух биполярных транзисторов противоположных типов — p-n-p c n-p-n . Эта схема показана далее на изображении (б). Она иллюстрирует, что такое тиристор и принцип его действия. В ней присутствует положительная обратная связь. В результате каждый транзистор увеличивает усилительные свойства другого транзистора.

Транзисторный эквивалент

При этом любое изменение проводимости транзисторов в любом направлении лавинообразно нарастает и завершается одним из граничных состояний. Они либо заперты, либо отперты. Этот эффект называется триггерным. А по мере развития микроэлектроники оба транзистора объединили в 1958 году на одной подложке, обобщив одноименные переходы. В результате появился новый полупроводниковый прибор, названный тиристором. На взаимодействии двух транзисторов и зиждется принцип работы тиристора. В результате объединения переходов у него такое же количество выводов, как и у транзистора (а).

На схеме управляющий электрод — это база транзистора структуры n-p-n . Именно ток базы транзистора изменяет проводимость между его коллектором и эмиттером. Но управление может быть выполнено также и по базе p-n-p транзистора. Таково устройство тиристора. Выбор управляющего электрода определяют его особенности, в том числе выполняемые задачи. Например, в некоторых из них вообще не используются какие-либо управляющие сигналы. Поэтому, зачем же использовать управляющие электроды…

Динистор

Это задачи, где применяются двухэлектродные разновидности тиристоров — динисторы. В них присутствуют резисторы, соединенные с эмиттером и базой каждого транзистора. Далее на схеме это R1 и R3. Для каждого электронного прибора есть ограничения по величине приложенного напряжения. Поэтому до некоторой его величины упомянутые резисторы удерживают каждый из транзисторов в запертом состоянии. Но при дальнейшем увеличении напряжения через переходы коллектор–эмиттер появляются токи утечки.

Они подхватываются положительной обратной связью, и оба транзистора, то есть динистор, отпираются. Для желающих поэкспериментировать далее показано изображение со схемой и номиналами компонентов. Можно ее собрать и проверить рабочие свойства. Обратим внимание на резистор R2, отличающийся подбором нужного номинала. Он дополняет эффект утечки и, соответственно, напряжение срабатывания. Следовательно, динистор — это тиристор, принцип работы которого определен величиной питающего напряжения. Если оно относительно велико, он включится. Естественно интересно также узнать, как же его выключить.

Трудности выключения

С выключением тиристоров дело обстояло, как говорится, туго. По этой причине довольно длительное время виды тиристоров ограничивались только двумя выше упомянутыми структурами. До середины девяностых годов ХХ века применяются тиристоры только этих двух типов. Дело в том, что выключение тиристора может произойти лишь при запирании одного из транзисторов. Причем на определенное время. Оно определено скоростью исчезновения зарядов соответствующих отпертому переходу. Наиболее надежный способ «прибить» эти заряды — полностью отключить ток, протекающий через тиристор.

Большинство из них так и работают. Не на постоянном токе, а на выпрямленном, соответствующем напряжению без фильтрации. Оно изменяется от нуля до амплитудного значения, а затем вновь уменьшается до нуля. И так далее, соответственно частоте переменного напряжения, которое выпрямляется. В заданный момент между нулевыми значениями напряжения на управляющий электрод поступает сигнал, и тиристор отпирается. А при переходе напряжения через ноль вновь запирается.

Чтобы выключить его на постоянном напряжении и токе, при котором значение нуля отсутствует, необходим шунт, действующий определенное время. В простейшем варианте это либо кнопка, присоединенная к аноду и катоду, либо соединенная последовательно. Если прибор отперт, на нем присутствует остаточное напряжение. Нажатием кнопки оно обнуляется, и ток через него прекращается. Но если кнопка не содержит специального приспособления, и ее контакты разомкнутся, тиристор непременно снова включится.

Этим приспособлением должен быть конденсатор, подключаемый параллельно тиристору. Он ограничивает скорость нарастания напряжения на приборе. Этот параметр вызывает набольшее сожаление при использовании этих полупроводниковых приборов, поскольку понижается рабочая частота, с которой тиристор способен коммутировать нагрузку, и, соответственно, коммутируемая мощность. Происходит это явление из-за внутренних емкостей, характерных для каждой из моделей этих полупроводниковых приборов.

Конструкция любого полупроводникового прибора неизбежно образует группу конденсаторов. Чем быстрее нарастает напряжение, тем больше токи, их заряжающие. Причем они возникают во всех электродах. Если такой ток в управляющем электроде превысит некоторое пороговое значение, тиристор включится. Поэтому для всех моделей приводится параметр dU/dt.

Выключение тиристора, как результат перехода питающего напряжения через ноль, называется естественным. Остальные варианты выключения называются принудительными или искусственными.

Многообразие модельного ряда

Эти варианты выключения усложняют тиристорные коммутаторы и уменьшают их надежность. Но развитие тиристорного разнообразия получилось очень плодотворным.

В наше время освоено промышленное производство большого числа разновидностей тиристоров. Область их применения — не только мощные силовые цепи (в которых работают запираемый и диод-тиристор , симистор), но и цепи управления (динистор, оптотиристор). Тиристор на схеме изображается, как показано далее.

Среди них есть модели, у которых рабочие напряжения и токи самые большие среди всех полупроводниковых приборов. Поскольку промышленное электроснабжение немыслимо без трансформаторов, роль тиристоров в его дальнейшем развитии является основополагающей. Запираемые высокочастотные модели в инверторах обеспечивают формирование переменного напряжения. При этом его величина может достигать 10 кВ с частотой 10 килогерц при силе тока 10 кА. Габариты трансформаторов при этом уменьшаются в несколько раз.

Включение и выключение запираемого тиристора происходит исключительно от воздействия на управляющий электрод специальными сигналами. Полярность соответствует определенной структуре этого электронного прибора. Это одна из простейших разновидностей, именуемая как GTO. Кроме нее применяются более сложные запираемые тиристоры со встроенными управляющими структурами. Эти модели называются GCT, а также IGCT. Использование в этих структурах полевых транзисторов относит запираемые тиристоры к приборам семейства MCT.

Мы постарались сделать наш обзор информативным не только для начитанных посетителей нашего сайта, но также и для чайников. Теперь, когда мы ознакомились с тем, как работает тиристор, можно найти применение этим знаниям для практического использования. Например, в несложном ремонте бытовых электроприборов. Главное — увлекаясь работой, не забывайте о технике безопасности!

Тиристор — электронный компонент, изготовленный на основе полупроводниковых материалов, может состоять из трёх или более p-n-переходов и имеет два устойчивых состояния: закрытое (низкая проводимость), открытое (высокая проводимость).

Это сухая формулировка, которая для тех, кто только начинает осваивать электротехник у, абсолютно ни о чём не говорит. Давайте разберём принцип работы этого электронного компонента для обычных людей, так сказать, для чайников, и где его можно применить. По сути, это электронный аналог выключателей, которыми вы каждый день пользуетес

Есть много типов этих элементов, обладающие различными характеристиками и имеющие различные области применения. Рассмотрим обычный однооперационный тиристор.

Способ обозначения на схемах показан на рисунке 1.

Электронный элемент имеет следующие выводы:

анод положительный вывод;
катод отрицательный вывод;
управляющий электрод G.

Принцип действия тиристора

Основное применение этого типа элементов это создание на их основе силовых тиристорных ключей для коммутации больших токов и их регулирования. Включение выполняется сигналом, переданным на управляющий электрод. При этом элемент является не полностью управляемым, и для его закрытия необходимо применение дополнительных мер, которые обеспечат падение величины напряжения до нуля.

Если говорить, как работает тиристор простым языком, то он, по аналогии с диодом, может проводить ток только в одном направлении, поэтому при его подключении нужно соблюдать правильную полярность . При подаче напряжения к аноду и катоду этот элемент будет оставаться закрытым до момента, когда на управляющий электрод будет подан соответствующий электрический сигнал. Теперь, независимо от наличия или отсутствия управляющего сигнала, он не изменит своего состояния и останется открытым.

Условия закрытия тиристора:

Снять сигнал с управляющего электрода;
Снизить до нуля напряжение на катоде и аноде.

Для сетей переменного тока выполнение этих условий не вызывает особых трудностей. Синусоидальное напряжение, изменяясь от одного амплитудного значения до другого, снижается до нулевой величины, и если в этот момент управляющего сигнала нет, то тиристор закроется.

В случае использования тиристоров в схемах постоянного тока для принудительной коммутации (закрытия тиристора) используют ряд способов, наиболее распространённым является использование конденсатора, который был предварительно заряжен. Цепь с конденсатором подключается к схеме управления тиристором. При подключении конденсатора в цепь произойдёт разряд на тиристор, ток разряда конденсатора будет направлен встречно прямому току тиристора, что приведёт к уменьшению тока в цепи до нулевого значения и тиристор закроется.

Можно подумать, что применение тиристоров неоправданно, не проще ли использовать обычный ключ? Огромным плюсом тиристора является то, что он позволяет коммутировать огромные токи в цепи анода-катода при помощи ничтожно малого управляющего сигнала, поданного в цепь управления. При этом не возникает искрения, что немаловажно для надёжности и безопасности всей схемы.

Схема включения

Схема управления может выглядеть по-разному, но в простейшем случае схема включения тиристорного ключа имеет вид, показанный на рисунке 2.

К аноду присоединена лампочка L, а к ней выключателем К2 подключается плюсовая клемма источника питания G. B. Катод соединяется с минусом питания.

После подачи питания выключателем К2 к аноду и катоду будет приложено напряжение батареи, но тиристор остаётся закрытым, лампочка не светится. Для того чтобы включить лампу, необходимо нажать на кнопку К1, сигнал через сопротивление R будет подан на управляющий электрод, тиристорный ключ изменит своё состояние на открытое, и лампочка загорится. Сопротивление ограничивает ток, подаваемый на управляющий электрод. Повторное нажатие на кнопку К1 никакого влияния на состояние схемы не оказывает.

Для закрытия электронного ключа нужно отключить схему от источника питания выключателем К2. Этот тип электронных компонентов закроется, и в случае снижения напряжения питания на аноде до определённой величины, которая зависит от его характеристик. Вот так можно описать, как работает тиристор для чайников.

Характеристики

К основным характеристикам можно отнести следующие:

Рассматриваемые элементы, кроме электронных ключей, часто применяются в регуляторах мощности, которые позволяют изменять подводимую к нагрузке мощность за счёт изменения среднего и действующего значений переменного тока. Величина тока регулируется изменением момента подачи на тиристор открывающего сигнала (за счёт варьирования угла открывания). Углом открытия (регулирования) называется время от начала полупериода до момента открытия тиристора.

Типы данных электронных компонентов

Существует немало различных типов тиристоров, но наиболее распространены, помимо тех что мы рассмотрели выше, следующие:

динистор элемент, коммутация которого происходит при достижении определённого значения величины напряжения, приложенного между анодом и катодом;
симистор;
оптотиристор, коммутация которого осуществляется световым сигналом.

Симисторы

Хотелось бы более подробно остановиться на симисторах. Как говорилось ранее, тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, поэтому при установке их в цепи переменного тока, такая схема регулирует один полупериод сетевого напряжения. Для регулирования обоих полупериодов необходимо установить встречно-параллельно ещё один тиристор либо применить специальные схемы с использованием мощных диодов или диодных мостов. Все это усложняет схему, делает её громоздкой и ненадёжной.

Вот для таких случаев и был изобретён симистор. Поговорим о нем и о принципе работы для чайников. Главное отличие симисторов от рассмотренных выше элементов заключается в способности пропускать ток в обоих направлениях. По сути, это два тиристора с общим управлением, подключённые встречно-параллельно (рисунок. 3 А).

Условное графическое обозначение этого электронного компонента показано на Рис. 3 В. Следует заметить, что называть силовые выводы анодом и катодом будет не корректно, так как ток может проводиться в любом направлении, поэтому их обозначают Т1 и Т2. Управляющий электрод обозначается G. Для того чтобы открыть симистор, необходимо подать управляющий сигнал на соответствующий вывод. Условия для перехода симистора из одного состояния в другое и обратно в сетях переменного тока не отличаются от способов управления, рассмотренных выше.

Применяется этот тип электронных компонентов в производственной сфере, бытовых устройствах и электроинструментах для плавного регулирования тока. Это управление электродвигателями, нагревательными элементами, зарядными устройствами.

В завершение хотелось бы сказать, что и тиристоры и симисторы, коммутируя значительные токи, обладают весьма скромными размерами, при этом на их корпусе выделяется значительная тепловая мощность. Проще говоря, они сильно греются, поэтому для защиты элементов от перегрева и теплового пробоя используют теплоотвод, который в простейшем случае представляет собой алюминиевый радиатор.

В переключательных схемах часто используется тиристор, принцип работы которого напоминает электронный ключ. Он представляет собой полупроводниковый прибор, имеющий три или несколько взаимодействующих выпрямляющих переходов. Однако тиристор не способен перейти в состояние закрытого типа, поэтому его называют ключом, который является не полностью управляемым.

Устройство и виды полупроводниковых приборов

Прежде чем рассматривать принцип работы тиристоров в цепях, необходимо разобраться с тем, как они устроены, какие виды существуют. Состоят они из четырех последовательно соединенных слоев, которые имеют разный тип проводимости. С внешней стороны есть контакты — анод и катод. Приборы могут обладать двумя управляющими электродами, прикрепленными к внутренним слоям. Изменения состояния удается добиться за счет подачи сигнала непосредственно на проводник.

Различают два основных вида тиристоров:

Динисторы представляют собой диодные полупроводниковые приборы. В данном случае открывание осуществляется посредством подачи высокого напряжения между контактами.
Тринисторы — это триодные аналоги. Их удается открывать за счет воздействия управляющего тока на электрод.

Процесс запирания может производиться двумя способами. Первый из них подразумевает снижение электрического тока ниже уровня удержания. Вариант применим для всех видов тиристоров. Второй способ заключается в нагнетании запирающего напряжения непосредственно на управляющий контакт. Он используется только для тринисторов запираемого типа.

Возможность обратной проводимости

Рассматривая принцип работы тиристора, следует понимать, что элементы могут быть классифицированы по обратному напряжению.

Всего существует четыре варианта изделий:

Обратно-проводящие приборы обладают небольшим обратным напряжением. Оно составляет всего несколько вольт.
Элементы, не проводящие напряжение в обратном направлении в закрытом состоянии.
Симисторы представляют собой симметричные приборы, которые коммутируют электрические токи в том или ином направлении.
Изделия с ненормированным напряжением обратного направления.

Используя симисторы, необходимо помнить, что они функционируют симметрично лишь на первый взгляд. При подаче отрицательного (на анод) и положительного (на управляющий электрод) напряжения они не способны открываться, а в некоторых случаях могут выходить из строя.

В электронике симисторы относят к управляемым тиристорам, принцип работы которых заключается в коммутации цепей переменного тока. При проектировании таких схем, необходимо изучать документацию конкретного изделия, чтобы определить, какие сигналы допустимы. Отдельные виды симисторов могут иметь некоторые ограничения.

Работа в цепи постоянного тока

Если объяснять принцип работы тиристора простым языком, то он заключается во включении полупроводникового прибора посредством подачи импульса электрического тока непосредственно в цепь управления положительной полярности. На продолжительность переходного процесса существенно влияет характер производимой нагрузки, а также другие факторы:

скорость и амплитуда созданного импульса;
температура полупроводниковой конструкции;
передаваемое напряжение;
ток нагрузки.

В цепи с тиристором при увеличении прямого напряжения не должно фиксироваться завышенных значений скорости нарастания. В противном случае может происходить непреднамеренное включение прибора без подачи сигнала. Однако крутизна производимого импульса не должна быть низкой.

Выключение элементов может происходить естественным или принудительным образом. В первом случае коммутация в системах переменного тока осуществляется в момент падения электрического тока до минимума. Что касается вариантов принудительного выключения, то оно может быть весьма разнообразным:

Подключение специализированной цепи с наличием заряженного конденсатора вызывает возникновение разряда на проводящий элемент. Встречный поток снижает ток до нуля, поэтому прибор выключается.
Подключение контура, вызывающего колебательный разряд, позволяет пропустить электричество через тиристор на встречу прямому току. При достижении равновесия происходит выключение.
Переходный процесс может вызываться при оказании комплексной нагрузки. При наличии определенных параметров возникает колебательный характер, подразумевающий изменение полярности.

Функционирование в цепи переменного тока

Теперь следует рассмотреть принцип работы тиристора в цепи, которая пропускает переменный ток. При его внедрении можно производить включение и отключение электрических сетей с активной нагрузкой, а также осуществлять изменение среднего и текущего значений тока путем регулировки подачи сигнала.

Не новость даже для чайников — принцип работы тиристора заключается в пропускании электричества в одном направлении, поэтому в цепях с переменным током осуществляется встречно-параллельное включение. Значения могут варьироваться путем изменения самого момента подачи на приборы открывающих сигналов. Углы регулируются за счет системы управления.

Фазовый метод регулировки с принудительной коммутацией предполагает применение специальных узлов.
Широтно-импульсное управление подразумевает отсутствие сигнала в закрытом состоянии и его наличие в открытом положении, когда к нагрузке приложено определенное напряжение.

Режим обратного запирания

Рассказывая о принципе работы триодного тиристора, нельзя не отметить, что оно может работать в разных режимах. При обратном запирании непосредственно к аноду полупроводника приложено отрицательное напряжение по отношению к катодному контакту. Переходы при таком варианте смещены в противоположном направлении.

Существуют факторы, ограничивающие применение подобного режима. Первый из них — это лавинный пробой, а второй — прокол обедненной области. Это объясняется тем, что существенная часть напряжения снижается на одном из переходов. Возникает их смыкание или происходит пробой.

Режим прямого запирания

Принцип работы тиристора в режиме прямого запирания предполагает обратное смещение одного из переходов. Противоположные слои сдвинуты в прямом направлении. Основная часть приложенного напряжения снижается на единичном переходе. Через остальные слои в соприкасающиеся области инжектируются носители, позволяющие уменьшить сопротивление на проводящем элементе. Происходит увеличение проходящего тока. Падение напряжения уменьшается.

Увеличение прямого напряжения приводит к медленному росту электрического тока. В таком режиме полупроводник считается запертым, что связано с повышенным сопротивлением единичного перехода. При некотором показателе напряжения процесс начинает приобретать лавинообразный характер. Прибор переходит во включенное состояние, в нем устанавливается электрический ток, который зависит от источника и сопротивления цепи.

Двухтранзисторная модель

Для объяснения устройства и принципа работы тиристора в режиме прямого запирания применяется двухтранзисторная модель. Данный полупроводниковый прибор можно рассматривать как два совмещенных транзистора с противоположными выводами. Переход в центре используется в качестве коллектора дырок и электронов, которые инжектируются определенными переходами.

Соотношения не изменяются при протекании токов в противоположном направлении. При повышении коэффициента в замкнутой петле происходит лавинообразный процесс, подразумевающий увеличение тока непосредственно через структуру. Электрический ток ограничен лишь сопротивлением наружной цепи.

Чем различаются динисторы и тринисторы

Принципиальных отличий между характеристиками и принципом работы тиристоров нельзя найти. Однако открытие динистора производится при наличии определенного напряжения между двумя основными выводами. Оно зависит от типа используемого устройства. В случае с тринистором напряжение открытия удается снизить принудительным образом. Это можно сделать, если подать импульс электрического тока необходимой величины непосредственно на управляющий электрод. Тринисторы получили наибольшее распространение среди приборов из категории тиристоров.

Основные характеристики

При выборе тиристоров обращают внимание на определенные параметры:

Напряжение включения позволяет перевести полупроводниковый прибор в рабочее состояние.
Временной интервал задержки запуска и остановки изделия.
Уровень обратного тока при максимальном значении обратного напряжения.
Показатель общей рассеивающей мощности.
Прямое напряжение при предельном токе анода.
Пиковый ток электрода, обеспечивающего управление.
Обратное напряжение в закрытом состоянии.
Максимальный открытый ток в открытом положении.

При выборе тиристора не следует забывать о предназначении прибора. На это непосредственное влияние оказывает временной интервал перехода в открытое или закрытое состояние. Как правило, период включения является более коротким, чем промежуток выключения.

Схемы с применением тиристоров

Тиристорные схемы подразделяются на четыре категории:

Пороговые изделия используют возможности перехода полупроводников из одного положения в другое при наличии определенного напряжения. К таковым относятся генераторы колебаний и фазовые регуляторы нагрузки.
Силовые ключи отличаются низкой мощностью. Ток рассеивается элементами в переключательных схемах в открытом состоянии. В закрытом положении электричество не пропускается.
Коммутация постоянного напряжения вполне возможна при использовании приборов с большой мощностью. Есть несколько способов, позволяющих закрывать незапираемые элементы.
Некоторые экспериментальные устройства работают с применением полупроводниковых приборов в переходных режимах, где имеются участки с отрицательным уровнем сопротивления.

В качестве заключения

Чаще всего рассказывают о принципах работы тиристоров для студентов специализированных училищ, которые готовят специалистов в области электротехники. Однако не помешает изучить информацию об устройстве и функционировании универсальных полупроводниковых приборов простым людям, проявляющим интерес к проектированию различных электрических схем.

1.1 Определение, виды тиристоров

1.2 Принцип действия

1.3 Параметры тиристоров

Глава 2. Применение тиристоров в регуляторах мощности

2.1 Общие сведения о различных регуляторах

2.2 Процесс управления напряжением при помощи тиристора

2.3 Управляемый выпрямитель на тиристоре

Глава 3. Практические разработки регуляторов мощности на тиристорах

3.1 Регулятор напряжения на тиристоре КУ201К

3.2 Мощный управляемый выпрямитель на тиристорах

Заключение

Литература

Введение

В данной работе рассмотрены несколько вариантов устройств, где используются элементы тиристоры в качестве регуляторов напряжения и в качестве выпрямителей. Приведены теоретическое и практическое описания принципа действия тиристоров и устройств, схемы этих устройств.

Управляемый выпрямитель на тиристорах — элементах, обладающих большим коэффициентом усиления по мощности, позволяет получать большие токи в нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора.

В данной работе рассмотрены два варианта таких выпрямителей, которые обеспечивают максимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15 В и от 0,5 до 15 В и устройство для регулировки напряжения на нагрузке активного и индуктивного характера, питаемой от сети переменного тока напряжением 127 и 220 В с пределами регулировки от 0 до номинального напряжения сети.

Глава 1. Понятие о тиристоре. Виды тиристоров. Принцип действия

1.1 Определение, виды тиристоров

Тиристором называют полупроводниковый прибор, основу которого составляет четырехслойная структура, способная переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристоры предназначены для ключевого управления электрическими сигналами в режиме открыт — закрыт (управляемый диод).

Простейшим тиристором является динистор – неуправляемый переключающий диод, представляющий собой четырехслойную структуру типа p-n-p-n (рис. 1.1.2). Здесь, как и у других типов тиристоров, крайние n-p-n-переходы называются эмиттерными, а средний p-n-переход – коллекторным. Внутренние области структуры, лежащие между переходами, называются базами. Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешней p-областью – анодом.

В отличие от несимметричных тиристоров (динисторов, тринисторов) в симметричных тиристорах обратная ветвь ВАХ имеет вид прямой ветви. Это достигается встречно-параллельным включением двух одинаковых четырехслойных структур или применением пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).

Рис. 1.1.1 Обозначения на схемах: а) симистора б) динистора в) тринистора.

Рис. 1.1.2 Структура динистора.

Рис. 1.1.3 Структура тринистора.

1.2 Принцип действия

При включении динистора по схеме, приведенной на рис. 1.2.1, коллекторный p-n-переход закрыт, а эмиттерные переходы открыты. Сопротивления открытых переходов малы, поэтому почти все напряжение источника питания приложено к коллекторному переходу, имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает малый ток (участок 1 на рис. 1.2.3).

Рис. 1.2.1. Схема включения в цепь неуправляемого тиристора (динистора).

Рис. 1.2.2. Схема включения в цепь управляемого тиристора (тринистора).

Рис.1.2.3. Вольтамперная характеристика динистора.

Рис.1.2.4. Вольтамперная характеристика тиристора.

Если увеличивать напряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения Uвкл. При напряжении Uвкл в динисторе создаются условия для лавинного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода. Происходит обратимый электрический пробой коллекторного перехода (участок 2 на рис. 1.2.3). В n-области коллекторного перехода образуется избыточная концентрация электронов, а в p-области — избыточная концентрация дырок. С увеличением этих концентраций снижаются потенциальные барьеры всех переходов динистора. Возрастает инжекция носителей через эмиттерные переходы. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождается переключением коллекторного перехода в открытое состояние. Рост тока происходит одновременно с уменьшением сопротивлений всех областей прибора. Поэтому увеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь прибор обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением. Напряжение на резисторе возрастает и происходит переключение динистора.

После перехода коллекторного перехода в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующий прямой ветви диода (участок 4). После переключения напряжение на динисторе снижается до 1 В. Если и дальше увеличивать напряжение источника питания или уменьшать сопротивление резистора R, то будет наблюдаться рост выходного тока, как в обычной схеме с диодом при прямом включении.

При уменьшении напряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивление коллекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода может составлять десятки микросекунд.

Напряжение Uвкл при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением не основных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу. Дополнительные носители заряда вводятся в тиристоре вспомогательным электродом, питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Uупр). Тиристор со вспомогательным управляющим электродом называется триодным, или тринисторным. На практике при использовании термина «тиристор» подразумевается именно элемент. Схема включения такого тиристора показана на рис. 1.2.2. Возможность снижения напряжения U при росте тока управления, показывает семейство ВАХ (рис. 1.2.4).

Если к тиристору приложить напряжение питания, противоположной полярности (рис. 1.2.4), то эмиттерные переходы окажутся закрытыми. В этом случае ВАХ тиристора напоминает обратную ветвь характеристики обычного диода. При очень больших обратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.

Тиристор. Устройство, назначение.

Тиристором называется управляемый трехэлектродный полупроводниковый прибор с тремя p–n -переходами, обладающий двумя устойчивыми состояниями электрического равновесия: закрытым и открытым.

Тиристор совмещает в себе функции выпрямителя, выключателя и усилителя. Часто он используется как регулятор, главным образом, когда схема питается переменным напряжением. Нижеследующие пункты раскрывают три основных свойства тиристора:

1 тиристор, как и диод, проводит ток в одном направлении, проявляя себя как выпрямитель;

2 тиристор переводится из выключенного состояния во включенное при подаче сигнала на управляющий электрод и, следовательно, как выключатель имеет два устойчивых состояния.

3 управляющий ток, необходимый для перевода тиристора из «закрытого» состояния в «открытое», значительно меньше (несколько миллиампер) при рабочем токе в несколько ампер и даже в несколько десятков ампер. Следовательно, тиристор обладает свойствами усилителя тока;

Устройство и основные виды тиристоров

Рис. 1. Схемы тиристора: a) Основная четырёхслойная p-n-p-n -структура b) Диодный тиристор с) Триодный тиристор.

Основная схема тиристорной структуры показана на рис. 1. Она представляет собой четырёхслойный полупроводник структуры p-n-p-n , содержащий три последовательно соединённых p-n -перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p -слою называется анодом, к внешнему n -слою — катодом. В общем случае p-n-p-n -прибор может иметь до двух управляющих электродов (баз), присоединённых к внутренним слоям. Подачей сигнала на управляющий электрод производится управление тиристором (изменение его состояния). Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором . Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором (иногда просто тиристором, хотя это не совсем правильно). В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду. Наиболее распространены последние.

Описанные выше приборы бывают двух разновидностей: пропускающие ток в одном направлении (от анода к катоду) и пропускающие ток в обоих направлениях. В последнем случае соответствующие приборы называются симметричными (так как ихВАХ симметрична) и обычно имеют пятислойную структуру полупроводника. Симметричный тринистор называется такжесимистором или триаком (от англ. triac). Следует заметить, что вместо симметричных динисторов , часто применяются их интегральные аналоги, обладающие лучшими параметрами.

Тиристоры, имеющие управляющий электрод, делятся на запираемые и незапираемые. Незапираемые тиристоры, как следует из названия, не могут быть переведены в закрытое состояние с помощью сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Такие тиристоры закрываются, когда протекающий через них ток становится меньше тока удержания. На практике это обычно происходит в конце полуволны сетевого напряжения.

Вольтамперная характеристика тиристора

Рис. 2. Вольтамперная характеристика тиристора

Типичная ВАХ тиристора, проводящего в одном направлении (с управляющими электродами или без них), приведена на рис 2. Она имеет несколько участков:

· Между точками 0 и (Vвo,IL) находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание (нижняя ветвь).

· В точке Vво происходит включение тиристора (точка переключения динистора во включённое состояние).

· Между точками (Vво, IL) и (Vн,Iн) находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением-неустойчивая область переключения во включённое состояние. При подаче разности потенциалов между анодом и катодом тиристора прямой полярности больше Vно происходит отпирание тиристора (динисторный эффект).

· Участок от точки с координатами (Vн,Iн) и выше соответствует открытому состоянию (прямой проводимости)

· На графике показаны ВАХ с разными токами управления (токами на управляющем электроде тиристора) IG (IG=0; IG>0; IG>>0), причём чем больше ток IG, тем при меньшем напряжении Vbo происходит переключение тиристора в проводящее состояние

· Пунктиром обозначен т. н. «ток включения спрямления» (IG>>0), при котором тиристор переходит в проводящее состояние при минимальном напряжении анод-катод. Для того, чтобы перевести тиристор обратно в непроводящее состояние необходимо снизить ток в цепи анод-катод ниже тока включения спрямления.

· Участок между 0 и Vbr описывает режим обратного запирания прибора.

Вольтамперная характеристика симметричных тиристоров отличается от приведённой на рис. 2 тем, что кривая в третьей четверти графика повторяет участки 0-3 симметрично относительно начала координат.

По типу нелинейности ВАХ тиристор относят к S-приборам.

Динисторные переключатели для микро- и наносекундных импульсов мощности … Страницы 1 — 3 — Flip PDF Download

Т. 115 (2009) ACTA PHYSICA POLONICA A № 6 Труды 2-й Евроазиатской конференции по импульсной энергии, Вильнюс, Литва, 22–26 сентября 2008 г. Динисторные переключатели для генераторов микро- и наносекундных импульсов мощности Ю.В. Аристов, И. Грехов, С.В. Коротков, А.Г. Люблинский ∗ Физико-технический институт им. Иоанна РАН, 194021, Санкт-Петербург, Политехническая улица, 26, Россия Гигаваттные силовые переключатели для приложений микросекундного диапазона на основе сборки обратных динисторов включения (RSD) и быстрых компактных генераторов для Обсуждаются приложения наносекундного диапазона на основе новых полупроводниковых устройств Deep Level Dynistors (DLD). В качестве примера описаны конструкция и принципы работы силового переключателя с длительностью импульса 25 кВ, 300 кА, 600 мкс на основе RSD диаметром 76 мм и переключателя 25 кВ, 10 кА на основе DLD диаметром 16 мм.Увеличить импульсную мощность можно как за счет увеличения диаметра динисторной конструкции, так и за счет увеличения количества устройств, соединенных последовательно или параллельно. Номера PACS: 84.70. + P, 84.30.Ng, 85.30. − z, 85.30.De 1. Введение скорости нарастания тока до 30 кА / мкс, что значительно превосходит коммутационные возможности импульсных тиристоров. использован полупроводник с таким же диаметром.Важно также отметить, что переключатели представляют собой импульсные силовые тиристоры для микросекундного диапазона, простая обработка RSD позволяет получить более низкую стоимость приложений и MOS-управляемых тиристоров (SMCT) для RSD по сравнению с ценой на такие же импульсные и аналоговые приложения. тиристоры. Двухэлектродный полупроводниковый прибор Reverse RSD — это прибор для приложений микросекундного диапазона. Modu-Switched-on Dynistor (RSD) [1, 2] и новое полуалирование базовых областей RSD с помощью электронно-дырочного плазменного dur-проводникового устройства Deep Level Dynistor (DLD) [3, 4], процесс включения происходит относительно медленно (немногие из которых являются перспективной заменой для обеих этих десятых долей микросекунды), потому что он производится биполярниками, был разработан в 10-е физико-техническом дрейфе носителей, инжектируемых эмиттерами.Поэтому energyInstitute. потери в структуре RSD резко возрастают, если она работает при наносекундной длительности импульса. 2. Основные принципы работы. Потери энергии для наносекундных импульсов учитываются. Плотная сетка каналов обратной проводимости существенно меньше в DLD-структуре. DLD включается ударом в кремниевую структуру RSD для управления устройством.Распространение фронта ионизации, которое формируется подачей реверсивного управляющего тока, проходит через сетку коротких (1-2 нс) импульсов перенапряжения со скоростью нарастания не менее, а коротких импульсов (менее 1 мкс) обратного напряжения — более 1 кВ / нс. DLD — это четырехслойный двухэлектродный износостойкий динистор. Силовая цепь блокируется тисками на основе кремния с глубокими уровнями посередине за это время дросселем с насыщаемым сердечником. Контроль ширины запрещенной зоны. Когда электрическое поле превышает статический ток, в несколько раз возникает электронно-дырочная инжекция в базовое поле критического пробоя, происходит туннельная ионизация динистора и равномерное накопление инициирующих примесных центров, электроны появляются в заряде вблизи p-N-перехода.Когда постоянное напряжение находится в области сверхвысокого поля и вызывает интенсивное воздействие на динистор, срабатывает RSD и включает ионизацию. Фронт ударной ионизации движется вместе с процессом, расширяется равномерно и одновременно со скоростью, в 3–5 раз превышающей скорость насыщения, оставляя за собой всю площадь устройства, что определяет уникальное RSD, переключающее электронно-дырочную плазму за собой. Это плазма в пределах возможностей. высокая проводимость заполняет базовые слои и вызывает быстрое переключение DLD в проводящее состояние.Типичная длительность Например, RSD с диаметром полупроводника 76 мм этого процесса не превышает нескольких сотен, пи-проводниковая структура коммутирует пиковый ток 300 кА с секундными секундами. * Корреспондент; электронная почта: Например, DLD с диаметром полупроводника 12 мм [email protected] ﬀ e.ru и рабочим напряжением 2,5 кВ коммутирует пиковый ток 10 кА со скоростью нарастания тока до 250 А / нс, что значительно превышает коммутационные возможности тиристоров SMCT.Стоимость DLD значительно ниже, чем SMCT из-за простой технологии DLD. (1031)

1032 Ю.В. Аристов и др. 3. Схемотехника на базе ДЗО и ДЗП (100–300 А / см2). DSRD выключается, и ток индуктора L коммутируется в цепь C1 – DLD1. Высокая Основные принципиальные электрические цепи импульса высокого напряжения возникают на сборке динисторов ДЛД1 и генераторах на основе ДЛД и РСД с включением конденсаторной энергии.Тогда напряжения на сборке DLDN резко хранятся C0 показаны на рис. 1 и 2. увеличивается и тоже включается. Таким образом, сборки DLD1 – DLDN включаются друг за другом и через нагрузку Z разряжается накопительный конденсатор C0. Принципиальная электрическая схема генератора на основе RSD представлена на рис.2. Стек RSD запускается при запуске конденсатора C и системы управления CS на основе переключателя S, который обычно состоит из узла DLD. При первом включении переключатель S замыкается, и разрядный ток конденсатора C проходит через цепь LR1. Когда напряжение на конденсаторе C изменяется на отрицательное, это обратное напряжение применяется к стеку RSD, и управляющий ток RSD, формируемый индуктивностью L, проходит через структуру динисторов.Пока управляющий ток проходит через RSD, дроссель с насыщаемым сердечником L0 имеет большую индуктивность и предотвращает резкое увеличение силового тока через нагрузку. Когда дроссель индуктора L0 насыщается, на RSD подается постоянное напряжение, они включаются одновременно и конденсатор C0 разряжается через нагрузку.Рис. 1. Принципиальная электрическая схема генератора на основе ДЗЗ. Рис. 3. Наносекундный переключатель на основе DLD 25 кВ с пиковым током 10 кА и скоростью нарастания тока 250 А / нс. Рис. 2. Принципиальная электрическая схема на базе RSD Рис. 4. Выключатель на основе RSD 25 кВ с генератором. Пиковый ток 300 кА и скорость нарастания тока 30 кА / мкс. Стеки DLD1 – DLDN на рис.1 запускаются системой управления CS, пусковыми конденсаторами C1 – CN и диодным прерывателем тока D, который состоит из последовательно соединенных дрейфовых ступенчато-восстановительных диодов (DSRD) [5]. Формирователь импульсов F обеспечивает требуемый режим работы DSRD. При первом коротком импульсе (~ 100 нс) постоянного тока, проходящего через DSRD, заряды электронов и дырок накапливаются в базовом слое DSRD вблизи инжекторов. После этого обратный импульсный ток примерно такой же длительности вытягивает накопленный заряд и обеспечивает отключение DSRD. Длительность отключения тока DSRD составляет не более нескольких наносекунд при оптимальной плотности обратного тока

Динисторные переключатели для генераторов микро- и наносекундных импульсов мощности 1033 Фотографии проектируемых выключателей на базе ДЗЗ и ДЗР, ядерных исследований, очистки промышленных газов с рабочим напряжением 25 кВ представлены на рис.3 и воду — электрическим разрядом, импульсным электромагнитным и 4. Наносекундный переключатель на основе DLD (рис. 3), коммуникативные и электрогидравлические технологии и т. Д. Передает импульсы тока с амплитудой 10 кА и скоростью нарастания тока до 250 А / нс. Переключатель на основе RSD (рис. 4) Опорный источник коммутирует микросекундные импульсы с пиковым током 300 кА и скоростью нарастания тока до 30 кА / мкс. [1] И.В. Грехов, А. Горбатюк, Л. Костина, С.Коротков, Н.С. Яковчук, Твердотельная электроника. 4. Выводы 26, 1132 (1983). Электрогенераторы наносекундного и микросекундного диапазонов- [2] Ю.В. Аристов, В. Воронков, И. Грехов, торры и переключатели на основе новых полупроводниковых приборов А.Л. Жмодиков, А.К. Козлов, С.В. Коротков, Динистор обратного включения (RSD) и Deep Level И.А. Рольник, Инстр. Exp. Разработаны методики 50, 228Dynistor (DLD).Коммутационная способность RSD и DLD значительно выше, чем у лучших современных импульсных силовых тиристоров и МОП- [3] I.V. Грехов, С. Коротков, П. Родина, тиристоры под управлением IEEE соответственно. Пер. Plasma Sci. 36, 378 (2008). Возможная область применения таких динисторных переключателей [4] Ю.В. Аристов, В. Воронков, И. Грехова, а генераторы — лазеры, ускорители и радиолокационные техники — А.К.Козлов, С.В. Коротков А.А., Люблинский А.Г. // Инструмент. Exp. Методики 50, 224 (2007). [5] И.В. Грехов, В. Ефанов, А.Ф. Кардо-Сусоев, С.В. Шендерей, Твердотельная электроника. 28, 597 (1985).

Принцип действия, устройство и схема управления. Тиристоры. Устройство, принцип действия, вольт-амперная характеристика

Тиристор — это полупроводниковый прибор, работающий как переключатель.Он имеет три электрода и структуру p-n-p-n из четырех полупроводниковых слоев. Электроды называются анодом, катодом и затвором. Структура p-n-p-n функционально аналогична нелинейному резистору, который может принимать два состояния:

с очень высоким сопротивлением, выключено;
с очень низким сопротивлением в комплекте.

Просмотры

На включенном тиристоре остается напряжение порядка одного или нескольких вольт, которое незначительно увеличивается с увеличением протекающего через него тока.В зависимости от вида тока и напряжения, подаваемого в электрическую цепь с тиристором, в нем используется одна из трех современных разновидностей этих полупроводниковых приборов. Работа на постоянном токе:

включены SCR;
три типа запираемых тиристоров, обозначаемых как

Симисторы работают на переменном и постоянном токе. Все эти тиристоры содержат затвор и два других электрода, через которые протекает ток нагрузки. Для тиристоров и тиристоров с блокировкой это анод и катод; для симисторов название этих электродов связано с правильным определением свойств управляющего сигнала, подаваемого на управляющий электрод.

Наличие в тиристоре p-n-p-n структуры позволяет условно разделить его на две области, каждая из которых представляет собой биполярный транзистор соответствующей проводимости. Таким образом, эти соединенные между собой транзисторы являются эквивалентом тиристора, который выглядит как цепь на изображении слева. SCR были первыми на рынке.

Свойства и характеристики

По сути, это аналог самоблокирующегося реле с одним нормально разомкнутым контактом, роль которого играет полупроводниковая структура, расположенная между анодом и катодом.Отличие от реле в том, что к этому полупроводниковому прибору можно применить несколько методов включения и выключения. Все эти методы объясняются транзисторным эквивалентом SCR.

Два эквивалентных транзистора имеют положительную обратную связь. Он умножает любые изменения тока в их полупроводниковых переходах. Следовательно, существует несколько видов воздействия на электроды тринистора для его включения и выключения. Первые два метода позволяют включать по аноду.

Если напряжение на аноде увеличится до определенного значения, начнут сказываться эффекты начинающегося пробоя полупроводниковых структур транзисторов.Возникающий начальный ток будет усилен лавинообразно за счет положительной обратной связи, и оба транзистора включатся.
При достаточно быстром повышении напряжения на аноде происходит заряд межэлектродных емкостей, которые присутствуют в любых электронных компонентах. В этом случае в электродах появляются зарядные токи этих емкостей, которые улавливаются положительной обратной связью и все заканчивается включением тринистора.

Если нет перечисленных выше изменений напряжения, включение обычно происходит с током базы эквивалентного транзистора n-p-n.Отключить тиристор можно одним из двух способов, что также становится понятным из-за взаимодействия эквивалентных транзисторов. В них действует положительная обратная связь, начиная с некоторых значений токов, протекающих в p-n-p-n структуре. Если ток сделать меньше этих значений, положительная обратная связь будет работать на быстрое исчезновение токов.

Другой способ выключения — прервать положительную обратную связь импульсом напряжения, который меняет полярность на аноде и катоде.Благодаря этому направление токов между электродами меняется на обратное, и тиристор отключается. Поскольку явление фотоэлектрического эффекта характерно для полупроводниковых материалов, существуют фото- и оптотиристоры, в которых включение может быть вызвано освещением либо приемного окна, либо светодиода в корпусе этого полупроводникового прибора.

Есть еще так называемые динисторы (неуправляемые тиристоры). Эти полупроводниковые приборы конструктивно не имеют управляющего электрода.По сути, это тринистор с одним недостающим контактом. Следовательно, их состояние зависит только от напряжения анода и катода, и они не могут быть включены управляющим сигналом. Остальные процессы в них аналогичны обычным SCR. То же самое относится к симисторам, которые, по сути, представляют собой два параллельно включенных тиристора. Поэтому они используются для управления переменным током без дополнительных диодов.

Тиристоры запираемые

Если области p-n-p-n структуры выполнены определенным образом вблизи баз эквивалентных транзисторов, можно добиться полной управляемости тиристора со стороны электрода затвора.Такая конструкция структуры p-n-p-n показана на изображении слева. Такой тиристор можно в любой момент включать и выключать соответствующими сигналами, подав их на управляющий электрод. Остальные методы переключения, применяемые к тиристорам, также подходят для запираемых тиристоров.

Однако эти методы неприменимы к таким полупроводниковым приборам. Напротив, они исключаются некоторыми схемотехническими решениями. Цель состоит в том, чтобы добиться надежного включения и выключения только с помощью управляющего электрода.Это необходимо для использования таких тиристоров в мощных высокочастотных инверторах. GTO работают на частотах до 300 Гц, в то время как IGCT могут работать на значительно более высоких частотах, достигающих 2 кГц. Номинальные токи могут составлять несколько тысяч ампер, а напряжения — несколько киловольт.

Сравнение различных тиристоров показано в таблице ниже.

Тип тиристора	Преимущества	недостатки	Где используется
Тринистор	Минимальное напряжение в открытом состоянии при максимальных токах и перегрузках.Самый надежный из всех. Хорошая масштабируемость схем за счет совместной работы нескольких тиристоров, соединенных параллельно или последовательно	Нет возможности произвольного управляемого отключения только управляющим электродом. Самые низкие рабочие частоты.	Электроприводы, источники питания большой мощности; сварочные инверторы; управление мощными ТЭНами; статические компенсаторы; выключатели в цепях переменного тока
ГТО	Возможность произвольного управляемого отключения.Относительно высокая максимальная токовая нагрузка. Возможность надежной работы при последовательном подключении. Рабочая частота до 300 Гц, напряжение до 4000 В.	Напряжение во включенном состоянии существенно при максимальных токах и перегрузках и соответствующих потерях, в том числе в системах управления. Сложная схемотехника для построения системы в целом. Большой динамический натёр.
IGCT	Возможность произвольного управляемого отключения. Относительно высокая максимальная токовая нагрузка.Относительно низкое напряжение в открытом состоянии при максимальных токах и перегрузках. Рабочая частота — до 2000 Гц. Простое управление. Возможность надежной работы при последовательном подключении.	Самый дорогой из тиристоров	Электроприводы; статические компенсаторы реактивной мощности; Источники питания большой мощности, индукционные нагреватели

Тиристоры изготавливаются для широкого диапазона токов и напряжений. Их конструкция определяется размерами p-n-p-n конструкции и необходимостью получить от нее надежный отвод тепла.Современные тиристоры, а также их обозначения в электрических схемах показаны на изображениях ниже.

♦ Как мы уже выяснили — тиристор — это полупроводниковый прибор, обладающий свойствами электрического клапана. Тиристор с двумя выходами (А — анод, К — катод) , это динистор. Тиристор с тремя выходами (А — анод, К — катод, Ue — управляющий электрод) , это тринистор, или в обиходе его просто называют тиристором.

♦ С помощью управляющего электрода (при определенных условиях) можно изменять электрическое состояние тиристора, то есть переводить его из состояния «выключено» в состояние «включено».
Тиристор открывается, если приложенное напряжение между анодом и катодом превышает значение U = Upr , то есть величину напряжения пробоя тиристора;
Тиристор может быть открыт даже при напряжении менее Upr между анодом и катодом (U, если вы приложите импульс напряжения положительной полярности между затвором и катодом.

♦ Тиристор может находиться в открытом состоянии столько, сколько необходимо, пока на него подается напряжение питания.
Тиристор может быть закрыт:

— если снизить напряжение между анодом и катодом до U = 0 ;
— если анодный ток тиристора уменьшен до значения, меньшего, чем ток удержания Iud .
— подачей напряжения блокировки на управляющий электрод (только для блокируемых тиристоров).

Тиристор также может находиться в закрытом состоянии столько, сколько необходимо, до прихода запускающего импульса.
Тиристоры и динисторы работают как в цепях постоянного, так и переменного тока.

Работа динистора и тиристора в цепях постоянного тока.

Давайте рассмотрим несколько практических примеров.
Первым примером использования динистора является генератор звукового сигнала релаксации . .

Используем в качестве динистора КН102А-Б.

♦ Генератор работает следующим образом.
При нажатии кнопки Кн , через резисторы R1 и R2 постепенно заряжается конденсатор СО (+ батареи — замкнутые контакты кнопки Kn — резисторы — конденсатор С — минус батареи).
Параллельно конденсатору подключается цепочка из телефонной капсулы и динистора. Через телефонный капсюль и динистор ток не течет, так как динистор все еще «заблокирован».
♦ При достижении напряжения на конденсаторе, при котором динистор пробивается, через катушку телефонной капсулы проходит импульс тока разряда конденсатора (С — телефонная катушка — динистор — С). Из телефона слышен щелчок, конденсатор разряжен. Затем конденсатор C снова заряжается и процесс повторяется.
Частота повторения щелчков зависит от емкости конденсатора и величины сопротивления резисторов. R1 и R2 .
♦ При указанном на схеме напряжении, номиналах резисторов и конденсаторов частоту звукового сигнала с помощью резистора R2 можно изменять в пределах 500 — 5000. герц. Телефонный капсюль должен использоваться с катушкой с низким сопротивлением 50-100 Ом , не более, например телефонная капсула TC-67-N .
Телефонный капсюль должен быть включен с соблюдением полярности, иначе он не будет работать.Капсула отмечена знаком + (плюс) и — (минус).

♦ Данная схема (рис. 1) имеет один недостаток. Из-за большого разброса параметров динистора КН102 (разное напряжение пробоя) в некоторых случаях потребуется поднять напряжение блока питания 35-45 вольт , что не всегда возможно и удобный.

Устройство управления, смонтированное на тиристоре, для включения и выключения нагрузки одной кнопкой показано на рис.2.

Устройство работает следующим образом.
♦ В исходном состоянии тиристор закрыт, а лампа выключена.
Нажать кнопку Kn в течение 1-2 секунды … Контакты кнопки разомкнуты, цепь катода тиристора разомкнута.

В этот момент конденсатор С заряжается от блока питания через резистор R1 … Напряжение на конденсаторе достигает значения U, блока питания.
Отпустить кнопку Кн .
В этот момент конденсатор разряжается по цепи: резистор R2 — управляющий электрод тиристора — катод — замкнутые контакты кнопки Kn — конденсатор.
А в цепи управляющего электрода будет протекать ток, тиристор «откроется» .
Загорается свет и по цепи: плюс АКБ — нагрузка в виде лампочки — тиристор — замкнутые контакты кнопки — минус АКБ.
Схема будет оставаться в этом состоянии столько, сколько необходимо..
В этом состоянии конденсатор разряжен: резистор R2, переход управляющего электрода — катод тиристора, контакты кнопки Kn.
♦ Чтобы выключить свет, кратковременно нажмите кнопку Kn … В этом случае основная цепь питания лампы отключается. Тиристор «Замыкается» … При замкнутых контактах кнопок тиристор останется в замкнутом состоянии, так как управляющий электрод тиристора Uynp = 0 (конденсатор разряжен).

Испытал и надежно проработал в этой схеме различные тиристоры: КУ101, Т122, КУ201, КУ202, КУ208. .

♦ Как уже было сказано, динистор и тиристор имеют свой транзисторный аналог . .

Аналоговая схема тиристора состоит из двух транзисторов и показана на рис. 3 .
Транзистор Тр 1 имеет p-n-p проводимость, транзистор Tr 2 имеет n-p-n проводимость. Транзисторы могут быть как германиевыми, так и кремниевыми.

Тиристорный аналог имеет два управляющих входа.
Первый логин: A — Ue1 (эмиттер — база транзистора Tr1).
Второй вход: К — Уэ2 (эмиттер — база транзистора Тр2).

Аналог имеет: А — анод, К — катод, Ue1 — первый управляющий электрод, Ue2 — второй управляющий электрод.

Если управляющие электроды не используются, то это будет динистор, с электродами А — анод и К — катод. .

♦ Пара транзисторов, как аналог тиристора, должна быть выбрана одинаковой мощности с током и напряжением выше, чем это необходимо для работы устройства.Аналоговые параметры тиристора (напряжение пробоя Unp, ток удержания Iyд) , будет зависеть от свойств используемых транзисторов.

♦ Для более стабильной работы аналога в схему добавлены резисторы R1 и R2 … А с помощью резистора R3 можно регулировать напряжение пробоя Upr и ток удержания Iyд аналог динистора — тиристор. Схема такого аналога показана на рис. 4 .

Если в схеме генератора звуковой частоты (рисунок 1) вместо динистора КН102 включить аналог динистора, то получится прибор с другими свойствами (рисунок 5) .

Напряжение питания такой схемы будет составлять от 5 до 15 вольт … Изменяя номиналы резисторов R3 и R5 можно изменить тональность и рабочее напряжение генератора.

Переменный резистор R3 аналоговое напряжение пробоя подбирается под используемое напряжение питания.

Тогда вы можете заменить его постоянным резистором.

Транзисторы Тр1 и Тр2: КТ502 и КТ503; КТ814 и КТ815 или любые другие.

♦ Интересная схема регулятора напряжения с защитой от короткого замыкания в нагрузке (рисунок 6) .

Если ток нагрузки превышает 1 ампер , защита сработает.

В состав стабилизатора входят:

— элемент управления — стабилитрон КС510 , определяющий выходное напряжение;
— исполнительный элемент — транзисторы КТ817А , КТ808А , выполняющие роль регулятора напряжения;
— в качестве датчика перегрузки используется резистор R4 ;
— в механизме исполнительной защиты используется аналог динистора, на транзисторах КТ502 и КТ503 .

♦ На входе стабилизатора установлен конденсатор в качестве фильтра С1 … Резистор R1 ток стабилизации стабилитрона установлен КС510 , типоразмер 5 — 10 мА. Напряжение на стабилитроне должно быть 10 вольт .
Резистор R5 устанавливает начальный режим стабилизации выходного напряжения.

Резистор R4 = 1,0 Ом , включенный последовательно в цепь нагрузки.Чем выше ток нагрузки, тем больше напряжения, пропорционального току, выделяется на ней.

В исходном состоянии, когда нагрузка на выходе стабилизатора низкая или отключена, тиристорный аналог замкнут. Приложенного напряжения 10 вольт (от стабилитрона) для пробоя недостаточно. В этот момент падение напряжения на резисторе R4 практически равно нулю.
Если постепенно увеличивать ток нагрузки, падение напряжения на резисторе увеличится. R4 … При определенном напряжении на R4 аналог тиристора прорывается и устанавливается напряжение, между точкой Pt1 и общим проводом 1,5 — 2,0 вольт .
Напряжение анодно-катодного перехода открытого аналога тиристора.

Одновременно загорается светодиод D1 сигнализирует об аварии. Напряжение на выходе стабилизатора в этот момент будет равно 1,5 — 2.0 вольт .
Для восстановления нормальной работы стабилизатора необходимо выключить нагрузку и нажать кнопку Kn путем сброса блокировки защиты.
Снова появится напряжение на выходе стабилизатора 9 вольт и светодиод погаснет.
Регулируя резистор R3 , можно выбрать ток срабатывания защиты от 1 ампера и более. … Транзисторы Т1 и Т2 можно устанавливать на один радиатор без изоляции.Сам радиатор должен быть изолирован от корпуса.

Чтобы наглядно представить себе работу, необходимо дать представление о сути работы тиристора.

Управляемый проводник, состоящий из четырех полупроводниковых переходов P-N-P-N. Его принцип работы аналогичен принципу действия диода и осуществляется при попадании электрического тока на управляющий электрод.

Прохождение тока через тиристор возможно только в том случае, если потенциал анода выше потенциала катода.Ток через тиристор перестает течь, когда значение тока падает до порога включения. Ток, протекающий на управляющий электрод, не влияет на ток в основной части тиристора и, кроме того, не нуждается в постоянной поддержке в основном состоянии тиристора, это необходимо исключительно для открытия тиристора.

Тиристор

имеет несколько решающих характеристик.

В открытом состоянии, благоприятном для проводящей функции, тиристор характеризуется следующими показателями:

Падение напряжения, оно определяется как пороговое напряжение с использованием внутреннего сопротивления.
Максимально допустимый ток до 5000 А (среднеквадратичное значение), типичный для самых мощных компонентов.

В заблокированном состоянии тиристор:

Максимально допустимое постоянное напряжение (выше 5000 А).
Обычно значения прямого и обратного напряжения одинаковы.
Время блокировки или время с минимальным значением, в течение которого на тиристор не влияет положительное значение анодного напряжения относительно катода, в противном случае тиристор самопроизвольно разблокируется.
Управляющий ток, присущий открытой основной части тиристора.

Тиристоры предназначены для низкочастотных и высокочастотных цепей. Это так называемые быстродействующие тиристоры, область их применения рассчитана на несколько килогерц. Для быстродействующих тиристоров характерно использование неодинакового прямого и обратного напряжения.

Для увеличения значения постоянного напряжения

Рис. №1. Габаритные и присоединительные размеры и чертеж тиристора. м 1, м 2 — контрольные точки, в которых измеряется импульсное напряжение в открытом состоянии. L 1 мин. — наименьший воздушный зазор (расстояние) в воздухе между выводами анода и управляющего электрода; L 2 мин. — минимальное расстояние длина прохождения тока течь между выводами.

Разновидности тиристоров

— диодный тиристор, имеет два выхода: анодный и катодный.
SCR — SCR оснащен дополнительным управляющим электродом.
Симистор — симметричный тиристор, представляет собой встречно-последовательное соединение тиристоров, имеет возможность пропускать ток в прямом и обратном направлениях.

Рис. №2. Структура (а) и вольт-амперная характеристика (ВАХ) тиристора.

Тиристоры предназначены для работы в цепях с разными частотными границами, при обычном использовании тиристоры могут быть подключены к диодам, которые включены антиреверсивным образом, это свойство используется для увеличения постоянного напряжения, величина которого Компонент выдерживает в выключенном состоянии. Для сложных схем используйте тиристор GTO ( Gate Turn Oee — запираемый тиристор) , он полностью управляемый.Он заблокирован управляющим электродом. Использование тиристоров такого типа нашло применение в очень мощных преобразователях, поскольку они могут выдерживать большие токи.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что то упустил. Загляните, буду рад, если найдете на моем еще что-нибудь полезное.

Тиристор — электронный компонент, изготовленный на основе полупроводниковых материалов, может состоять из трех и более p-n-переходов и имеет два стабильных состояния: закрытый (низкая проводимость), открытый (высокая проводимость).

Это сухая формулировка для начинающих магистр электротехники у, вообще ничего не говорит. Давайте рассмотрим принцип работы этого электронного компонента для обычных людей, так сказать для чайников, и где его можно применить. По сути, это электронный аналог переключателей, которыми вы пользуетесь каждый день.

Есть много типов этих элементов с разными характеристиками и областями применения. Рассмотрим обычный однооперационный тиристор.

Способ обозначения на схемах показан на рисунке 1.

Электронный элемент имеет следующие выводы:

анодный плюсовой вывод;
катодный отрицательный вывод;
управляющий электрод G.

Принцип работы тиристора

Основное применение элементов данного типа — создание на их основе силовых тиристорных ключей для коммутации больших токов и их регулирования. Включение осуществляется сигналом, передаваемым на управляющий электрод.В этом случае элемент нельзя полностью контролировать, и для его закрытия необходимо принять дополнительные меры, чтобы напряжение упало до нуля.

Если простыми словами сказать, как работает тиристор, то по аналогии с диодом он может проводить ток только в одном направлении, поэтому при его подключении нужно соблюдать правильную полярность … При подаче напряжения к аноду и катоду этот элемент будет оставаться закрытым до момента подачи соответствующего электрического сигнала на управляющий электрод.Теперь, независимо от наличия или отсутствия управляющего сигнала, он не изменит своего состояния и останется открытым.

Условия закрытие тиристора:

Убрать сигнал с управляющего электрода;
Уменьшите напряжение на катоде и аноде до нуля.

Для сетей переменного тока выполнение этих условий не вызывает особых затруднений. Синусоидальное напряжение, изменяясь от одного значения амплитуды к другому, уменьшается до нуля, и если в этот момент нет управляющего сигнала, тиристор закроется.

В случае использования тиристоров в цепях постоянного тока используется ряд методов принудительного переключения (замыкание тиристора), наиболее распространенным является использование предварительно заряженного конденсатора. Цепь конденсатора подключена к цепи управления тиристором. При подключении конденсатора к цепи на тиристоре произойдет разряд, ток разряда конденсатора будет направлен противоположно прямому току тиристора, что приведет к уменьшению тока в цепи до нуля и тиристор закроется.

Вы можете подумать, что использование тиристоров неоправданно, не проще ли использовать обычный выключатель? Огромным преимуществом тиристора является то, что он позволяет коммутировать огромные токи в цепи анод-катод, используя незначительный управляющий сигнал, подаваемый на цепь управления. В этом случае не возникает искры, что важно для надежности и безопасности всей цепи.

Схема подключения

Схема управления может выглядеть иначе, но в простейшем случае схема переключения тиристорного переключателя имеет вид, показанный на рисунке 2.

К аноду L прикреплена лампочка, а положительный вывод источника питания G подключен к нему переключателем K2. B. Катод подключен к минусу источника питания.

После подачи питания на выключатель К2 напряжение батареи будет подано на анод и катод, но тиристор останется замкнутым, лампа не загорится. Для включения лампы необходимо нажать кнопку К1, сигнал через сопротивление R поступит на управляющий электрод, тиристорный ключ изменит свое состояние на размыкание, и лампа загорится.Сопротивление ограничивает ток, подаваемый на электрод затвора. Повторное нажатие кнопки K1 не влияет на состояние цепи.

Чтобы замкнуть электронный ключ, нужно отключить цепь от источника питания переключателем К2. Этот тип электронных компонентов закроется и в случае снижения напряжения питания на аноде до определенного значения, которое зависит от его характеристик. Вот так можно описать принцип работы тиристора для чайников.

Технические характеристики

К основным характеристикам можно отнести следующие:

Рассмотренные элементы, помимо электронных ключей, часто используются в регуляторах мощности, которые позволяют изменять мощность, подаваемую на нагрузку, путем изменения среднего и действующего значений. Переменного тока.Величина тока регулируется изменением момента подачи на тиристор сигнала открытия (изменением угла открытия). Угол открытия (регулирования) — это время от начала полупериода до момента открытия тиристора.

Типы данных электронных компонентов

Существует много различных типов тиристоров, но наиболее распространенными, помимо тех, которые мы обсуждали выше, являются следующие:

элемент динистора, коммутация которого происходит при достижении определенного значения достигается значение напряжения, приложенного между анодом и катодом;
симистор;
оптотиристор, коммутация которого осуществляется световым сигналом.

Симисторы

На симисторах остановимся подробнее. Как упоминалось ранее, тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, поэтому при установке в цепи переменного тока такая схема регулирует один полупериод сетевого напряжения. Для регулирования обоих полупериодов необходимо установить другой тиристор в антипараллельном режиме или применить специальные схемы с использованием мощных диодов или диодных мостов. Все это усложняет схему, делает ее громоздкой и ненадежной.

Именно для таких случаев и был изобретен симистор. Поговорим о нем и о том, как это работает для чайников. Основное отличие симисторов от рассмотренных выше элементов заключается в способности пропускать ток в обоих направлениях. Фактически, это два тиристора с общим управлением, соединенные встречно параллельно (рис. 3А).

Условное графическое обозначение этого электронного компонента показано на рис. 3 В. Следует отметить, что называть силовые выводы анодом и катодом будет некорректно, так как ток может проводиться в любом направлении, поэтому они обозначаются T1 и T2.Управляющий электрод обозначен G. Чтобы открыть симистор, необходимо подать управляющий сигнал на соответствующий вывод. Условия перехода симистора из одного состояния в другое и обратно в сетях переменного тока не отличаются от рассмотренных выше способов управления.

Этот тип электронных компонентов используется в промышленном секторе, бытовых устройствах и электроинструментах для плавного регулирования тока. Это управление электродвигателями, ТЭНами, зарядными устройствами.

В заключение хотелось бы сказать, что и тиристоры, и симисторы, коммутируя значительные токи, имеют весьма скромные габариты, при этом на их корпусе выделяется значительная тепловая мощность. Проще говоря, они сильно нагреваются, поэтому для защиты элементов от перегрева и термического пробоя используют радиатор, которым в простейшем случае является алюминиевый радиатор.

Тиристор. Устройство, назначение.

Тиристор — управляемый трехэлектродный полупроводниковый прибор с тремя p — n -переходами, который имеет два устойчивых состояния электрического равновесия: закрытое и открытое.

Тиристор совмещает в себе функции выпрямителя, переключателя и усилителя. Его часто используют в качестве регулятора, в основном, когда в цепь подается переменное напряжение. Следующие пункты раскрывают три основных свойства тиристора:

1 тиристор, как диод, проводит ток в одном направлении, проявляя себя как выпрямитель;

2 тиристор переводится из выключенного состояния во включенное при подаче сигнала на управляющий электрод и, следовательно, в качестве переключателя он имеет два стабильных состояния.

3 управляющий ток, необходимый для перевода тиристора из «закрытого» состояния в «открытое», намного меньше (несколько миллиампер) при рабочем токе в несколько ампер и даже несколько десятков ампер. Следовательно, тиристор обладает свойствами усилителя тока;

Устройство и основные типы тиристоров

Рис. 1. Тиристорные схемы: а) Базовая четырехслойная структура p-n-p-n б) Диодный тиристор в) Триодный тиристор.

Основная схема тиристорной структуры показана на рис. 1. Она представляет собой четырехслойную полупроводниковую структуру p-n-p-n , содержащую три последовательно соединенных p-n -перехода J1, J2, J3. Контакт с внешней стороной p — слой называется анодом, к внешнему n -слой — катодом. Обычно p-n-p-n — устройство может иметь до двух управляющих электродов (баз), подключенных к внутренним слоям. Путем подачи сигнала на управляющий электрод осуществляется управление тиристором (изменение его состояния).Устройство без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором … Такие устройства управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Устройство с одним управляющим электродом называется тринистор тринистор или тринистор (иногда просто тиристор, хотя это не совсем правильно). В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключен управляющий электрод, тиристоры управляются вдоль анода и катода. Последние самые распространенные.

Описанные выше устройства бывают двух типов: пропускающие ток в одном направлении (от анода к катоду) и пропускающие ток в обоих направлениях. В последнем случае соответствующие устройства называются симметричными (поскольку их ВАХ симметричны) и обычно имеют пятислойную полупроводниковую структуру. Симметричный тиристор также называют симистором или симистором (от англ. Triac). Следует отметить, что вместо симметричных динисторов часто используются их интегральные аналоги с лучшими параметрами.

Тиристоры с управляющим электродом делятся на запираемые и неблокируемые. Тиристоры без фиксации, как следует из названия, не могут быть отключены сигналом, подаваемым на затвор. Такие тиристоры закрываются, когда ток, протекающий через них, становится меньше тока удержания. На практике это обычно происходит в конце полуволны сетевого напряжения.

Вольт-амперная характеристика тиристора

Рис. 2. Вольт-амперная характеристика тиристора

Типичная ВАХ тиристора, проводящего в одном направлении (с электродами затвора или без них), показана на рис.2. Имеет несколько разделов:

· Между точками 0 и (Vвo, IL) находится участок, соответствующий высокому сопротивлению устройства — прямая блокировка (нижняя ветвь).

· В точке Vbo включается тиристор (точка переключения динистора во включенное состояние).

· Между точками (Vbo, IL) и (Vn, In) находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением — зона нестабильного переключения во включенное состояние. Когда разность потенциалов между анодом и катодом тиристора прямой полярности больше V, тиристор разблокируется (эффект динистора).

Участок от точки с координатами (Vn, In) и выше соответствует открытому состоянию (прямая проводимость)

На графике показаны ВАХ при различных управляющих токах (токах на затворе тиристора) IG (IG = 0; IG> 0; IG >> 0), причем чем больше ток IG, тем ниже напряжение Vbo. , тиристор переходит в проводящее состояние

· Пунктирная линия обозначает т.н. «Ток включения выпрямления» (IG >> 0), при котором тиристор становится проводящим при минимальном анодно-катодном напряжении.Чтобы перевести тиристор обратно в непроводящее состояние, необходимо уменьшить ток в цепи анод-катод ниже выпрямительного тока включения.

· Раздел между 0 и Vbr описывает режим обратной блокировки устройства.

ВАХ симметричных тиристоров отличается от показанной на рис. 2 тем, что кривая в третьей четверти графика повторяет участки 0–3 симметрично относительно начала координат.

По типу нелинейности ВАХ тиристор относится к S-образным.

Принцип работы тиристоров. Что такое тиристор и как он работает. В заключение

1.1 Определение, типы тиристоров

1.2 Принцип действия

1.3 Параметры тиристоров

Глава 2. Использование тиристоров в регуляторах мощности

2.1 Общие сведения о различных регуляторах

2.2 Процесс регулирования напряжения с помощью тиристора

2.3 Управляемый тиристорный выпрямитель

Глава 3.Практическая разработка тиристорных регуляторов мощности

3.1 Тиристорный регулятор напряжения КУ201К

3.2 Мощный управляемый тиристорный выпрямитель

Заключение

Литература

Введение

В данной статье рассматривается несколько вариантов устройств, в которых используются тиристорные элементы. регуляторы напряжения и как выпрямители. Даны теоретические и практические описания принципа работы тиристоров и устройств, схемы этих устройств.

Управляемый выпрямитель на тиристорах — элементах с большим коэффициентом усиления мощности, позволяет получить большие токи в нагрузке при небольшой мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристором.

В данной статье рассматриваются два варианта таких выпрямителей, обеспечивающие максимальный ток нагрузки до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15 В и от 0,5 до 15 В и устройство для регулировки напряжения на активная и индуктивная нагрузка питается от сети переменного тока напряжением 127 и 220 В с пределами регулировки от 0 до номинального напряжения сети.

Глава 1. Понятие о тиристоре. Типы тиристоров. Принцип работы

1.1 Определение, типы тиристоров

Тиристором называют полупроводниковый прибор, в основе которого лежит четырехслойная структура, которая может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристоры предназначены для ключевого управления электрическими сигналами в открытом — закрытом режиме (управляемый диод).

Самым простым тиристором является динистор — неуправляемый переключающий диод, представляющий собой четырехслойную структуру типа p-n-p-n (рис.1.1.2). Здесь, как и в других типах тиристоров, крайние n-p-n-переходы называются эмиттерными, а средний p-n-переход — коллекторными. Внутренние области конструкции, лежащие между переходами, называются основаниями. Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешней p-областью — анодом.

В отличие от несимметричных тиристоров (динисторов, тринисторов) в симметричных тиристорах обратная ветвь ВАХ имеет вид прямой ветви.Это достигается соединением двух идентичных четырехслойных структур встречно-параллельным способом или использованием пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).

Рис. 1.1.1 Обозначения на схемах: а) симистор б) динистор в) тринистор.

Рис. 1.1.2 Структура динистора.

Рис. 1.1.3 Структура SCR.

1.2 Принцип работы

При включении динистора по схеме, показанной на рис. 1, коллекторный pn переход закрыт, а эмиттерные переходы открыты.Сопротивление открытых проходов невелико, поэтому почти все напряжение источника питания прикладывается к коллекторному переходу, имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает небольшой ток (участок 1 на рис. 1.2.3).

Рис. 1.2.1. Схема подключения неуправляемого тиристора (динистора) в цепь.

Рис. 1.2.2. Схема подключения управляемого тиристора (тиристора) в цепь.

Рис. 1.2.3. Вольт-амперная характеристика динистора.

Рис. 1.2.4. Вольт-амперная характеристика тиристора.

Если вы увеличиваете напряжение источника питания, ток тиристора немного увеличивается, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения Uincl. При напряжении Uvkl в динисторе создаются условия для лавинного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода. Происходит обратимый электрический пробой коллекторного перехода (участок 2 на рис.1.2.3). В n-области коллекторного перехода образуется избыточная концентрация электронов, а в p-области — избыточная концентрация дырок. С увеличением этих концентраций потенциальные барьеры всех переходов динистора уменьшаются. Инжекция носителей через эмиттерные переходы увеличивается. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождается переключением коллекторного перехода в разомкнутое состояние. Увеличение тока происходит одновременно с уменьшением сопротивления всех участков устройства.Следовательно, увеличение тока через устройство сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь устройство имеет отрицательное дифференциальное сопротивление. Напряжение на резисторе повышается, и динистор переключается.

После перехода коллектора в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующий прямой ветви диода (участок 4).После переключения напряжение на динисторе падает до 1 В. Если продолжать увеличивать напряжение источника питания или уменьшать сопротивление резистора R, то выходной ток будет увеличиваться, как в обычной схеме с диодом с прямым выходом. связь.

При понижении напряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивление коллекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода может составлять десятки микросекунд.

Напряжение Uvkl, при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть уменьшено путем введения неосновных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу.Дополнительные носители заряда вводятся в тиристор вспомогательным электродом, питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Ucont). Тиристор со вспомогательным управляющим электродом называется триодом, или тиристором. На практике, когда используется термин «тиристор», подразумевается именно элемент. Схема включения такого тиристора представлена на рис. 1.2.2. Возможность снижения напряжения U при увеличении управляющего тока показывает семейство ВАХ (рис.1.2.4).

Если на тиристор подать напряжение питания противоположной полярности (рис. 1.2.4), то эмиттерные переходы будут закрыты. В этом случае ВАХ тиристора напоминает обратную ветвь характеристики обычного диода. При очень высоких обратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.

♦ Как мы уже выяснили — тиристор — это полупроводниковый прибор, обладающий свойствами электрического клапана. Тиристор с двумя выходами (А — анод, К — катод) , это динистор.Тиристор с тремя выходами (А — анод, К — катод, Ue — управляющий электрод) , это тринистор, или в обиходе его просто называют тиристором.

♦ С помощью управляющего электрода (при определенных условиях) можно изменять электрическое состояние тиристора, то есть переводить его из состояния «выключено» в состояние «включено».
Тиристор открывается, если приложенное напряжение между анодом и катодом превышает значение U = Upr , то есть величину напряжения пробоя тиристора;
Тиристор может открываться даже при напряжении менее Upr между анодом и катодом (U, если подать импульс напряжения положительной полярности между управляющим электродом и катодом.

♦ В разомкнутом состоянии тиристор может находиться сколь угодно долго, пока на него подается напряжение питания.
Тиристор может быть закрыт:

— если снизить напряжение между анодом и катодом до U = 0 ;
— если анодный ток тиристора уменьшен до значения, меньшего, чем ток удержания Iud .
— подачей напряжения блокировки на управляющий электрод (только для блокируемых тиристоров).

Работа динистора и тиристора в цепях постоянного тока.

Давайте рассмотрим несколько практических примеров.
Первый пример использования динистора — генератор релаксационного звука . .

Используем в качестве динистора КН102А-Б.

♦ Генератор работает следующим образом.
При нажатии кнопки Кн , через резисторы R1 и R2 постепенно заряжается конденсатор ОТ (+ батареи — замкнутые контакты кнопки Kn — резисторы — конденсатор С — минус батареи).
Параллельно конденсатору подключается цепочка из телефонной капсулы и динистора. Через телефонный капсюль и динистор ток не течет, так как динистор все еще «заблокирован».
♦ При достижении напряжения на конденсаторе, при котором динистор пробивается, через катушку телефонной капсулы проходит импульс тока разряда конденсатора (С — телефонная катушка — динистор — С).Из телефона слышен щелчок, конденсатор разряжен. Затем конденсатор C снова заряжается и процесс повторяется.
Частота повторения щелчков зависит от емкости конденсатора и величины сопротивления резисторов. R1 и R2 .
♦ При номиналах напряжения, резистора и конденсатора, указанных на схеме, частота звукового сигнала с помощью резистора R2 может быть изменена в пределах 500 — 5000. герц. В телефонной капсуле необходимо использовать катушку с низким сопротивлением 50 — 100 Ом , не более, эл.грамм. телефонная капсула TC-67-N .
Телефонный капсюль должен быть включен с соблюдением полярности, иначе он не будет работать. Капсула отмечена знаком + (плюс) и — (минус).

Устройство управления, смонтированное на тиристоре, для включения-выключения нагрузки с помощью одной кнопки показано на рис. 2.

Устройство работает следующим образом.
♦ B исходное состояние тиристор закрыт, а свет не горит.
Нажать кнопку Kn в течение 1-2 секунды … Контакты кнопки разомкнуты, цепь катода тиристора разомкнута.

В этот момент конденсатор ОТ заряжается от блока питания через резистор R1 … Напряжение на конденсаторе достигает U, питания.
Отпустить кнопку Кн .
В этот момент конденсатор разряжается по цепи: резистор R2 — управляющий электрод тиристора — катод — замкнутые контакты кнопки Kn — конденсатор.
А в цепи управляющего электрода будет протекать ток, тиристор «откроется» .
Загорается свет и по цепи: плюс АКБ — нагрузка в виде лампочки — тиристор — замкнутые контакты кнопки — минус АКБ.
Схема будет оставаться в этом состоянии столько, сколько необходимо. .
В этом состоянии конденсатор разряжен: резистор R2, переход управляющего электрода — катод тиристора, контакты кнопки Kn.
♦ Чтобы выключить свет, кратковременно нажмите кнопку Kn … В этом случае основная цепь питания лампы отключается. Тиристор «Замыкается» … При замкнутых контактах кнопки тиристор останется в замкнутом состоянии, так как на управляющем электроде тиристора Uynp = 0 (конденсатор разряжен).

Испытал и надежно проработал в этой схеме различные тиристоры: КУ101, Т122, КУ201, КУ202, КУ208. .

♦ Как уже было сказано, динистор и тиристор имеют свой транзисторный аналог . .

Аналог имеет: А — анод, К — катод, Ue1 — первый управляющий электрод, Ue2 — второй управляющий электрод.

Если управляющие электроды не используются, то это будет динистор, с электродами А — анод и К — катод. .

Если в цепи генератора звуковых частот (Рисунок 1) вместо динистора КН102 включить аналог динистора, то получится прибор с другими свойствами (Рисунок 5) .

Переменный резистор R3 аналоговое напряжение пробоя подбирается под используемое напряжение питания.

Тогда вы можете заменить его постоянным резистором.

Транзисторы Тр1 и Тр2: КТ502 и КТ503; КТ814 и КТ815 или любые другие.

♦ Интересная схема регулятора напряжения защищен от короткого замыкания в нагрузке (рисунок 6) .

Если ток нагрузки превышает 1 ампер , защита сработает.

В состав стабилизатора входят:

— элемент управления — стабилитрон КС510 , определяющий выходное напряжение;
— исполнительный элемент — транзисторы КТ817А , КТ808А , выполняющие роль регулятора напряжения;
— в качестве датчика перегрузки используется резистор R4 ;
— в механизме исполнительной защиты используется аналог динистора, на транзисторах КТ502 и КТ503 .

В исходном состоянии, когда нагрузка на выходе стабилизатора низкая или отключена, тиристорный аналог замкнут. Приложенного к нему напряжения 10 вольт (от стабилитрона) недостаточно для пробоя. В этот момент падение напряжения на резисторе R4 практически равно нулю.
Если постепенно увеличивать ток нагрузки, падение напряжения на резисторе увеличится. R4 … При определенном напряжении на R4 аналог тиристора прорывается и устанавливается напряжение, между точкой Pt1 и общим проводом 1,5 — 2,0 вольт .
Напряжение анодно-катодного перехода открытого аналога тиристора.

Тиристор — это полупроводниковый переключатель, конструкция которого четырехслойная. У них есть возможность переходить из одного состояния в другое — из закрытого в открытое и наоборот.

Информация, представленная в этой статье, поможет дать исчерпывающий ответ на вопрос об этом устройстве.

Принцип работы тиристора

В специальной литературе это устройство еще называют тиристором однооперационного действия.Это название связано с тем, что устройство не полностью управляемо. … Другими словами, при получении сигнала от объекта управления оно может только перейти во включенное состояние. Для того чтобы выключить прибор, человеку придется произвести дополнительные действия, которые приведут к падению уровня напряжения до нуля.

Работа этого устройства основана на использовании силового электрического поля. Для переключения его из одного состояния в другое используется управляющая технология, передающая определенные сигналы.В этом случае ток через тиристор может двигаться только в одном направлении. В выключенном состоянии это устройство способно выдерживать как прямое, так и обратное напряжение.

Способы включения и выключения тиристора

Переход в рабочее состояние эталонного устройства этого типа осуществляется путем задания напряжения импульсного тока определенной полярности. На скорость включения и на то, как он в дальнейшем будет работать, влияют следующие факторы:

Выключение тиристора можно осуществить несколькими способами:

Естественное отключение.В технической литературе также встречается такое понятие, как естественное переключение — оно аналогично естественному отключению.
Принудительное отключение (принудительное переключение).

Естественное отключение этого устройства осуществляется при его работе в цепях переменного тока, когда уровень тока падает до нуля.

Принудительное отключение включает множество методов. Самым распространенным из них является следующий метод.

Конденсатор, обозначаемый латинской буквой C, подключается к ключу.Он должен быть помечен буквой S. В этом случае перед замыканием конденсатор необходимо зарядить.

Основные типы тиристоров

В настоящее время существует значительное количество тиристоров, различающихся между собой техническими характеристиками — скоростью работы, методами и процессами управления, направлениями тока в проводящем состоянии и т. Д.

Наиболее распространенные типы

Тиристорный диод. Такое устройство похоже на устройство, в котором включен встречно-параллельный диод.
Диод тиристор. Другое название — динистор. Отличительной особенностью этого устройства является то, что переход в токопроводящий режим осуществляется в момент превышения уровня тока.
Тиристор с блокировкой.
Симметричный. Его еще называют симистором. Конструкция этого устройства аналогична конструкции двух антипараллельных диодных устройств во время работы.
Быстродействующий или инверторный. Этот тип устройств имеет способность выходить из строя в рекордно короткие сроки — от 5 до 50 микросекунд.
Оптотиристор. Его работа осуществляется с помощью светового потока.
Тиристор управляется ведущим электродом по полю.

Обеспечение защиты

Тиристоры включены в список критических устройств влияют на изменение скорости , увеличивая прямой ток. И диоды, и тиристоры характеризуются процессом протекания обратного восстанавливающегося тока. Резкое изменение его скорости и падение до нуля приводит к повышенному риску возникновения перенапряжения.

Кроме того, перенапряжение в конструкции этого устройства может возникнуть из-за полного исчезновения напряжения в различных компонентах системы, например, при малых монтажных индуктивностях.

По указанным выше причинам в подавляющем большинстве случаев для обеспечения надежной защиты в этих устройствах используются различные схемы CFTP. Данные схемы в динамическом режиме помогают защитить устройство от возникновения недопустимых значений напряжения.

Надежным средством защиты также является применение варистора … Это устройство подключается к выходным точкам индуктивной нагрузки.

В самом общем виде использование устройства, такого как тиристор, можно разделить на следующие группы:

Ограничения тиристора

При работе с любым типом этого устройства следует соблюдать определенные правила безопасности, а именно: также следует помнить о некоторых необходимых ограничениях.

Например, в случае индуктивной нагрузки при работе такого типа устройства, как симистор.В этой ситуации ограничения касаются скорости изменения уровня напряжения между двумя основными элементами — его анодами и рабочим током. Для ограничения влияния тока и перегрузки применяется RC цепочка .

Тиристоры — это полупроводниковые приборы. Они предназначены для регулирования и переключения больших токов. Тиристор позволяет переключать электрическую цепь при подаче на него управляющего сигнала. Это делает его похожим на транзистор.

Обычно тиристор имеет три вывода, один из которых является управляющим, а два других образуют путь для прохождения тока.Как известно, транзистор открывается пропорционально величине управляющего тока. Чем он больше, тем больше открывается транзистор, и наоборот. А с тиристором все устроено иначе. Он открывается полностью, скачкообразно. И что самое интересное, он не закрывается даже при отсутствии управляющего сигнала.

Принцип действия

Рассмотрим работу тиристора по следующей простой схеме.

К аноду тиристора подключается лампочка или светодиод, а через переключатель К2 к нему подключается положительный вывод источника питания.Катод тиристора подключен к минусу питания. После включения схемы на тиристор подается напряжение, но светодиод не загорается.

Если нажать кнопку K1, ток через резистор течет к управляющему электроду, и светодиод начинает светиться. Часто на схемах он обозначается буквой «G», что расшифровывается как gate, или по-русски gate (управляющий выход).

Резистор ограничивает ток управляющего контакта. Минимальный рабочий ток рассматриваемого тиристора составляет 1 мА, а максимально допустимый — 15 мА.С учетом этого в нашей схеме был выбран резистор на 1 кОм.

Если вы снова нажмете кнопку K1, это не повлияет на тиристор, и ничего не произойдет. Чтобы перевести тиристор в замкнутое состояние, нужно выключить выключатель питания К2. Если снова подать питание, тиристор вернется в исходное состояние.

Это полупроводниковое устройство представляет собой электронный ключ с защелкой. Переход в закрытое состояние также происходит при снижении напряжения питания на аноде до определенного минимума, примерно 0.7 вольт.

Особенности устройства

Фиксация включенного состояния происходит за счет функции внутреннего тиристора устройства. Примерная схема выглядит так:

Обычно она представлена в виде двух транзисторов разной структуры, соединенных между собой. Опытным путем можно проверить, как работают транзисторы, подключенные таким образом. Однако есть отличия в ВАХ. И еще нужно учитывать, что устройства изначально проектировались так, чтобы выдерживать большие токи и напряжения.На корпусе большинства этих устройств имеется металлическая розетка, на которой можно закрепить радиатор для рассеивания тепловой энергии.

Тиристоры доступны в различных упаковках. У маломощных устройств отсутствует теплоотвод. Обычные бытовые тиристоры выглядят так. Они имеют массивный металлический корпус и выдерживают большие токи.

Основные параметры тиристоров

Максимально допустимый прямой ток … Это максимальное значение тока открытого тиристора.У мощных устройств он достигает сотен ампер.
Максимально допустимый обратный ток .
Прямое напряжение … Это падение напряжения при максимальном токе.
Обратное напряжение … Это максимально допустимое напряжение на тиристоре в закрытом состоянии, при котором тиристор может работать без нарушения его работоспособности.
Напряжение включения … это минимальное напряжение, приложенное к аноду. Здесь имеется в виду минимальное напряжение, при котором тиристор вообще может работать.
Минимальный ток затвора … Требуется включить тиристор.
Максимально допустимый управляющий ток .
Максимально допустимая рассеиваемая мощность .

Динамический параметр

Время перехода тиристора из закрытого в открытое состояние когда приходит сигнал.

Типы тиристоров

По способу управления делятся на:

Диодные тиристоры, или другими словами динисторы.Они открываются импульсным высоким напряжением, которое подается на катод и анод.
Триодные тиристоры или тиристоры. Они открываются управляющим током электрода.

Триодные тиристоры, в свою очередь, делятся:

Катодное управление — напряжение, формирующее управляющий ток, подается на управляющий электрод и катод.
Контроль анода — контрольное напряжение подходит для электрода и анода.

Тиристор заблокирован:

При уменьшении анодного тока катод становится меньше, чем ток удержания.
Путем подачи блокирующего напряжения на управляющий электрод.

По обратной проводимости тиристоры делятся:

Обратные проводящие — имеют низкое обратное напряжение.
Обратный непроводящий — обратное напряжение равно максимальному прямому напряжению в закрытом состоянии.
С нестандартизированным значением обратного напряжения — производители не указывают значение этого значения. Такие устройства используются в местах, где исключено обратное напряжение.
Симистор — пропускает токи в двух направлениях.

При использовании симисторов нужно знать, что они действуют условно-симметрично. Основная часть симисторов открывается, когда на управляющий электрод подается положительное напряжение по сравнению с катодом, и на аноде может быть любая полярность. Но если на анод поступает отрицательное напряжение, а на управляющий электрод — положительное, то симисторы не размыкаются и могут выйти из строя.

По скорости делится на время разблокировки (включения) и время блокировки (выключения).

Разделение тиристоров по мощности

Когда тиристор работает в ключевом режиме, максимальная мощность коммутируемой нагрузки определяется напряжением на тиристоре в открытом состоянии при максимальном токе и максимальной рассеиваемой мощности.

Действующее значение тока нагрузки не должно быть выше максимальной рассеиваемой мощности, деленной на напряжение в разомкнутом состоянии.

Простая сигнализация на основе тиристора

На основе тиристора вы можете сделать простую сигнализацию, которая будет реагировать на свет, издавая звук с помощью пьезоизлучателя.На управляющий выход тиристора подается ток через фоторезистор и подстроечный резистор. Свет, падающий на фоторезистор, снижает его сопротивление. И на управляющий выход тиристора начинает поступать ток разблокировки, достаточный для его открытия. После этого включается зуммер.

Триммер предназначен для регулировки чувствительности устройства, то есть порога срабатывания при воздействии света. Самое интересное, что даже при отсутствии света тиристор продолжает оставаться открытым, а сигнализация не прекращается.

Если направить световой луч напротив светочувствительного элемента так, чтобы он светил немного ниже окна, то получится простейший датчик дыма. Дым, попадающий между источником света и светоприемником, рассеивает свет, что вызывает тревогу. Для этого устройства требуется корпус, чтобы свет от солнца или искусственных источников света не попадал в светоприемник.

Тиристор можно открыть другим способом. Для этого достаточно на короткое время приложить небольшое напряжение между выводом управления и катодом.

Тиристорный регулятор мощности

Теперь рассмотрим использование тиристора по прямому назначению. Рассмотрим схему простого тиристорного регулятора мощности, который будет работать от сети переменного тока напряжением 220 вольт. Схема простая и состоит всего из пяти частей.

Диод полупроводниковый ВД.
Переменный резистор R1.
Постоянный резистор R2.
Конденсатор C.
Тиристор VS.

Их рекомендуемые номиналы показаны на диаграмме.В качестве диода можно использовать КД209, тиристор КУ103В или более мощный. Желательно использовать резисторы мощностью не менее 2 Вт, конденсатор электролитический на напряжение не менее 50 вольт.

Эта схема регулирует только один полупериод сетевого напряжения. Если представить, что мы убрали из схемы все элементы, кроме диода, то он будет передавать только полуволны переменного тока, и только половина мощности пойдет на нагрузку, например, на паяльник или лампа накаливания.

Тиристор позволяет пропускать дополнительные, условно говоря, отрезки полупериода, отрезанные диодом. При изменении положения переменного резистора R1 изменится выходное напряжение.

Управляющий выход тиристора подключен к положительной клемме конденсатора. Когда напряжение на конденсаторе повышается до напряжения включения тиристора, он открывается и проходит определенную часть положительного полупериода. Переменный резистор будет определять скорость зарядки конденсатора.И чем быстрее он заряжается, тем раньше тиристор откроется и успеет пропустить часть положительного полупериода, прежде чем полярность изменится на обратную.

Отрицательная полуволна не идет на конденсатор, а напряжение на нем такой же полярности, поэтому не страшно, что у него полярность. Схема позволяет изменять мощность от 50 до 100%. Для паяльника это в самый раз.

Тиристор пропускает ток в одном направлении от анода к катоду.Но есть разновидности, которые пропускают ток в обоих направлениях. Их называют симметричными тиристорами или симисторами. Они используются для управления нагрузками в цепях переменного тока. На их основе существует большое количество схем регуляторов мощности.

8 января 2013 в 19:23

Электроника для начинающих

Добрый вечер, хабр. Поговорим об устройстве типа тиристора. Тиристор — это бистабильный полупроводниковый прибор с тремя или более взаимодействующими выпрямительными переходами. По функциональности их можно отнести к электронным ключам… Но в тиристоре есть одна особенность, он не может перейти в замкнутое состояние, в отличие от обычного ключа. Поэтому его обычно можно найти под названием — не полностью управляемый ключ.

На рисунке показан общий вид тиристора. Он состоит из четырех переменных типов электропроводности полупроводниковых областей и имеет три вывода: анод, катод и управляющий электрод.
Анод контактирует с внешним p-слоем, катод — с внешним n-слоем.
Освежить память о p-n переходе можно.

Классификация

В зависимости от количества выходов вы можете отобразить классификацию тиристоров. На самом деле все очень просто: тиристор с двумя выводами называют динисторами (соответственно, у него только анод и катод). Тиристоры с тремя и четырьмя выводами называются триодом или тетродом. Также существуют тиристоры с большим количеством чередующихся полупроводниковых областей. Один из самых интересных — симметричный тиристор (симистор), который включается при любой полярности напряжения.

Принцип работы

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

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

На анод тиристора подавалось небольшое положительное напряжение. Эмиттерные переходы включаются в прямом направлении, а коллекторные — в обратном.(на самом деле все напряжение будет на нем). Участок от нуля до единицы на ВАХ будет примерно аналогичен обратной ветви диодной характеристики. Этот режим можно назвать закрытым состоянием тиристора.
При повышении анодного напряжения основные носители вводятся в базовую область, тем самым накапливая электроны и дырки, что эквивалентно 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 (участок 1-2 на рисунке).
После этого все три перехода сместятся в прямом направлении, тем самым переведя тиристор в разомкнутое состояние (участок 2-3 на рисунке).
Тиристор будет оставаться открытым до тех пор, пока коллектор смещен в прямом направлении. Если ток тиристора уменьшить, то в результате рекомбинации количество неравновесных носителей в базовых областях уменьшится, а коллекторный переход сместится в обратную сторону и тиристор перейдет в закрытое состояние.
При повторном включении тиристора вольт-амперные характеристики будут такими же, как у двух последовательно соединенных диодов. Обратное напряжение в этом случае будет ограничено напряжением пробоя.

Общие параметры тиристоров

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

Вывод

Таким образом, в тиристоре возникает положительный ток обратной связи — увеличение тока через один эмиттерный переход приводит к увеличению тока через другой эмиттерный переход.
Тиристор не является полностью управляющим ключом. То есть, перейдя в открытое состояние, он остается в нем даже при прекращении подачи сигнала на управляющий переход, если ток подается выше определенного значения, то есть тока удержания.

Приборы и экспериментальные методы | Дом

Инструменты и экспериментальные методы — это международный рецензируемый журнал, в котором публикуются обзоры с описанием передовых методов и методов физических измерений, а также оригинальные статьи, в которых представлены методы физических измерений, принципы работы, конструкция, методы применения и анализ работы физические инструменты, используемые во всех областях экспериментальной физики и при проведении измерений с использованием физических методов и инструментов в астрономии, естественных науках, химии, биологии, медицине и экологии.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ОТЗЫВ

Инструменты и экспериментальные методы — это рецензируемый журнал. Мы используем формат двойной слепой экспертной оценки. Средний период от подачи до первого решения составляет 17 дней. Средний уровень отклонения представленных рукописей составляет 51%. Окончательное решение о принятии статьи к публикации принимает Редакционная коллегия.

Любой приглашенный рецензент, который считает себя неквалифицированным или неспособным рецензировать рукопись из-за конфликта интересов, должен незамедлительно уведомить редакцию и отклонить приглашение.Рецензенты должны четко и аргументированно формулировать свои утверждения, чтобы авторы могли использовать аргументы рецензента для улучшения рукописи. Следует избегать личной критики авторов. Рецензенты должны указать в обзоре (i) любую соответствующую опубликованную работу, которая не была процитирована авторами, (ii) что-либо, о чем сообщалось в предыдущих публикациях и не содержала соответствующей ссылки или цитирования, (ii) любое существенное сходство или совпадение с любая другая рукопись (опубликованная или неопубликованная), о которой они лично знают.

Описывает расширенные методы физических измерений
Обзоры принципов работы, конструкции, способов применения и анализа работы физических приборов
Охватывает использование физических методов и инструментов в астрономии, естественных науках, химии, биологии, медицине и экологии

Журнал информации

Главный редактор

Издательская модель: Подписка

Показатели журнала

0.573 (2020)
Импакт-фактор: 0,491 (2020)
Пятилетний импакт-фактор

17,801 (2020)
Загрузки

Типы тиристоров. Тиристорные переключатели переменного тока. Как проверить тиристор от отдельного источника управляющего напряжения

В схемах и технической документации часто используются различные термины и знаки, но не все начинающие электрики знают их значение.Предлагаем обсудить, что такое силовые тиристоры для сварки, принцип их действия, характеристики и маркировка этих устройств.

Многие видели тиристоры в гирлянде «Бегущий огонь», это простейший пример описанного устройства и принцип его работы. Кремниевый выпрямитель или тиристор очень похож на транзистор. Он многослойный. Полупроводниковый прибор, основным материалом которого является кремний, чаще всего в пластиковом корпусе. Из-за того, что его принцип работы очень похож на выпрямительный диод (выпрямители переменного тока или динисторы), обозначение на схемах часто совпадает — это считается аналоговым выпрямителем.

Тиристорное разделение по мощности

Он вращается между двумя анодами при подаче сигнала на дверь. Его можно рассматривать как два антипараллельных тиристора. Подобно тиристору, этап блокировки на этапе проводимости осуществляется путем подачи импульса тока на затвор и переключения из состояния проводимости в состояние блокировки путем уменьшения тока ниже поддерживающего тока. Он состоит из 6 слоев полупроводникового материала, как показано на рисунке. Использование симисторов, в отличие от тиристоров, в основном переменного тока.Его характеристическая кривая отражает работу, очень похожую на работу тиристора, возникающую в первом и третьем квадрантах системы осей.

Фото — Схема гирлянды бегущего огня

Есть :

Тиристоры с блокировкой ABB (GTO),
стандартный полукруглый,
мощная лавинная типа ТЛ-171,
(например, модуль ТО 142-12,5-6-600 или МТОТО 80),
симметричный ТС-106-10,
низкочастотный МТТ,
симистор BTA 16-600B или W для стиральных машин,
частота ТБ,
иностранный ТПС 08,
ТЫН 208.

Но при этом для высоковольтных устройств (печи, станки, другая автоматизация производства) используют транзисторы типа IGBT или IGCT.

Это связано с его двунаправленностью. Основная польза симисторов в том, что от регулятора мощности на нагрузку подается переменный ток. Герметизация симистора идентична герметизации тиристора. Тиристор Перейти к: навигация, поиск. Электронный символ, представляющий тиристор. Материалы, из которых он состоит, относятся к полупроводниковому типу, то есть, в зависимости от температуры, при которой они обнаруживаются, они могут действовать как изоляторы или как проводники.

Обычно используется для управления электроэнергией. Основные операции Тиристор представляет собой бистабильный переключатель, то есть электронный эквивалент механических переключателей; следовательно, они способны полностью пропускать или полностью блокировать прохождение тока без какого-либо промежуточного уровня, хотя они не способны выдерживать большие скачки тока. Этот основной принцип можно также наблюдать в диоде Шокли. Конструкция тиристора позволяет тиристору быстро включаться, когда он получает мгновенный импульс тока на свой управляющий вывод, называемый затвором, при наличии положительного напряжения между анодом и катодом, т.е.е. напряжение на аноде больше, чем на катоде.

Фото — Тиристор

Но, в отличие от диода, который представляет собой двухслойный (PN) трехслойный транзистор (PNP, NPN), тиристор состоит из четырех слоев (PNPN), и это полупроводниковое устройство содержит три pn перехода. В этом случае диодные выпрямители становятся менее эффективными. Это хорошо демонстрирует схема управления тиристорами, а также любой справочник электриков (например, в библиотеке вы можете бесплатно прочитать книгу автора Замятина).

Его можно выключить только путем отключения источника напряжения, размыкания цепи или пропускания через устройство тока в обратном порядке. Если тиристорный реверс поляризован, слабый обратный ток утечки будет достигнут до достижения точки максимального обратного напряжения, в результате чего элемент будет разрушен. Чтобы устройство оставалось в активном состоянии, ток должен быть индуцирован от анода, который намного меньше, чем устройство, без которого устройство перестало бы двигаться.По мере увеличения тока затвора точка запуска смещается.

Тиристор — это однонаправленный преобразователь переменного тока, то есть он проводит ток только в одном направлении, но, в отличие от диода, устройство можно заставить работать как переключатель разомкнутой цепи или как выпрямительный диод постоянного электрического тока. Другими словами, полупроводниковые тиристоры могут работать только в режиме переключения и не могут использоваться в качестве усилительных устройств. Ключ на тиристоре не может перейти в закрытое положение.

Тиристор также может быть запущен, если нет тока затвора, а напряжение на аноде и катоде больше, чем напряжение блокировки.Способы активации тиристорного света: если луч света попадет на стыки тиристоров до тех пор, пока не достигнет того же кремния, количество электронно-полых пар увеличится, и тиристор можно будет активировать. Ток затвора: для тиристора с прямой поляризацией подача тока затвора путем приложения положительного напряжения между затвором и катодом активирует его. Тепловой: очень высокая температура в тиристоре приводит к увеличению количества электронно-полых пар, что увеличивает ток утечки, что увеличивает разницу между эмиттером и коллектором, и из-за регенеративного эффекта этот ток может стать равным 1, и тиристор может быть активирован.

Кремниевый управляемый выпрямитель — это одно из нескольких силовых полупроводниковых устройств с симисторами, диодами переменного тока и однопереходными транзисторами, которые могут очень быстро переключаться из одного режима в другой. Такой тиристор называется быстрым. Конечно, здесь большую роль играет инструментальный класс.

Высокое напряжение: если прямое напряжение от анода к катоду превышает прямое напряжение разрыва, будет создан ток утечки, достаточно большой для его накопления. Начать активацию с обратной связи.Приложения Обычно используются в конструкциях с очень большими токами или напряжениями, они также обычно используются для управления переменным током, когда изменение полярности тока возвращается при подключении или отключении устройства. Можно сказать, что устройство работает синхронно, когда, как только устройство открыто, оно начинает проводить ток в фазе с напряжением, приложенным к соединению катод-анод, без необходимости воспроизведения модуляции затвора.

Применение тиристора

Назначение тиристоров может быть самым разнообразным, например, очень популярен самодельный сварочный инвертор на тиристорах, зарядное устройство для автомобиля (тиристор в блоке питания) и даже генератор.Благодаря тому, что само устройство может выдерживать как низкочастотные, так и высокочастотные нагрузки, его также можно использовать в качестве трансформатора для сварочных аппаратов (именно такие детали используются на их мосту). Для контроля работы детали в этом случае необходим регулятор напряжения на тиристоре.

На этом этапе устройство полностью находится в состоянии питания. Его не следует путать с симметричной операцией, так как выход однонаправленный и идет только от катода к аноду, поэтому он сам по себе асимметричен.Тиристоры также могут использоваться в качестве элементов управления в контроллерах фазового угла, т.е. широтно-импульсной модуляции для ограничения переменного напряжения. В цифровых схемах тиристоры также можно найти как источник энергии или потенциала, чтобы их можно было использовать в качестве выключателей, чтобы они могли прерывать электрическую цепь, размыкая ее, когда ток, протекающий через нее, превышает определенное значение. Таким образом, входной ток прерывается, чтобы предотвратить повреждение компонентов в направлении тока.

Фото — применение тиристора вместо LATR

Не забудьте про тиристор зажигания мотоцикла.

Описание конструкции и принципа работы

Тиристор состоит из трех частей: «Анода», «Катода» и «Входа», состоящих из трех pn-переходов, которые можно переключать из положения «включено» и «выключено» на очень высоких скоростях. Но в то же время его также можно переключать из положения «ВКЛ» с разной длительностью во времени, т.е. на несколько полупериодов, чтобы передать определенное количество энергии на нагрузку. Работу тиристора можно лучше объяснить, если предположить, что он будет состоять из двух транзисторов, соединенных друг с другом, как пара дополнительных регенеративных ключей.

Тиристор также может использоваться в сочетании с стабилитроном, подключенным к его затвору, так что, когда напряжение источника напряжения превышает напряжение стабилитрона, тиристор снижает входное напряжение от источника к земле, плавя предохранитель. . Первым широкомасштабным применением тиристоров было управление входным напряжением от источника напряжения, такого как вилка. В начале 1970-х тиристоры использовались для стабилизации потока входного напряжения цветных телевизионных приемников.

Элементы управления и дизайн

Другие коммерческие применения — бытовая техника, электроинструменты и наружное оборудование.На внешней грани образуется стык с золото-сурьмой. Анодный и катодный контакты изготовлены из молибдена. Дверной стык фиксируется на промежуточном слое с помощью алюминия. Этот метод используется только для устройств, требующих большой мощности. Основная проблема этого метода заключается в том, что необходимо выполнить множество этапов.

Самые простые микрочипы демонстрируют два транзистора, которые объединены таким образом, что ток коллектора после команды запуска идет по каналам NPN-транзистора TR 2 непосредственно в PNP-транзистор TR 1.В это время ток от TR 1 поступает в каналы в базах TR 2. Эти два взаимосвязанных транзистора расположены так, что база-эмиттер принимает ток от коллектора-эмиттера другого транзистора. Это требует параллельного размещения.

Хотя некоторые методы позволяют параллельно этому процессу. Техника изоляционного барьера: этот метод описан выше. Кристиансен, Дональд; Александр, Чарльз К.; Стандартное руководство. Электротехника. Перейти к: навигация, поиск. Это двунаправленный отключающий диод, который проводит ток только после превышения его напряжения размыкания, а ток циркуляции не ниже характерного значения для этого устройства.Поведение практически одинаково для обоих направлений тока. В этом смысле его поведение похоже на неоновую лампу.

Фото — Тиристор KU221IM

Несмотря на все меры безопасности, тиристор может непреднамеренно перемещаться из одного положения в другое. Это связано с резким скачком тока, температуры и другими факторами. Поэтому перед тем, как купить тиристор КУ202Н, Т122 25, Т 160, Т 10 10, нужно не только проверить его тестером (пингом), но и ознакомиться с параметрами работы.

Принцип работы тиристора

Устройство остается заблокированным до достижения лавинного уровня на штуцере коллектора. Он состоит из двух диодов Шокли, соединенных встречно параллельно, что дает двунаправленную характеристику. Его универсальность делает его идеальным для управления. переменные токи. Одним из них является его использование в качестве статического переключателя, предлагающего множество преимуществ по сравнению с обычными механическими переключателями и реле. Он функционирует как электронный переключатель, а также как аккумулятор.

Типовой тиристор CVC

Чтобы начать обсуждение этой сложной темы, посмотрите схему ВАХ тиристора:

Фото — характеристика тиристора VAC

Длина от 0 до (Vво, IL) полностью соответствует прямой блокировке устройства;
В секции Vvo выполняется положение «ВКЛ» тиристора;
Отрезок между зонами (VВO, IL) и (Vн, Iн) — это переходное положение во включенном состоянии тиристора.Именно в этой области имеет место так называемый эффект динистора;
В свою очередь, точки (Vn, In) показывают прямое открытие устройства на графике;
Точки 0 и Vbr — зона запирания тиристора;
Далее следует сегмент Vbr — это означает обратный режим пробоя.

Естественно, современные высокочастотные радиокомпоненты в схеме могут незначительно влиять на вольт-амперные характеристики (охладители, резисторы, реле). Также симметричные фототиристоры, стабилитроны SMD, оптотиристоры, триоды, оптопары, оптоэлектронные и другие модули могут иметь другие IV.

Однако при использовании с индуктивными нагрузками, такими как электродвигатели. Из-за его небольшой стабильности его использование в настоящее время очень ограничено. Название происходит от союза Тиратрона и Транзистора. Затвор отвечает за управление потоком тока между анодом и катодом. Он в основном работает как диод, управляемый выпрямителем, позволяя потоку течь только в одном направлении. Часы должны иметь значительную продолжительность или повторяться. Так как это происходит с задержкой или позже, контролируется ток, протекающий в нагрузке.

Фото — тиристор WAH

Кроме того, обращаем ваше внимание, что в этом случае защита устройств осуществляется на вводе нагрузки.

Проверка тиристора

Перед покупкой прибора нужно знать, как проверить тиристор мультиметром. Счетчик можно подключить только к так называемому тестеру. Схема, по которой можно собрать такое устройство, представлена ниже:

Падение нагрузки ниже тока удержания. Когда происходит внезапное изменение напряжения между анодом и катодом тиристора, он может быть запущен и введен в проводимость даже без тока затвора.Этот эффект связан с паразитным конденсатором между затвором и анодом.

Точный красный цвет служит для установки напряжения на катоде. Это тиристоры с двумя поджигающими электродами: анодным затвором и катодным затвором. Диод Шокли: четырехслойный диод. Не путать с диодом с барьером Шоттки. Их сделал Клевит-Шокли. Тиристор статической индукции. Это тип тиристора, который может активироваться положительным напряжением затвора, и одной из его основных характеристик является низкое сопротивление в активном состоянии.

Фото — тестер тиристоров

По описанию на анод необходимо подавать положительное напряжение, а на катод — отрицательное. Очень важно использовать значение, соответствующее разрешающей способности тиристора. На чертеже показаны резисторы с номинальным напряжением от 9 до 12 вольт, это означает, что напряжение тестера немного выше, чем у тиристора. После того, как вы собрали прибор, можно приступать к проверке выпрямителя. Для включения нужно нажать кнопку, которая подает импульсные сигналы.

Время переключения составляет примерно 1-6 мс. Это устройство чрезвычайно чувствительно к производственному процессу, поэтому небольшие изменения в производственном процессе могут привести к значительным изменениям его характеристик. Фотоактивный кремниевый выпрямитель.

Принцип действия Это устройство активируется прямым светом на кремниевый диск. Конструкция затвора обеспечивает достаточную чувствительность для стрельбы от практичных источников света. Тиристоры могут работать с напряжением почти 12 кВ и управляющим током почти 8 кА.

Проверка тиристора очень проста, кнопка на управляющем электроде кратковременно подает сигнал на открытие (положительный относительно катода). После этого, если на тиристоре загорелись ходовые огни, устройство считается неработающим, но мощные устройства не всегда сразу реагируют после приема нагрузки.

Датчики присутствия дверей и лифтов. Оптические схемы управления в целом. И много приложений на компах. Рисунок 15 — Тиристор.условное обозначение; Теоретическая структура Согласно фиг. 15 основных выводов, подключенных к силовой цепи, такие же, как диод, анод и катод, имеют триггерный сигнал, который подается на третий так называемый триггерный вывод.

Базовая конструкция тиристора и профиль его легирования показаны на рисунке. Рисунок 16 — Тиристор. Допинговый профиль; Упрощенная структура. В этом состоянии тиристор находится в прямой блокировке или выключен. Это явление известно как лавинный разрыв, а соответствующее напряжение, при котором это происходит, называется напряжением прямого импульса.На этом этапе устройство будет в состоянии движения или в состоянии. Чтобы поддерживать состояние движения, анодный ток должен быть выше значения, известного как ток блокировки.

Фото — Тестер для тиристоров

Кроме проверки устройства, также рекомендуется использовать специальные контроллеры или блок управления тиристорами и симисторами OWEN BUST или других марок, он работает примерно так же, как регулятор мощности на тиристоре. Основное отличие — более широкий диапазон напряжений.

Видео: принцип работы тиристора

Если анодный ток меньше тока блокировки, устройство возвращается в состояние блокировки при уменьшении напряжения анодного катода. Характеристика тока и напряжения тиристора представлена на рисунке. Урок 3: Силовые полупроводниковые ключи — Промышленный электронный тиристор.

Рисунок 17 — Тиристорная характеристика тока и напряжения. Ток обслуживания меньше тока блокировки.Таким образом, зажимной ток является минимальным постоянным током. анод для поддержания тиристора в состоянии проводимости. То есть, как если бы два диода были соединены последовательно, с приложенным к ним обратным напряжением.

Технические характеристики

Рассмотрим технические характеристики тиристора серии КУ 202э. В этой серии представлены бытовые маломощные устройства, основное применение которых ограничено бытовой техникой: применяется для электропечей, нагревателей и т. Д.

На рисунке ниже показана распиновка и основные части тиристора.

Фото — ку 202

Установленное обратное напряжение в открытом состоянии (не более) 100 В
Напряжение в закрытом положении 100 В
Импульс в открытом положении — 30 А
Повторяющийся импульс в открытом положении 10 А
Среднее напряжение
Напряжение без напряжения> = 0,2 В
Установить ток в открытом положении
Обратный ток
Постоянный ток разблокировки
Установить постоянное напряжение
вовремя
Время выключения

Устройство включается через микросекунды.Если вам необходимо произвести замену описываемого устройства, то проконсультируйтесь с продавцом-консультантом магазина электрооборудования — он сможет подобрать аналог по схеме.

Фото — тиристор Ти202н

Цена тиристора зависит от его марки и характеристик. Рекомендуем покупать бытовую технику — они более прочные и имеют доступную цену. На естественных рынках можно купить качественный мощный преобразователь до сотен рублей.

♦ Как мы выяснили, тиристор — это полупроводниковый прибор, обладающий свойствами электрического клапана.Тиристор с двумя выводами (А — анод, К — катод) Это динистор. Тиристор трехконтактный (А — анод, К — катод, Ue — управляющий электрод) , это тринистор, или в обиходе его просто называют тиристором.

♦ С помощью управляющего электрода (при определенных условиях) можно изменить электрическое состояние тиристора, то есть перевести его из состояния «выключено» в состояние «включено».
Тиристор открывается, если приложенное напряжение между анодом и катодом превышает значение U = Upr , то есть значение напряжения пробоя тиристора;
Тиристор можно открыть и при напряжении менее Up между анодом и катодом (U, если подать импульс напряжения положительной полярности между управляющим электродом и катодом.

♦ В разомкнутом состоянии тиристор может оставаться столько времени, сколько необходимо, пока на него подается напряжение питания.
Тиристор закрывающийся:

— если снизить напряжение между анодом и катодом до U = 0 ;
— если уменьшить анодный ток тиристора до значения меньше тока удержания Иуд .
— подача напряжения блокировки на управляющий электрод (только для запираемых тиристоров).

Тиристор также может находиться в закрытом состоянии сколько угодно долго до прихода запускающего импульса.
Тиристоры и динисторы работают как в цепях постоянного, так и переменного тока.

Рабочие динисторы и тиристоры в цепях постоянного тока.

Рассмотрим несколько практических примеров.
Первый пример использования динистора — генератор релаксационного звука . .

В качестве динистора использовать Х202А-Б.

♦ Генератор работает следующим образом.
При нажатии Кн через резисторы R1 и R2 постепенно заряжается конденсатор С (+ батарейки — замкнутые контакты кнопки.Кн — резисторы — конденсатор С — минус АКБ).
Параллельно конденсатору подключена цепь телефонного праймера и динистора. Через телефонный колпачок и динистор ток не течет, так как динистор все еще «заблокирован».
♦ Когда на конденсаторе достигается напряжение, в которое проникает динистор, через катушку телефонной капсулы проходит импульс тока разряда конденсатора (C — телефонная катушка — динистор — C). Из телефона слышен щелчок, конденсатор разряжен.Затем снова идет заряд конденсатора C и процесс повторяется.
Частота повторения щелчков зависит от емкости конденсатора и величины сопротивления резисторов. R1 и R2 .
♦ При указанных на схеме значениях напряжения, резисторов и конденсатора частоту звукового сигнала с помощью резистора R2 можно изменять в пределах 500 — 5000. герц. Телефонный колпачок необходимо использовать с катушкой с низким сопротивлением. 50 — 100 Ом , не более, например, телефонный капсюль ТК-67-Н .
Капсюль телефона должен быть включен с соблюдением полярности, иначе он не будет работать. На крышке есть обозначения + (плюс) и — (минус).

♦ Данная схема (рисунок 1) имеет один недостаток. Из-за большого разброса параметров динистора , Х202 (разное напряжение пробоя) в некоторых случаях потребуется поднять напряжение блока питания до 35 — 45 вольт , что не всегда возможно и удобно.

Устройство управления на тиристоре для включения и выключения нагрузки одной кнопкой показано на рис.2.

Устройство работает следующим образом.
♦ В исходном состоянии тиристор закрыт, а свет не горит.
Нажмите кнопку Kn в течение 1-2 секунды . Контакты кнопки разомкнуты, цепь катода тиристора разомкнута.

В этот момент конденсатор С заряжается от источника питания через резистор R1 . Напряжение на конденсаторе достигает У источника питания .
Отпустить кнопку Kn .
В этот момент конденсатор разряжается по цепи: резистор R2 — управляющий электрод тиристора — катод — замкнутые контакты кнопки Kn — конденсатор.
В цепи управляющего электрода будет протекать ток, тиристор «открыт» .
Свет горит и по цепи: плюс АКБ — нагрузка в виде лампочки — тиристор — замкнутые контакты кнопки — минус АКБ.
В этом состоянии схема будет столько, сколько захотите .
В этом состоянии конденсатор разряжен: резистор R2, управляющий электрод перехода — катод тиристора, контакты кнопки КН.
♦ Чтобы выключить лампочку, коротко нажмите кнопку Kn . При этом обрывается основная цепь питания лампочки. Тиристор «замыкается» . При замыкании контактов кнопки тиристор останется в замкнутом состоянии, так как на управляющем электроде тиристора Uynp = 0 (конденсатор разряжен).

Испытал и надежно проработал в этой схеме различные тиристоры: КУ101, Т122, КУ201, КУ202, КУ208. .

♦ Как уже было сказано, динистор и тиристор имеют свой транзисторный аналог . .

Аналоговая схема тиристора состоит из двух транзисторов и показана на рисунке 3 .
Транзистор Tr 1 имеет pnp транзистор проводимости Tr 2 имеет npn Транзисторы проводимости могут быть как германиевыми, так и кремниевыми.

Тиристорный аналог имеет два управляющих входа.
Первая запись: А — УЭ1 (эмиттер — база транзистора Тр1).
Второй вход: К — Уэ2 (эмиттер — база транзистора Тр2).

Аналог имеет: А — анод, К — катод, Wel1 — первый управляющий электрод, Wel2 — второй управляющий электрод.

Если управляющие электроды не используются, это будет динистор с электродами. А — анод и К — катод .

♦ Пара транзисторов, для аналога тиристора необходимо подбирать одинаковую мощность с током и напряжением выше, чем это необходимо для работы устройства. Аналоговые параметры тиристора (напряжение пробоя Unp, ток удержания Iyd) , будет зависеть от свойств применяемых транзисторов.

♦ Для более стабильной работы аналога в схему добавлены резисторы. R1 и R2 . А с помощью резистора R3 можно регулировать напряжение пробоя , Up и ток удержания Iyd Тиристорный аналоговый динистор. Схема такого аналога показана на рисунке 4 .

Если в схеме звукового генератора (рис. 1) вместо динистора Х202 включить аналоговый динистор, получится устройство с другими свойствами (рис. 5) .

Напряжение питания этой цепи будет составлять от 5 до 15 вольт .Меняя резисторы R3 и R5 Вы можете изменить тональность звука и рабочее напряжение генератора.

Переменный резистор R3 Аналоговое напряжение пробоя выбирается для подаваемого напряжения питания.

Тогда вы можете заменить его постоянным резистором.

Транзисторы Тр1 и Тр2: КТ502 и КТ503; КТ814 и КТ815 или любой другой.

♦ Интересная схема регулятора напряжения с защитой от короткого замыкания в нагрузке (рис. 6) .

Если ток в нагрузке превышает 1 ампер , защита сработает.

В состав стабилизатора входят:

— элемент управления — стабилитрон КС510 , определяющий выходное напряжение;
— активатор транзисторов КТ817А, КТ808А , выполняющий роль регулятора напряжения;
— в качестве датчика перегрузки используется резистор R4 ;
— в исполнительном механизме защиты используется аналоговый динистор, транзисторы КТ502 и КТ503.

♦ На входе стабилизатора в качестве фильтра конденсатор С1 . Резистором R1 ток стабилизации устанавливается KC510 номиналом 5–10 мА. Напряжение стабилитрона должно быть 10 вольт .
Резистор R5 устанавливает начальный режим стабилизации выходного напряжения.

Резистор R4 = 1,0 Ом , включен последовательно в цепь нагрузки. Чем больше ток нагрузки, тем больше напряжения, пропорционального току, передается на нее.

В исходном состоянии, когда нагрузка на выходе стабилизатора мала или отключена, аналог тиристора закрыт. Приложенного к нему напряжения 10 вольт (от стабилитрона) недостаточно для пробоя. В этот момент падение напряжения на резисторе R4 практически равно нулю.
Если постепенно увеличивать ток нагрузки, падение напряжения на резисторе увеличится. R4 . При определенном напряжении на R4 аналог тиристора прорывается и устанавливается напряжение между точкой Точка №1 и общим проводом, равным 1.5 — 2,0 вольт .
Напряжение анодно-катодного перехода открытого аналога тиристора.

Одновременно загорается светодиод. D1 , аварийная сигнализация. Напряжение на выходе стабилизатора в этот момент будет равно 1,5 — 2,0 вольт .
Для восстановления нормальной работы стабилизатора необходимо выключить нагрузку и нажать кнопку. Kn , сняв защитный замок.
На выходе стабилизатора снова будет напряжение 9 вольт , и светодиод погаснет.
Подстройка резистора R3 , можно подобрать срабатывание защиты по току 1 ампер и более . Транзисторы Т1 и Т2 можно ставить на один радиатор без изоляции. Сам радиатор изолирован от корпуса.

Новая конфигурация переключаемого конденсатора с двухскоростной дискретизацией и ее применение

[1]	Кохей Катаока, Нобуки Тэдзука, Масаси Мацуура, Сатоши Сугимото. Изготовление Co ₂ Fe (Al, Si) и Co ₂ Fe (Al, Si) / MgO на подложке Ge (111) и его магнитные свойства.Журнал электронной науки и техники, 2019, 17 (2): 109-115. DOI: 10.11989 / JEST.1674-862X.71128011
[2]	Мохд Хайрул Хишам Исмаил, Мазлина Эса, Мохд Файрус Мохд Юсофф, Нур Асниза Мурад. Новая наноструктура для сбора зеленой энергии при тепловом излучении 10 мкм. Журнал электронной науки и техники, 2016, 14 (3): 242-248. DOI: 10.11989 / JEST.1674-862X.603211
[3]	Сяо-Пэн Ван, Фэй-Сян Чжан, Шао-Вэй Чжэнь, Я-Цзюань Хэ, Пин Ло. Эффективный операционный усилитель крутизны с повышенной скоростью нарастания напряжения. Журнал электронной науки и техники, 2015, 13 (1): 14-19. DOI: 10.3969 / j.исн.1674-862Х.2015.01.004
[4]	Лай-Цзюнь Янь, Чун-Мин Гао, Бинь-Син Чжао, Ци-Мин Сунь, Фэн Ван. Фототермическая радиометрия с быстрым прохождением через отбор проб с внутренней звуковой карты компьютера. Журнал электронной науки и техники, 2015, 13 (1): 73-77.
[5]	Чжо Ли, Хун-Ю Ло.Последние достижения в области волоконных лазеров среднего инфракрасного диапазона с пассивной коммутацией на длине волны 3 мкм. Журнал электронной науки и техники, 2015, 13 (4): 305-314. DOI: 10.11989 / JEST.1674-862X.508211
[6]	Чин-Фу Куо, Юнг-Фэн Лу, Чи-Ин Чен. Настраиваемый шлюз по состоянию безопасности с конфигурацией на основе угроз. Журнал электронной науки и техники, 2013, 11 (2): 140-149. DOI: 10.3969 / j.issn.1674-862X.2013.02.005
[7]	Лун-Фей Вэй, Цзинь-Юэ Цзи, Хай-Ци Лю, Ли-Нань Ли, Цян Ли. Многоскоростной трансивер SerDes для приложений IEEE 1394b. Журнал электронной науки и техники, 2012, 10 (4): 327-333. DOI: 10.3969 / j.issn.1674-862X.2012.04.008
[8]	Шэн-Линь Гуй, Лэй Ло, Сен-Сен Тан, Ян Мэн. Оптимальная конфигурация статического раздела в системе ARINC653. Журнал электронной науки и техники, 2011, 9 (4): 373-378. DOI: 10.3969 / j.issn.1674-862X.2011.04.016
[9]	Сейед Джавад Ажари, Халил Монфареди, Хасан Фараджи Багташ.Новое высокопроизводительное аттоамперное КМОП-токовое зеркало со сверхнизким энергопотреблением и расширенной полосой пропускания. Журнал электронной науки и техники, 2010, 8 (3): 251-256. DOI: 10.3969 / j.issn.1674-862X.2010.03.009
[10]	Ши-Цзе Ху. Характеристики системы адаптивной оптики с двойными деформируемыми зеркалами. Журнал электронной науки и техники, 2009, 7 (3): 277-280.
[11]	Линь Лян, Юэ-Хуэй Юй. Скин-эффект динистора с обратным переключением в применении к короткоимпульсному разряду. Журнал электронной науки и техники, 2009, 7 (2): 146-149.
[12]	Ашутош Кумар Сингх, Асиш Бера, Хафизур Рахаман, Джимсон Мэтью, Дхирадж К. Прадхан.Ошибка при обнаружении архитектуры двойного базового битового параллельного систолического умножения по GF (2 ^м). Журнал электронной науки и техники, 2009, 7 (4): 336-342.
[13]	Фэн Ян, Цзянь-Хао Ху, Шао-Цянь Ли. Новый метод выборки и восстановления импульсных сигналов без ограничения полосы частот. Журнал электронной науки и техники, 2009, 7 (3): 193-197.
[14]	Ван-Чун Ли, Пин Вэй, Сянь-Ци Сяо. Новое одностороннее преобразование и фильтр без запаха. Журнал электронной науки и техники, 2008, 6 (1): 61-65.
[15]	Ци Фань, Нин Нин, Ци Ю, Да Чен. Высокопроизводительный операционный усилитель для быстродействующих высокоточных переключающих конденсаторных ячеек.Журнал электронной науки и техники, 2007, 5 (4): 366-369.
[16]	Чжэ-Шэн Фэн, Ин-Цзе Ся, Цзя Дин, Цзинь-Цзю Чен. Формирование композитной оксидной пленки Al-Si путем гидролиза, осаждения и анодирования. Журнал электронной науки и техники, 2007, 5 (4): 289-292.
[17]	Лу Шэнь, Нин Нин, Ци Ю, Янь Ло, Чун-Шэн Ли.Новый источник опорного напряжения с компенсацией кривизны для запрещенной зоны CMOS. Журнал электронной науки и техники, 2007, 5 (4): 370-373.
[18]	ЧЖОУ Хао, ЧЖАН Бо, Ли Чжао-цзи, Луо Пин. Новый эталон тока КМОП с температурной компенсацией высокого порядка. Журнал электронной науки и техники, 2006, 4 (1): 8-11.
[19]	Сяо Юнь-хуэй, НИ Цзай-пин, Ху Цзюнь, Ван Сяо-фэн.Новый прекондиционер для электромагнитных решателей. Журнал электронной науки и техники, 2006, 4 (1): 51-54.
[20]	ГЕН Цзянь-цян, Лань Цзя-лун. КМОП-кварцевый генератор с низким уровнем фазовых шумов 0,35 мкм, 20 МГц. Журнал электронной науки и техники, 2005, 3 (2): 153-156.

[Конференция Института инженеров по электротехнике и электронике 1958 г. Конференция по транзисторам и твердотельным схемам — Филадельфия, Пенсильвания, США (20-21 февраля 1958 г.)] 1958 г. IEEE International Solid-State

ПЯТНИЦА, 21 ФЕВРАЛЯ 1958 г. lrvine Audi + orium-2: 00-4: 3Q П.M.

СЕССИЯ VII: Новые устройства

7.2: Применение динистического диода в выключенных контроллерах

Питтсбург, Пенсильвания. PF Pittman, Westinghouse Electric Corp., East

. ОДНА ВАЖНАЯ ФАЗА техники управления связана с тем, какие блокирующие напряжения превышают 200 вольт, схемы могут представлять собой небольшие контроллеры отключения, которые работают от регулируемой конструкции, где силовой динистор переключает выходное реле сопротивления чувствительных элементов, таких как фотоэлементы или термисторы.при линейном потенциале, тем самым устраняя необходимость в 60-тактном режиме. Преимущества повышенной надежности и малых размеров обеспечивают трансформатор, способный выдерживать ток нагрузки. полупроводниковыми приборами привели к транзисторизации этих контроллеров, но наряду с этими преимуществами идут недостатки, заключающиеся в низкой выходной мощности и увеличенной стоимости.

Было разработано новое полупроводниковое устройство, названное динисторным диодом, которое может использоваться в схемах управления для обеспечения высокой выходной мощности при минимальном количестве устройств.Характеристика VI диода Dynistor показана на рисунке 1. При смещении в обратном направлении динистор блокирует прохождение тока до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение пробоя VB. При превышении напряжения пробоя VB и тока пробоя f u происходит резкий пробой напряжения, и напряжение устройства падает до очень низкого значения. Когда ток динистора снижается ниже поддерживаемого значения (I S), пробой прекращается, и устройство возвращается в состояние блокировки.

При использовании с контроллерами выключения, динистор используется в качестве переключателя питания в низковольтной и сильноточной цепи. Схема управления с низким энергопотреблением, которая подает напряжение, превышающее напряжение пробоя динистора, управляет его коммутационным действием. Поскольку время включения динистора составляет менее 0,1 микросекунды, для управления можно использовать либо постоянный ток, либо очень короткие импульсы. Когда в качестве источника питания используется однополупериодный выпрямленный переменный ток, устройство автоматически выключается один раз в каждом цикле.

В схемах, показанных на рисунках 2 и 3, используется низкочастотное управление (G O cps). На рисунке 2 напряжение пробоя динистора DY1 выбрано больше пикового напряжения Vs, но меньше пика VI. Пробивное действие D, …, контролируется изменяющимся резистором R1, который определяет напряжение конденсатора С1. На рисунке 3 напряжение пробоя динистора DY1 выбрано немного большим, чем пиковое напряжение источника VI. Во время отрицательных полупериодов источника VI конденсатор C1 заряжается до напряжения, определяемого номиналом резистора R1.Конденсатор C затем сохраняет свой заряд, когда источник V1 становится положительным, тем самым увеличивая обратное напряжение на динисторе DYl.

Недостатком схем на рисунках 2 и 3 является то, что их калибровка зависит от напряжения в сети. Схема, показанная на рисунке 4, иллюстрирует импульсное управление, где калибровка не зависит от напряжения в сети. Резистор R1, конденсатор C1 и динистор D ,, составляют обычный релаксационный генератор, который подает импульсы на трансформатор T I. Эти импульсы увеличиваются по напряжению на T1 до тех пор, пока они не станут намного больше, чем пиковое напряжение источника VI.Напряжение пробоя динистора D ,, выбирается больше, чем пиковое напряжение I’I ,,, но меньше, чем пиковое импульсное напряжение TI. Величина импульса от T1, который подается на DYz, определяется номиналом резистора Rs. Затем установка Rs управляет отключением силового переключателя Dy2.

Характеристики диода Dynistor, которые делают его особенно подходящим в качестве переключателя мощности, включают высокое напряжение пробоя, низкое сверхпроводящее падение, внутреннее бистабильное действие, короткое время переключения и высокую допустимую нагрузку по току.В отличие от транзистора, диод Dynistor требует управляющего питания только во время переключения, а требуемая управляющая мощность определяется только характеристиками пробоя устройства, независимо от тока нагрузки. Так как были изготовлены динисторы

«Предлагаемое торговое наименование Westinghouse.

Характеристика динистора-диода VI. Характеристика динистора-диода VI похожа на характеристику обычного диода, за исключением области высокого обратного напряжения, где происходит пробой.Падение напряжения на устройстве после пробоя сопоставимо с его прямым падением.