Ce este tiristorul și cum funcționează?

În general, tiristoarele sunt, de asemenea, dispozitive de comutare similare cu tranzistoarele. După cum am discutat deja, tranzistoarele sunt mica componentă electronică care a schimbat lumea, astăzi le putem găsi în orice dispozitiv electronic, cum ar fi televizoare, telefoane mobile, laptopuri, calculatoare, căști etc. Sunt adaptabile și versatile, dar nu înseamnă că pot fi utilizate în fiecare aplicație, le putem folosi ca dispozitiv de amplificare și comutare, dar nu pot gestiona curent mai mare, de asemenea, un tranzistor necesită un curent de comutare continuu. Deci, pentru toate aceste probleme și pentru a depăși aceste probleme, folosim Tiristoarele.

În general, SCR și Tiristorul sunt utilizate în mod interschimbabil, dar SCR este un fel de Tiristor. Tiristorul include multe tipuri de comutatoare, unele dintre ele sunt SCR (redresor controlat cu silicon), GTO (Gate Turn OFF) și IGBT (tranzistor bipolar controlat cu poartă izolată) etc. Dar SCR este cel mai utilizat dispozitiv, astfel încât cuvântul Tiristor devine sinonim cu SCR. Pur și simplu, SCR este un fel de Tiristor .

SCR sau Tiristor este un dispozitiv de comutare semiconductor cu patru straturi, cu trei joncțiuni. Are trei terminale anod, catod și poartă. Tiristorul este, de asemenea, un dispozitiv unidirecțional ca o diodă, ceea ce înseamnă că curge curent doar într-o singură direcție. Este format din trei joncțiuni PN în serie, deoarece este format din patru straturi. Terminalul de poartă folosit pentru a declanșa SCR furnizând o tensiune mică acestui terminal, pe care l-am numit și metoda de declanșare a porții pentru a porni SCR-ul.

În ce este diferit Tiristorul de MOSFET?

Tiristorul și MOSFET sunt ambele comutatoare electrice și sunt cel mai frecvent utilizate. Diferența de bază dintre amândouă este că comutatoarele MOSFET sunt dispozitive controlate de tensiune și pot comuta doar curent continuu, în timp ce comutatoarele Tiristor sunt dispozitiv controlat de curent și pot comuta atât curent continuu, cât și curent alternativ.

Există mai multe diferențe între Tiristor și MOSFET, prezentate mai jos în tabel:

Proprietate	Tiristor	MOSFET
Fugire termică	da	Nu
Sensibilitate la temperatură	Mai puțin	înalt
Tip	Dispozitiv de înaltă tensiune de înaltă tensiune	Dispozitiv de înaltă tensiune de curent mediu
Oprind	Este necesar un circuit de comutare separat	Nu este necesar
Pornire	Este necesar un singur impuls	Nu este necesară alimentare continuă, cu excepția perioadelor de pornire și oprire
Viteza de comutare	scăzut	înalt
Impedanță de intrare rezistivă	scăzut	înalt
Controlul	Dispozitiv controlat curent	Dispozitiv controlat de tensiune

În ce este diferit Tiristorul de tranzistor?

Tiristorul și tranzistorul sunt ambele comutatoare electrice, dar capacitatea de gestionare a puterii tiristorilor este mult mai bună decât tranzistorul. Datorită gradului ridicat de tiristor, dat în kilowați, în timp ce puterea tranzistorului variază în wați. Un Tiristor este luat ca o pereche închisă de tranzistori în analiză. Principala diferență dintre tranzistor și Tiristor este că tranzistorul are nevoie de o sursă de comutare continuă pentru a rămâne aprins, dar în cazul tiristorului trebuie să-l declanșăm o singură dată și rămâne PORNIT. Pentru aplicații precum circuitul de alarmă care trebuie să se declanșeze o dată și să rămână PORNIT pentru totdeauna, nu se poate utiliza tranzistorul. Deci, pentru a depăși aceste probleme, folosim Tiristor.

Mai sunt câteva diferențe între Tiristor și Tranzistor, prezentate mai jos în tabel:

Proprietate	Tiristor	Tranzistor
Strat	Patru straturi	Trei straturi
Terminale	Anod, catod și poartă	Emițător, colector și bază
Funcționare la tensiune și curent	Superior	Mai jos decât tiristorul
Se aprinde	A fost nevoie doar de un impuls de poartă pentru a porni	Alimentare continuă necesară a curentului de control
Pierderea internă de putere	Mai jos decât tranzistorul	superior

VI Caracteristicile tiristorului sau SCR

Circuitul de bază pentru obținerea caracteristicilor Tiristorului VI este dat mai jos, anodul și catodul Tiristorului sunt conectate la sursa principală prin sarcină. Poarta și catodul tiristorului sunt alimentate dintr-o sursă Es, utilizată pentru a furniza curentul porții de la poartă la catod.

Conform diagramei caracteristice, există trei moduri de bază ale SCR: modul de blocare inversă, modul de blocare directă și modul de conducere directă.

Mod de blocare inversă:

În acest mod, catodul este făcut pozitiv în raport cu anodul cu comutatorul S deschis. Joncțiunea J1 și J3 sunt inversate părtinitoare și J2 este orientate înainte. Atunci când tensiunea inversă aplicată pe tiristor (ar trebui să fie mai mică de V _BR), dispozitivul oferă o impedanță ridicată în direcția inversă. Prin urmare, Tiristorul a fost tratat ca întrerupător deschis în modul de blocare inversă. V _BR este tensiunea de rupere inversă în care are loc avalanșa, dacă tensiunea depășește V _BR poate provoca deteriorarea tiristorului.

Modul de blocare înainte:

Când anodul este pozitiv în ceea ce privește catodul, cu comutatorul de poartă deschis. Se spune că tiristorul este polarizat înainte, joncțiunea J1 și J3 este polarizată înainte și J2 este inversată polarizată, după cum puteți vedea în figură. În acest mod, un curent mic curge numit curent de scurgere directă, deoarece curentul de scurgere directă este mic și nu este suficient pentru a declanșa SCR. Prin urmare, SCR este tratat ca un comutator deschis chiar și în modul de blocare directă.

Modul de conducere înainte:

Pe măsură ce tensiunea directă crește cu circuitul porții rămâne deschis, apare o avalanșă la joncțiunea J2 și SCR intră în modul de conducție. Putem porni SCR-ul în orice moment dând un impuls de poartă pozitiv între poartă și catod sau printr-o tensiune de rupere înainte pe anod și catod al tiristorului.

Metode de declanșare a SCR sau Tiristor

Există multe metode de declanșare a SCR, cum ar fi:

• Declanșarea tensiunii directe
• Declanșarea porții
• declanșarea dv / dt
• Declanșarea temperaturii
• Declanșarea luminii

Declanșarea tensiunii înainte:

Prin aplicarea tensiunii directe între anod și catod, cu menținerea circuitului porții deschise, joncțiunea J2 este polarizată invers. Ca rezultat, formarea stratului de epuizare are loc în J2. Pe măsură ce tensiunea directă crește, apare o etapă când stratul de epuizare dispare și se spune că J2 are Avalanche Breakdown. Prin urmare, Tiristorul vine în stare de conducere. Tensiunea la care are loc avalanșa se numește tensiune de rupere directă V _BO.

Declanșarea porții:

Este una dintre cele mai comune, fiabile și eficiente modalități de pornire a tiristorului sau SCR. În declanșarea porții, la pornirea unui SCR, se aplică o tensiune pozitivă între poartă și catod, care dă naștere curentului porții și sarcina este injectată în stratul interior P și are loc o rupere înainte. Cu cât este mai mare curentul porții va reduce tensiunea de rupere înainte.

După cum se arată în figură, există trei joncțiuni într-un SCR,. Prin utilizarea metodei de declanșare a porții, pe măsură ce pulsul de poartă aplică joncțiunea J2 se rupe, joncțiunea J1 și J2 devine părtinitoare sau SCR intră în stare de conducere. Prin urmare, permite curentului să curgă prin anod în catod.

Conform modelului celor doi tranzistori, când anodul este făcut pozitiv în raport cu catodul. Curentul nu va circula prin anod către catod până când nu se declanșează știftul porții. Când curentul curge în pinul porții, acesta pornește tranzistorul inferior. Pe măsură ce conductorul tranzistorului inferior, pornește tranzistorul superior. Acesta este un fel de feedback pozitiv intern, astfel încât, oferind puls la poartă o singură dată, a făcut ca Tiristorul să rămână în stare ON. Când tranzistorul se aprinde, curentul începe să conducă prin anod în catod. Această stare este cunoscută sub numele de direcționare directă și așa un tranzistor se „blochează” sau rămâne permanent PORNIT. Pentru oprirea SCR-ului, nu îl puteți opri doar eliminând curentul de poartă, în această stare Tiristorul devine independent de curentul de poartă. Deci, pentru oprirea trebuie să opriți circuitul.

Declanșare dv / dt:

În joncțiunea inversată polarizată J2 capătă caracteristica asemănătoare condensatorului din cauza prezenței sarcinii pe joncțiune, înseamnă că joncțiunea J2 se comportă ca o capacitate. Dacă tensiunea directă este aplicată brusc, un curent de încărcare prin capacitatea de joncțiune Cj conduce la pornirea SCR.

Curentul de încărcare i _C este dat de;

i _C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (unde, Va este tensiunea directă apare în joncțiunea J2) i _C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt), deoarece capacitatea de joncțiune este aproape constant, dCj / dt este zero, apoi i _C = Cj dVa / dt

Prin urmare, dacă rata de creștere a tensiunii directe dVa / dt este mare, curentul de încărcare i _C ar fi mai mare. Aici, curentul de încărcare joacă rolul curentului porții pentru a porni SCR-ul, chiar și semnalul porții este zero.

Declanșarea temperaturii:

Când Tiristorul se află în modul de blocare înainte, cea mai mare parte a tensiunii aplicate se colectează peste joncțiunea J2, această tensiune asociată cu un curent de scurgere. Ceea ce mărește temperatura joncțiunii J2. Deci, odată cu creșterea temperaturii, stratul de epuizare scade și la o anumită temperatură ridicată (în limita de siguranță), stratul de epuizare se rupe și SCR se transformă în starea ON.

Declanșarea luminii:

Pentru declanșarea unui SCR cu lumină, se realizează o adâncitură (sau o adâncitură) stratul de p interior, după cum se arată în figura de mai jos. Fasciculul de lumină cu o anumită lungime de undă este direcționat de fibre optice pentru iradiere. Pe măsură ce intensitatea luminii depășește o anumită valoare, SCR se aprinde. Acest tip de SCR numit SCR activat prin lumină (LASCR). Uneori, aceste SCR s-au declanșat folosind atât sursa de lumină cât și semnalul de poartă în combinație. Este necesar un curent mare de poartă și o intensitate a luminii mai mică pentru a porni SCR-ul.

LASCR sau SCR declanșat de lumină sunt utilizate în sistemul de transmisie HVDC (High Voltage Direct Current).