Vad är tyristor och hur det fungerar?

I allmänhet växlar tyristorer också enheter som liknar transistorerna. Som vi redan diskuterade är Transistorer den lilla elektroniska komponenten som förändrade världen, idag kan vi hitta dem i alla elektroniska enheter som TV-apparater, mobiler, bärbara datorer, miniräknare, hörlurar etc. De är anpassningsbara och mångsidiga, men det betyder inte att de kan användas i alla applikationer, vi kan använda dem som förstärknings- och omkopplingsanordning men de kan inte hantera högre ström, också krävde en transistor en kontinuerlig omkopplingsström. Så för alla dessa frågor och för att övervinna dessa problem använder vi Thyristors.

Generellt används SCR och tyristor omväxlande men SCR är en slags tyristor. Thyristor innehåller många typer av omkopplare, några av dem är SCR (Silicon Controlled Rectifier), GTO (Gate Turn OFF) och IGBT (Isolerad Gate Controlled Bipolär Transistor) etc. Men SCR är den mest använda enheten, så ordet Thyristor blir synonymt med SCR. Enkelt, SCR är ett slags tyristor .

SCR eller Thyristor är en fyrskikts, tre-korsnings halvledaromkopplingsanordning. Den har tre terminaler anod, katod och grind. Tyristor är också en enkelriktad anordning som en diod, vilket innebär att den bara flyter ström i en riktning. Den består av tre PN-korsningar i serie eftersom de består av fyra lager. Portterminal som används för att utlösa SCR genom att tillhandahålla liten spänning till denna terminal, som vi också kallade gate triggering-metod för att slå på SCR.

Hur skiljer sig Thyristor från MOSFET?

Thyristor och MOSFET är båda elektriska brytare och används oftast. Den grundläggande skillnaden mellan dem båda är att MOSFET-omkopplare är spänningsstyrda enheter och endast kan växla likström medan Thyristors-omkopplare är strömstyrda enheter och kan växla både likström och växelström.

Det finns några fler skillnader mellan Thyristor och MOSFET anges nedan i tabellen:

Fast egendom	Tyristor	MOSFET
Thermal Run away	Ja	Nej
Temperaturkänslighet	mindre	hög
Typ	Högspänningsenhet med hög ström	Högspänningsmedelsströmsenhet
Stänga av	Separat kopplingskrets krävs	Krävs inte
Sätter på	Enstaka puls krävs	Ingen kontinuerlig tillförsel krävs förutom under på- och avstängning
Växlingshastighet	låg	hög
Resistiv ingångsimpedans	låg	hög
Kontrollerande	Nuvarande kontrollerad enhet	Spänningsstyrd enhet

Hur skiljer sig tyristor från transistor?

Tyristor och transistor är båda elektriska brytare men effekthanteringskapaciteten hos tyristorerna är mycket bättre än transistorn. På grund av att ha högt betyg av Thyristor, angivet i kilowatt, medan transistoreffekt varierar i watt. En tyristor tas som ett slutet parpar transistorer under analys. Huvudskillnaden mellan transistorn och tyristorn är att transistorn behöver kontinuerlig strömförsörjning för att förbli PÅ men i fallet med tyristorn måste vi utlösa den en gång och den förblir PÅ. För applikationer som larmkretsar som behöver utlösas en gång och förblir PÅ för alltid, kan inte använda transistor. Så, för att övervinna dessa problem använder vi Thyristor.

Det finns några fler skillnader mellan Thyristor och Transistor anges nedan i tabellen:

Fast egendom	Tyristor	Transistor
Lager	Fyra lager	Tre lager
Terminaler	Anod, katod och port	Emitter, Collector och Base
Drift över spänning och ström	Högre	Lägre än tyristor
Sätter på	Behövde bara en grindpuls för att slå PÅ	Krävs kontinuerlig matning av styrströmmen
Intern strömförlust	Lägre än transistorn	högre

VI Egenskaper hos Thyristor eller SCR

Grundkretsen för att erhålla Thyristor VI-egenskaper ges nedan, anoden och katoden på Thyristor är anslutna till huvudförsörjningen genom lasten. Porten och katoden till tyristorn matas från en källa Es, används för att tillhandahålla grindström från grind till katod.

Enligt det karakteristiska diagrammet finns det tre grundläggande lägen för SCR: omvänd blockeringsläge, framåt blockeringsläge och framåt ledningsläge.

Omvänd blockeringsläge:

I detta läge görs katoden positiv med avseende på anod med omkopplaren S öppen. Korsning J1 och J3 är omvänd förspända och J2 är förspänd framåt. När omvänd spänning appliceras över Thyristor (bör vara mindre än V _BR), erbjuder enheten en hög impedans i omvänd riktning. Därför behandlade Thyristor som öppen brytare i omvänd blockeringsläge. V _BR är den omvända nedbrytningsspänningen där lavinen inträffar, om spänningen överstiger V _BR kan orsaka Thyristor-skador.

Framåt blockeringsläge:

När anoden görs positiv med avseende på katoden, med grindomkopplaren öppen. Tyristor sägs vara förspänd, korsningen J1 och J3 är förspända och J2 är omvänd förspänd som du kan se i figuren. I det här läget flyter en liten ström kallad framåtläckström, eftersom den främre läckströmmen är liten och inte tillräckligt för att utlösa SCR. Därför behandlas SCR som öppen omkopplare även i spärrläge framåt.

Framåt ledningsläge:

När framspänningen ökar när grindkretsen förblir öppen, inträffar en lavin vid korsningen J2 och SCR kommer i ledningsläge. Vi kan slå på SCR när som helst genom att ge en positiv grindpuls mellan grind och katod eller genom en brytningsspänning framåt över anoden och katoden i tyristorn.

Utlösningsmetoder för SCR eller tyristor

Det finns många metoder för att utlösa SCR som:

• Framåt Spänning Triggering
• Gate Triggering
• dv / dt utlöser
• Temperaturutlösning
• Lätt triggning

Framåt spänning utlösning:

Genom att applicera framspänning mellan anod och katod, genom att hålla grindkretsen öppen, är korsningen J2 omvänd förspänd. Som ett resultat sker bildandet av utarmningsskikt över J2. När framspänningen ökar, kommer ett steg när utarmningsskiktet försvinner, och J2 sägs ha Avalanche Breakdown. Därför kommer Thyristor i ledningstillstånd. Spänningen vid vilken lavinen inträffar kallas för framåtriktad spänning V _BO.

Gate Triggering:

Det är ett av de vanligaste, pålitligaste och mest effektiva sätten att sätta på Thyristor eller SCR. Vid grindutlösning, för att sätta PÅ en SCR, appliceras en positiv spänning mellan grind och katod, vilket ger upphov till grindströmmen och laddningen injiceras i det inre P-skiktet och framåtbrytning sker. Som högre kommer portströmmen att sänka spänningen framåt.

Som visas i figuren finns det tre korsningar i en SCR,. Genom att använda grindutlösningsmetoden, när grindpulsen appliceras bryts korsningen J2, korsningen J1 och J2 blir förspänd framåt eller SCR kommer i ledningstillstånd. Därför tillåter den strömmen att strömma genom anod till katod.

Enligt de två transistormodellerna, när anoden görs positiv med avseende på katoden. Strömmen kommer inte att strömma genom anoden till katoden förrän grindstiftet utlöses. När ström flyter in i grindstiftet slås den på den nedre transistorn. När den nedre transistorn leder, slås den på den övre transistorn. Detta är en slags intern positiv feedback, så genom att ge pulsen vid grinden en gång fick Thyristor att stanna i ON-tillstånd. När båda transistorn slår PÅ-ström, bör du leda genom anod till katod. Detta tillstånd kallas framåtriktat och så här låser en transistor eller stannar permanent PÅ. För att stänga av SCR kan du inte stänga av den bara genom att ta bort grindström, i detta tillstånd blir Thyristor oberoende av grindström. Så för att stänga av måste du stänga av kretsen.

dv / dt utlösning:

I omvänd förspänd övergång J2 förvärvar den karakteristiska liknande kondensatorn på grund av närvaro av laddning över korsningen, betyder övergången J2 beter sig som en kapacitans. Om framspänningen appliceras plötsligt leder en laddningsström genom korsningskapacitansen Cj till att slå på SCR.

Laddningsströmmen i _C ges av;

i _C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (där Va är framspänning visas över korsningen J2) i _C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt) eftersom övergångskapacitansen är nästan konstant, dCj / dt är noll, då är jag _C = Cj dVa / dt

Därför, om stigningshastigheten för framspänningen dVa / dt är hög, skulle laddningsströmmen i _C vara mer. Här spelar laddningsströmmen rollen som grindström för att slå på SCR, även grindsignalen är noll.

Temperaturutlösning:

När tyristorn är i spärrläge framåt samlas det mesta av den applicerade spänningen över korsningen J2, denna spänning är associerad med viss läckström. Vilket ökar temperaturen på korsningen J2. Så med temperaturökningen minskar utarmningsskiktet och vid någon hög temperatur (inom den säkra gränsen) bryts utarmningsskiktet och SCR går till ON-läge.

Lätt triggning:

För att utlösa en SCR med ljus, görs ett urtag (eller ihåligt) inre p-lager som visas i figuren nedan. Ljusstrålen med speciell våglängd riktas av optiska fibrer för bestrålning. Eftersom ljusets intensitet överstiger ett visst värde, får SCR PÅ. Denna typ av SCR kallas som LASCR (Light Activated SCR). Ibland utlöstes dessa SCR med både ljuskälla och grindsignal i kombination. Hög grindström och lägre ljusintensitet krävs för att slå på SCR.

LASCR eller ljusutlöst SCR används i HVDC (High Voltage Direct Current) överföringssystem.