Kaasaegne jõuelektroonika sai tõepoolest alguse türistorite tulekust. Türistorid on tuntud ka kui räniga juhitavad alaldid või SCR-id. Need on neli kihilist ja kolme terminaliga pooljuhtseadet. Türistorid on ühesuunalised seadmed.
Räni abil juhitavad alaldid on pooljuhtseadmed, mida tavaliselt kasutatakse kõrgepingega ühendatud suure võimsuse juhtimiseks. Seetõttu leiavad need seadmed rakendusi vahelduvvoolu vahelduvvoolu juhtimissüsteemides, lambivalgustusahelates, regulaatorahelates jne. SCR leiab rakendust ka suure võimsusega vahelduvvoolu alaldamiseks kõrgepinge alalisvoolu jõuülekandes. SCR kuulub türistorite perekonda ja tegelikult on nimi SCR türistori kaubanimi ettevõttest General Electrics.
SCR on neljakihiline seade vahelduvate N- ja P-tüüpi materjalidega. SCR koosneb neljakihilisest pooljuhist, mis moodustab PNPN- või NPNP-struktuuri. Sisemist pooljuhti kasutatakse räni, millele lisatakse sobivad dopandid. Sellel on kolm klemmi, mida nimetatakse anoodiks, katoodiks ja väravaks. Katood on kõige tugevamalt legeeritud ning värav ja anood on vähem. Keskne N-tüüpi kiht on ainult kergelt legeeritud ja on ka paksem kui teised kihid, mis võimaldavad tal toetada kõrget blokeerivat pinget.
SCR-l on kolm ristmikku, nimelt J1, J2 ja J3. Anood on ühendatud PNPN-struktuuri P-tüüpi materjaliga, katood aga N-tüüpi materjaliga. Värav on ühendatud katoodi lähedal asuva P-tüüpi materjaliga.
Need on ühesuunalised seadmed ja juhivad voolu ainult ühes suunas. See toimub anoodist katoodini. SCR-i käivitamine toimub siis, kui selle värav saab positiivse pinge. SCR-i kasutatakse tavaliselt lülitusrakendustes, nagu relee draiver, akulaadijad jne.
Türistoril on kolm põhiseisundit:
Tagurpidi blokeerimine: Selles olekus blokeerib türistor voolu samamoodi nagu vastupidise eeljoonega dioodil.
Edasi blokeerimine: Selles olekus türistori töö on selline, et see blokeerib edasivoolu juhtivuse, mida tavaliselt kannab ettepoole kallutatud diood.
Edasijuhtimine: Selles olekus on türistor käivitatud juhtivuseks. See jääb juhtima seni, kuni tulevikuvool langeb allapoole hoovooluna tuntud läviväärtust.
Türistori töö
SCR-SÜMBOL
SCR alustab juhtimist siis, kui see on ettepoole kallutatud. Sel eesmärgil hoitakse katoodi negatiivsel ja anoodi positiivsel pingel. Kui SCR-le rakendatakse ettepoole suunatud eelpinge, muutuvad ristmikud J1 ja J3 ettepoole, samal ajal kui ristmik J2 muutub vastupidiseks. Kui väravas rakendatakse positiivset pinget, muutub ristmik J2 ettepoole kallutatud ja SCR lülitub sisse.
Töötamisel võib türistorit pidada NPN- ja PNP-transistoriks, mis on ühendatud tahapoole, moodustades seadme sees positiivse tagasiside silmuse. Transistor, mille emitter on ühendatud türistori katoodiga, on NPN-seade, samas kui transistor selle emitteriga on ühendatud türistor on PNP seade . Värav on ühendatud NPN-transistori alusega. Ühe transistori väljund suunatakse teise sisendisse ja teise transistori väljund omakorda tagasi esimese sisendisse. See tähendab, et kui vool hakkab voolama, tekib see kiiresti, kuni mõlemad transistorid on täielikult sisse lülitatud või küllastunud. Vaatame väikest näidet:
Allpool olevast vooluringist kasutasime siin türistori TYN616.
- Kui värav on lahti, määratakse kolm ümberlülituspinget minimaalsele ettepoole suunatud pingele, mille juures türistor tugevalt juhib. Nüüd kuvatakse suurem osa toitepingest kogu koormustakistuse ulatuses. Hoidevool on maksimaalne anoodvoolu värav, mis on avatud, kui toimub ümberlülitumine.
- Kui värav OFF-olekus pakub türistor lõpmatut takistust kui ON-olekus, pakub see väga väikest takistust, mis on vahemikus 0,010 kuni 10.
Käivitamise režiim
Tavalises väljalülitatud olekus takistab SCR vooluvoolu läbi selle, kuid kui katoodi pinge värav suureneb ja ületab teatud taseme, lülitub SCR sisse ja juhib nagu transistor. SCR-i üks oluline eripära on see, et kui see on läbi viidud, jääb see lukustatuks ja jätkab juhtimist ka pärast värava pinge eemaldamist. SCR jääb sisselülitatuks, kuni seadmete hoidevool langeb madalale väärtusele. Kuid kui värav saab pulseeriva pinge ja selle kaudu läbitav vool jääb fikseerimisvoolust allapoole, jääb SCR välja. SCR-i saab käivitada ilma väravas oleva positiivse pingeta. SCR on tavaliselt ühendatud positiivse rööpaga anoodiga ja negatiivse rööpaga katoodiga. Kui anoodile rakendatav pinge suureneb, indutseerib seadme mahtuvuslik sidestus väravasse laengu ja käivitab SCR. Seda tüüpi välise väravavooluta käivitamist nimetatakse DV / dt-käivitamiseks. See juhtub tavaliselt sisselülitamisel. Seda nimetatakse määra efektiks.
Kuid DV / dt käivitamine ei lülita SCR-i täielikult sisse ja osaliselt käivitatud SCR hajutab palju energiat ja seade võib kahjustada. DV / dt käivitamise vältimiseks kasutatakse lühivõrku. Teine käivitamisrežiim on SCR-i ettepoole suunatud pinge suurendamine selle nimipurunemispinge kohal. Edaspinge käivitamine toimub siis, kui SCR-i pinge suureneb koos selle värava avanemisega. Seda nimetatakse laviini lagunemiseks, mille käigus seadme ristmik 2 laguneb. See lülitab SCR ka osaliselt sisse ja kahjustab seadet. Seega ei tohiks pinge ületada SCR nimipinget.
Kuidas SCR välja lülitada?
Kui SCR on sisse lülitatud, on see juhtimisrežiimis ka pärast värava voolu eemaldamist. See on SCR-i riivimine. SCR saab välja lülitada vastupidise käivitamise abil. Seda saab teha, rakendades väravale negatiivse pinge. Seadet saab ka välja lülitada kas anoodvoolu eemaldades või värava ja katoodi hetkega lühistades.
Türistori rakendused:
Türistore kasutatakse peamiselt seadmetes, kus nõutakse suure võimsusega juhtimist, mis võib olla ühendatud kõrgepingega. Nende töö muudab need sobivaks kasutamiseks keskmise ja kõrgepinge vahelduvvoolu toite juhtimise rakendustes, näiteks lampide hämardamisel, kontrolleritel ja mootori juhtimine .
Üks SCR-i rakendus - relee juhtimine SCR-i abil:
Kui lülitit S1 vajutatakse hetkeks, lülitub relee sisse. Selle saab välja lülitada, vajutades S2.
Kui lüliti S1 asendatakse LDR-ga ja R1 4,7K-eelseadistusega, lülitub relee sisse, kui valgus langeb LDR-ile. Eelseadistatud reguleerige päästik.
Kui lüliti S1 asendatakse 4,7 K NTC (negatiivse temperatuuri koefitsient) termisteriga ja R1 1K eelseadistusega, lülitub relee temperatuuri tõustes sisse. Eelseadistatud reguleerige päästik.
Foto krediit:
- SCR-SÜMBOL wikimedia
