Кремниевый выпрямитель

редактировать
Кремниевый выпрямитель
SCR de Potencia.jpg Кремниевый выпрямитель
ТипПассивный
Принцип работыЯн М. Макинтош (Bell Laboratories )
ИзобрелГордон Холл и Фрэнк У. «Билл» Гуцвиллер
Первое производствоGeneral Electric, 1957
Конфигурация контактовАнод, затвор и катод
Электронный символ
Обозначение схемы тиристора.svg
Схема 4-слойного тиристора (pnpn)

A кремниевый управляемый выпрямитель или Выпрямитель с полупроводниковым управлением представляет собой четырехслойное твердотельное устройство управления током. Принцип четырехслойного p – n – p – n переключения был разработан Moll, Таненбаум, Голди и Холоньяк из Bell Laboratories в 1956 году. Практическая демонстрация кремниевого управляемого переключения и подробное теоретическое поведение устройства в соответствии с экспериментальными результатами были представлены д-ром Яном М. Макинтошем из Bell Laboratories в Январь 1958 г. Имя " Кремниевый управляемый выпрямитель »- это торговая марка General Electric для типа тиристора. SCR был разработан группой инженеров-энергетиков под руководством Гордона Холла и коммерциализирован Фрэнком В. «Биллом» Гуцвиллером в 1957 году.

Некоторые источники определяют кремниевые выпрямители и тиристоры как синонимы., другие источники определяют кремниевые выпрямители как собственное подмножество набора тиристоров, которые представляют собой устройства по крайней мере с четырьмя слоями чередующегося материала n- и p-типа.. По словам Билла Гутцвиллера, термины «SCR» и «управляемый выпрямитель» были раньше, а «тиристор» применялся позже, так как использование устройства распространилось по всему миру.

SCR являются однонаправленными устройствами (т.е. могут проводить только ток в одном направлении) в отличие от симисторов, которые являются двунаправленными (т.е. носители заряда могут проходить через них в любом направлении). SCR могут нормально срабатывать только положительным током, идущим в затвор, в отличие от TRIAC, которые могут запускаться нормально либо положительным, либо отрицательным током, подаваемым на его электрод затвора.

Содержание

  • 1 Режимы работы
    • 1.1 Прямой режим блокировки
    • 1.2 Прямой режим проводимости
    • 1.3 Обратный режим блокировки
  • 2 Способы включения тиристора
  • 3 Простая схема SCR
  • 4 Приложения
  • 5 Сравнение с SCS
  • 6 Сравнение с TRIAC
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Дополнительная литература
  • 10 Внешние ссылки

Режимы работы

Характеристика кривая кремниевого выпрямителя

Существует три режима работы тиристора в зависимости от заданного смещения:

  1. Режим блокировки в прямом направлении (выключенное состояние)
  2. Режим прямой проводимости (во включенном состоянии)
  3. Обратный режим блокировки (выключенное состояние)

Прямой режим блокировки

В этом режиме работы на анод (+) подается положительное напряжение, а на катод (-) - отрицательное напряжение, сохраняющее нулевой потенциал затвора (0), т.е. отключенный. В этом случае переходы J1 и J3 смещены в прямом направлении, а J2 смещены в обратном направлении, допуская только небольшой ток утечки от анода к катоду. Когда приложенное напряжение достигает значения пробоя для J2, тогда J2 подвергается лавинному пробою. При этом напряжении отключения J2 начинает проводить, но ниже напряжения отключения J2 обеспечивает очень высокое сопротивление току, и говорят, что тиристор находится в выключенном состоянии.

Режим прямой проводимости

SCR может быть переведен из режима блокировки в режим проводимости двумя способами: либо путем увеличения напряжения между анодом и катодом сверх напряжения отключения, либо путем подачи положительного импульса у ворот. Как только SCR начинает проводить, больше не требуется напряжения на затворе, чтобы поддерживать его в состоянии ON . Минимальный ток, необходимый для поддержания SCR в состоянии ON при снятии напряжения затвора, называется током фиксации.

Есть два способа выключить его :

  1. Уменьшить ток через него ниже минимального значения, называемого током удержания, или
  2. с выключенным затвором выключенным, закоротите анод и катод на мгновение с помощью кнопочного переключателя или транзистора через переход.

Обратный режим блокировки

Когда отрицательное напряжение приложено к аноду, а положительное - к На катоде тиристор находится в режиме обратной блокировки, в результате чего J1 и J3 смещены в обратном направлении, а J2 - в прямом. Устройство ведет себя как два последовательно включенных диода с обратным смещением. Протекает небольшой ток утечки. Это режим обратной блокировки. Если обратное напряжение увеличивается, то на критическом уровне пробоя, называемом напряжением обратного пробоя (V BR), на J1 и J3 возникает лавина, и обратный ток быстро увеличивается. Доступны тиристоры с возможностью обратной блокировки, которая увеличивает прямое падение напряжения из-за необходимости иметь длинную область P1 с низким содержанием примесей. Обычно номинальное напряжение обратной блокировки и номинальное напряжение прямой блокировки одинаковы. Типичное применение SCR с обратной блокировкой - это инверторы с источником тока.

SCR, неспособный блокировать обратное напряжение, известен как асимметричный SCR, сокращенно ASCR . Обычно он имеет номинал обратного пробоя в десятки вольт. ASCR используются там, где либо параллельно применяется диод с обратной проводимостью (например, в инверторах источника напряжения), либо там, где обратное напряжение никогда не возникает (например, в импульсных источниках питания или тяговых прерывателях постоянного тока).

Асимметричные тиристоры могут быть изготовлены с диодом с обратной проводимостью в том же корпусе. Они известны как RCT для тиристоров с обратной проводимостью.

Методы включения тиристоров

  1. запуск по прямому напряжению
  2. запуск затвора
  3. запуск dv / dt
  4. срабатывание по температуре
  5. срабатывание по свету

Срабатывание по прямому напряжению происходит, когда прямое напряжение анод-катод увеличивается при разомкнутой цепи затвора. Это известно как лавинный пробой, во время которого выход J2 выходит из строя. При достаточном напряжении тиристор переходит во включенное состояние с низким падением напряжения и большим прямым током. В этом случае J1 и J3 уже имеют прямое смещение .

Для того, чтобы произошло срабатывание затвора, тиристор должен находиться в состоянии прямой блокировки, когда приложенное напряжение меньше напряжения пробоя, в противном случае - прямое напряжение. может произойти запуск. Затем между затвором и катодом может быть приложен одиночный небольшой положительный импульс напряжения. Это подает одиночный импульс тока затвора, который переводит тиристор во включенное состояние. На практике это наиболее распространенный метод, используемый для запуска тиристора.

Простая схема SCR

Простая схема SCR с резистивной нагрузкой

Простую схему SCR можно проиллюстрировать с использованием источника переменного напряжения подключен к SCR с резистивной нагрузкой. Без подачи импульса тока на затвор SCR, SCR остается в состоянии прямой блокировки. Это делает начало проведения SCR управляемым. Угол задержки α, который представляет собой момент подачи импульса тока затвора по отношению к моменту естественной проводимости (ωt = 0), управляет началом проводимости. Как только SCR проводит, SCR не выключается, пока ток через SCR, i s не станет отрицательным. i s остается нулевым до тех пор, пока не будет подан следующий импульс тока затвора и SCR снова не начнет проводить.

Приложения

SCR в основном используются в устройствах, где управление высокой мощностью, возможно, в сочетании с высоким напряжением. Их работа делает их пригодными для использования в системах управления питанием переменного тока среднего и высокого напряжения, таких как диммирование ламп, регуляторы мощности и управление двигателями.

тиристоры и аналогичные устройства используются для выпрямления переменного тока большой мощности в передаче электроэнергии постоянного тока высокого напряжения. Они также используются для управления сварочными аппаратами, в основном GTAW (газовая дуговая сварка вольфрамом) аналогичные процессы. Он используется в качестве переключателя в различных устройствах. Ранние твердотельные пинбол-машины использовали их для управления освещением, соленоидами и другими функциями в цифровом виде, а не механически, отсюда и название - твердотельные.

Сравнение с SCS

Контролируемый кремнием переключатель (SCS) ведет себя почти так же, как и SCR; но есть несколько отличий: в отличие от SCR, SCS отключается, когда положительное напряжение / входной ток подается на другой вывод анодного затвора. В отличие от SCR, SCS также может переходить в режим проводимости, когда к тому же выводу прикладывается отрицательное напряжение / выходной ток.

SCS полезны практически во всех схемах, которым нужен переключатель, который включается / выключается с помощью двух отдельных управляющих импульсов. Сюда входят схемы переключения питания, логические схемы, драйверы ламп, счетчики и т. Д.

По сравнению с симисторами

A TRIAC похож на тиристоры, поскольку оба действуют как переключатели с электрическим управлением. В отличие от SCR, TRIAC может пропускать ток в любом направлении. Таким образом, TRIAC особенно полезны для приложений переменного тока. TRIAC имеет три вывода: вывод затвора и два проводящих вывода, называемых MT1 и MT2. Если на вывод затвора не подается ток / напряжение, TRIAC отключается. С другой стороны, если триггерное напряжение приложено к выводу затвора, TRIAC включается.

TRIAC подходят для цепей регулирования яркости света, цепей управления фазой, цепей переключения питания переменного тока, цепей управления двигателями переменного тока и т. Д.

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-08 08:53:48
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте