Тиристор: принцип работы, ВАХ, для чего нужен, схема управления, виды, обозначение

Для чего нужен тиристор, его устройство и принцип работы

Тиристор — это полупроводниковый прибор, имеющий два состояния:

• открытый (ток проходит в одном направлении);
• закрыт (ток не течет).

Этот полупроводниковый прибор состоит из 4-х слоев (областей) полупроводника (в большинстве случаев — кремния) с разной проводимостью и имеет структуру pnpn.

Такой тиристор называется динистором (диодным тиристором). Как и диод, он имеет два проводника и активируется напряжением определенного уровня, приложенным к аноду и катоду.

Более распространенным триодным тиристором является SCR. Он имеет такую ​​же конструкцию, но с дополнительным выходом — управляющим электродом (RE). Все операции с SCR выполняются через UE.

Также существуют тиристоры с двумя электродами затвора, но они встречаются реже.

Основные характеристики тиристоров, на которые стоит обратить внимание при покупке

• Максимально допустимый ток. Это значение характеризует максимальное значение тока открытого тиристора. Для мощных устройств это несколько сотен ампер.
• Максимально допустимый обратный ток.
• Постоянное напряжение. Этот параметр тиристора равен падению напряжения при максимально возможном токе.
• Обратное напряжение. Характеризует максимально допустимое напряжение на устройстве в замкнутом состоянии, при котором оно не теряет способность выполнять свои функции.
• Напряжение зажигания. Это наименьшее значение, при котором тиристор может работать.
• Минимальный ток затвора. Равно силе тока, достаточной для активации устройства.
• Максимально допустимая рассеиваемая мощность.

Типы данных электронных компонентов

Существует много различных типов тиристоров, но наиболее распространенными, помимо рассмотренных выше, являются следующие:

• динистор — элемент, переключение которого происходит при достижении определенного значения величины напряжения, приложенного между анодом и катодом;
• симистор;
• оптотиристор, переключение которого осуществляется световым сигналом.

Способы включения и выключения тиристора

Переход в рабочее состояние эталона данного типа аппаратов осуществляется подачей импульса текущего напряжения определенной полярности. На скорость включения и то, как она будет работать в дальнейшем, влияют следующие факторы:

Характер нагрузки. Нагрузка в этом случае может быть индуктивной, активной и т.д.

1. Скорость нарастания контрольного импульса.
2. Величина увеличения управляющего импульса.
3. Среднетемпературный тиристор.
4. Величина тока нагрузки.
5. Уровень приложенного напряжения.

Деактивировать тиристор можно несколькими способами:

1. Естественная остановка. В технической литературе также встречается такое понятие, как естественный останов: он аналогичен естественному отключению.
2. Принудительная остановка (принудительное переключение).

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

Принудительный арест включает самые разные методы. 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.

Вольт-амперная характеристика

Принцип работы тиристора наглядно демонстрирует его ВАХ. Как и характеристика обычного диода, он находится в квадрантах I и III и состоит из положительной и отрицательной ветвей. Отрицательная ветвь также похожа на диодную и содержит участок, где устройство заблокировано, от нуля до разрыва U. При достижении порогового напряжения происходит лавинное замыкание.

Положительная ветвь требует внимательного рассмотрения. Если вы подадите на тиристор прямое напряжение и начнете его увеличивать, ток будет медленно увеличиваться — сопротивление закрытого полупроводникового прибора велико. Это красный участок графика. При достижении определенного уровня тиристор резко открывается, его сопротивление уменьшается, падение напряжения также уменьшается, ток увеличивается — синий участок. Эта область характеризуется отрицательным сопротивлением, но здесь устройство ведет себя нестабильно, с заметной тенденцией к переключению в разомкнутое состояние.

Затем тиристор переходит в нормальный диодный режим — зеленая ветвь графика. Так работает тиристорный диод, и его способность открываться при достижении определенного уровня называется эффектом динистора.

Это свойство присуще и трехэлектродному тиристору, но в этом режиме используется редко. Кроме того, при разработке схем этой зоны избегается ВАХ, в тиристоре есть управляющий электрод, и зажигание практически всегда осуществляется с его помощью. Если на UE подается ток, тиристор открывается до того, как будет достигнуто пороговое напряжение (красная пунктирная линия на ВАХ). Чем выше ток, тем быстрее разблокировка. Если ток достигнет определенного уровня (Iue> 0), то тиристор откроется при любом напряжении анод-катод и будет вести себя как обычный диод, пока не будут созданы условия для отключения.

Важно! SCR можно включить, подавая ток на UE, только когда между катодом и анодом приложено постоянное напряжение.

Выключить тиристор (диод или триод) сложнее. Для этого необходимо, чтобы ток через устройство упал до определенного уровня (почти нуля). В цепях переменного тока тиристор можно переключить в замкнутое состояние после снятия управляющего воздействия естественным образом, при следующем переходе напряжения через ноль. Действительно, блокировка происходит раньше, когда ток падает до порогового значения при падении напряжения. Это зависит от размера груза. В цепях постоянного тока приходится принимать более сложные решения. Например, выключить тиристор можно с помощью конденсатора, заряженного напряжением обратной полярности. Когда коммутирующее устройство включено, оно разряжается от постоянного тока и компенсирует его до нуля.

Есть и другие способы создания противотока, но их конструкция еще сложнее. Например, использование колебательных контуров и т.д. Все это затрудняет использование тиристоров и динисторов, поэтому сравнительно недавно были созданы управляемые тиристоры (их еще называют двухоперационными). Их отличие в том, что разблокировка и блокировка осуществляются воздействием на управляющий электрод. Это значительно расширяет возможности использования этих полупроводниковых устройств.

Основные характеристики тиристоров

Поскольку тиристоры в открытом состоянии ведут себя как диоды, некоторые технические характеристики аналогичны обычным устройствам с pn переходом:

• максимально допустимый ток;
• высшее прямое напряжение;
• максимальное обратное напряжение;
• прямое падение напряжения;
• максимальная рассеиваемая мощность.

Но есть и специфические параметры:

• время розжига;
• время отключения;
• ток отпускания управляющего электрода;
• коммутируемое напряжение;
• минимальный ток удержания;
• максимально допустимое увеличение тока в открытом состоянии;
• максимально допустимое увеличение напряжения в открытом состоянии.

Превышение двух последних параметров может вызвать ложные срабатывания устройств. Кроме того, тиристоры характеризуются другими параметрами, которые определяют, например, частотные свойства устройства. Вы можете найти их в соответствующих справочниках.

Принцип работы тиристора простыми словами

Рассмотрим принцип работы тиристора. Исходное состояние элемента закрыто. «Сигналом» перехода в «разомкнутое» состояние является появление напряжения между анодом и управляющим выходом. Вернуть тиристор в «закрытое состояние» можно двумя способами:

• снять нагрузку;
• уменьшить ток ниже тока удержания (одна из технических характеристик).

В цепях переменного тока тиристор, как правило, сбрасывают по второму варианту. Переменный ток в домашней сети является синусоидальным, когда его значение приближается к нулю и происходит сброс. В цепях с питанием от источников постоянного тока необходимо принудительно отключать питание или снимать нагрузку.

После снятия напряжения отпускания тиристор остается открытым (горит лампочка)

То есть тиристор по-разному работает в цепях переменного и постоянного напряжения. В цепи постоянного напряжения после кратковременного появления напряжения между анодом и управляющим выводом элемент переходит в «разомкнутое» состояние. Также возможны два варианта развития событий:

• «Открытое» состояние сохраняется даже после исчезновения выходного напряжения управляющего анода. Это возможно, если напряжение, подаваемое на клемму управления анодом, выше, чем напряжение без отключения (эти данные указаны в технических характеристиках). Фактически, ток через тиристор прерывается только размыканием цепи или отключением источника питания. Также отключение / прерывание цепи может быть кратковременным. После сброса схемы ток не течет до тех пор, пока на клемму управления анодом не будет снова подано питание.
• После снятия напряжения (оно ниже напряжения отпускания) тиристор сразу переходит в «закрытое» состояние».

Итак, в цепях постоянного тока есть два варианта использования тиристора: с защелкой и без. Но чаще их используют по первому типу, когда он остается открытым.

Если говорить о внутренней структуре, то это три перехода PNPN

Принцип работы тиристора в цепях переменного напряжения иной. Там возврат в заблокированное состояние происходит «автоматически» — когда ток падает ниже порога удержания. Если на анод-катод постоянно подается напряжение, то на выходе тиристора мы получаем импульсы тока, идущие с определенной частотой. Так устроены импульсные блоки питания. С помощью тиристора они преобразуют синусоидальную волну в импульсы.

Обеспечение защиты

Тиристоры входят в список устройств, критически влияющих на изменение скорости нарастания прямого тока. И диоды, и тиристоры характеризуются процессом протекания тока обратного восстановления. Резкое изменение его скорости и падение до нуля приводит к повышенному риску возникновения перенапряжения.

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

По указанным выше причинам в подавляющем большинстве случаев используются различные схемы CPTP для обеспечения надежной защиты этих устройств. Эти схемы в динамическом режиме помогают защитить устройство от недопустимых значений напряжения.

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

Как проверить тиристор: 3 доступные методики для новичков

Я продемонстрирую принцип этой технологии на примере силового тиристора КУ202Н по одной простой причине: это было удобно, когда я писал статью, и я мог раздавать друзьям все более мощные модели для их самоделок…

Электрические методы
элементы управления будут показаны на его примере. Для этого я публикую важные особенности, которые необходимо учитывать при работе. Они делятся на две группы:

1. предел;
2. номинальный.

Параметры первой категории относятся к кратковременному импульсному режиму. Нам все равно: только номиналы могут обеспечить долгую работу.

Обрати внимание на:

1. Максимально допустимое напряжение — 400 В;
2. Постоянный ток в открытом и закрытом состоянии — 10 А;
3. Ток удержания — 200 мА;
4. Расцепитель постоянного тока — 100 мА.

Эти данные для других полупроводниковых устройств можно найти в технических руководствах и на многочисленных сайтах в Интернете.

Самый первый метод проверки: стрелочным тестером или цифровым мультиметром

Оценка состояния здоровья прибора КУ202Н Ц4324 в 3 этапа

У меня до сих пор есть такой редкий измерительный инструмент от старого работающего электрика. Он сохранился благодаря знаку качества и постоянной тщательности при измерениях.

Шаг 1. Установка режима и измерение замкнутого состояния перехода

Средним переключателем выставляю режим измерения сопротивления, кнопкой — предел «килоом». Положительный вывод цепи — это сажа на аноде, а отрицательный вывод соединен с катодом.

Для наглядности я пометил их на фото ярко-красными «+» и «-» прямо на крокодиловой изоляции.

Стрелка измерения показывает очень высокое сопротивление. То же самое будет и при обратной полярности клемм. Вы можете контролировать.

Шаг 2. Открытие тиристора

Касаясь рукой, подключаю вывод управляющего электрода к корпусу (аноду) полупроводника.

Стрелка резко отклоняется к началу шкалы в сторону меньшего сопротивления. Значение приблизительно 0,15k указывает на открытие np-перехода.

Шаг n. 3. Проверка состояния открыта при снятии контрольного сигнала

Вытаскиваю кабель из полупроводникового корпуса и наблюдаю за показаниями стрелки.

Он не изменился: переход сохранил свою позицию. Полезно.

Проверка состояния КУ202Н цифровым мультиметром

Принципиальных отличий в анализе тиристорных устройств нет. Технология та же. Я показываю это на фотографиях на примере своего карманного мультиметра Mestek MT-102.

Для первого шага я поставил его в режим тестирования полупроводников и соединил устройство с крокодилами.

Дисплей показывает, что переход закрыт: сопротивление высокое.

Затем подключаю выход управляющего электрода к аноду. Полупроводник открылся.

Если перемычка была сломана, показания на дисплее не изменились.

Доступный для всех способ проверки током от батарейки и обычной лампочкой

Этот метод популярен, но он сначала требует от вас рассмотрения технических характеристик тестируемого устройства и выходных значений нагрузки, создаваемой лампой.

Для силовых транзисторов это не критично, но в маломощных изделиях неконтролируемый ток может повредить структуру электронных компонентов.

Демонстрация техники будет проведена на примере самого дешевого китайского фонарика конструкции на светодиодах и обычной лампочки. Принципиальных отличий при использовании батарейки АА или ААА нет.

На всякий случай замерил мультиметром ток лампочки.

Получил результат 183 миллиампера, что для нашего случая вполне нормально.

Сейчас использую эту батарею для тестирования. Я отдаю больше на анод и меньше на катод тестируемого полупроводника через лампочку.

Нет свечения. Это означает, что сопротивление тестируемой цепи большое, все переходы замкнуты.

Замыкаю контрольный электрод на корпусе прибора — анод.

Загорается лампочка: устройство открылось.

Запуск тиристора в работу может быть осуществлен путем подачи положительного напряжения от пальцевой батареи к ее аноду, а отрицательное сначала необходимо подключить к управляющему электроду.

так рекомендуют справочники, но я предпочитаю первое. Это легче.

Теперь открываю созданное соединение. Колокольчик не перестает светиться: по цепи анод-катод продолжает течь ток.

Полупроводник остается в разомкнутом состоянии, ремонтопригоден.

Как можно проверить тиристор на электронной плате без выпаивания со схемы: советы бывалых

Работа, как всегда, должна выполняться без напряжения. Делается это не только из соображений безопасности, но и для надежности результата.

Следующим шагом будет удаление управляющего электрода из схемы. Можно отключить его контакт паяльником или вырезать след ножом.

Проведу эксперимент на том же КУ202Н без оплаты. Для проверки требуются 2 отдельных устройства:

1. омметр;
2. милливольтметр постоянного тока.

Их можно заменить двумя мультиметрами или тестерами, которые я показываю на следующих фотографиях. Перевожу свой тестер Ц4324 в режим измерения постоянного напряжения на пределе = 1,2В. Подключаю к аноду и катоду.

Я установил Mestek MT-102 в режим омметра и с помощью зажимов типа «крокодил» прикрепил его к полупроводниковым клеммам, чтобы чем больше он ударял по управляющему электроду, тем меньше ударялся по аноду.

Стрелка тестера отклонилась вправо, показав менее одного вольт. Это измерение можно использовать для оценки состояния полупроводникового перехода.

Каждый из трех методов испытаний основан на принципах тиристоров. Он учитывает протекание в них токов через переходы полупроводников. Во время выполнения важно оценить четыре последовательных фазы: Состояние нормального закрытия до получения команды Открытие по команде Поддержание открытия при отключении управляющего сигнала Закрытие из-за сбоя питания

Однако я рассматривал только КУ202Н, как достаточно распространенную модель, хотя она уже снята с производства. Трудно показать всем остальным в одной статье. И их очень много.

История изобретения

Изобретение тиристора стало возможным после открытия полупроводников и изучения их свойств. После открытия электричества в 1600 году английским физиком Уильямом Гилбертом многие инженеры и ученые посвятили себя изучению этого явления. Исключительными людьми, изучавшими электромагнетизм в разное время, были: Эрстед, Ампер, Вольт, Фарадей, Максвелл, Кюри, Яблочков. Благодаря их исследованиям и теоретическим гипотезам было обнаружено, что все окружающие твердые тела можно разделить на три группы:

• проводники — вещества, имеющие большое количество свободных носителей заряда и способные проводить электрический ток практически без потерь;
• диэлектрики: физические тела, плохо проводящие ток;
• полупроводники — это материалы, в которых концентрация подвижных зарядов в кристаллической решетке намного меньше количества атомов.

В 1947 году американцы Бардин, Бреттейн и Шокли создали первый транзистор, который послужил толчком для быстрого развития полупроводниковой технологии. Исследования этих материалов начались в разных странах. Таким образом, русский инженер Лошкарев выявил биполярное распространение. А Красилов и Мадоян разработали образцы элементов германия.

В 1960-х годах результаты исследований позволили создать микросхемы, содержащие несколько комбинированных транзисторов. Компании и фабрики приступили к созданию серийных электронных компонентов. В процессе изучения свойств полупроводников было обнаружено, что структура монокристаллов, то есть тел с непрерывной кристаллической решеткой, может иметь три и более pn перехода. В зависимости от уровня напряжения, приложенного к одному из них, состояние остальных менялось.

Тиристор в цепи постоянного напряжения

Если на схему подается постоянное напряжение, тиристор эффективен в качестве переключателя для мощных нагрузок. Здесь устройство ведет себя как электронный замок, поскольку после активации он остается во включенном состоянии до тех пор, пока не будет сброшен вручную. Рассмотрим практическую схему.

Схема 1: КН1, КН2 — кнопки без фиксации; L1 — нагрузка в виде лампы накаливания мощностью 100 Вт; R1, R2 — постоянные резисторы 470 Ом и 1 кОм

Эта простая схема включения / выключения используется для управления лампой накаливания. Между тем, вполне допустимо использовать схему в качестве переключателя для электродвигателя, нагревателя и любой другой нагрузки, предназначенной для подачи постоянного напряжения.

Здесь тиристор имеет переходное состояние с прямым смещением и переключается в режим короткого замыкания нормально разомкнутой кнопкой KH1. Эта кнопка подключает управляющий электрод Y к источнику питания через резистор R1. Если значение R1 установлено слишком большим по сравнению с напряжением питания, устройство не будет работать.

Просто активируйте (нажмите) кнопку KH1, тиристор перейдет в состояние прямого проводника и останется в этом состоянии независимо от дальнейшего положения кнопки KH1. В этом случае текущая составляющая нагрузки показывает значение больше, чем ток блокировки тиристора.

Преимущества и недостатки использования тиристора

Одним из основных преимуществ использования этих полупроводников в качестве переключателя является очень высокий коэффициент усиления по току. Тиристор — это устройство, которое фактически управляется током.

Катодный резистор R2 обычно включается для того, чтобы снизить чувствительность электрода Y и увеличить емкость отношения напряжение-ток, что предотвращает ложное срабатывание устройства.

Когда тиристор блокируется и остается во включенном состоянии, это состояние может быть восстановлено только путем прерывания подачи питания или уменьшения анодного тока до нижнего значения удержания. Поэтому логично использовать нормально замкнутую кнопку KH2 для размыкания цепи, уменьшения тока, протекающего через тиристор, до нуля, заставляя устройство перейти в состояние «выключено».

Однако у схемы есть и недостаток. Нормально замкнутый механический переключатель KH2 должен быть достаточно сильным, чтобы соответствовать мощности всей цепи. В принципе, можно было бы просто заменить полупроводник на мощный механический переключатель. Один из способов решить проблему с питанием — подключить переключатель параллельно тиристору.

Схема 2: КН1, КН2 — кнопки без фиксации; L1 — лампа накаливания 100 Вт; R1, R2 — постоянные резисторы 470 Ом и 1 кОм

Модификация схемы: включение нормально разомкнутого переключателя малой мощности параллельно переходу АК дает следующий эффект:

• активация KH2 создает «короткое замыкание» между электродами A и K,
• ток фиксации падает до минимального значения,
• устройство переходит в состояние «выключено».

Схема 3: КН1 — мгновенный выключатель; D1 — любой диод на высокое напряжение; R1, R2 — резисторы постоянные 180 Ом и 1 кОм, L1 — лампа накаливания 100 Вт

Если переключатель KH1 замкнут, в начале каждого положительного полупериода полупроводник будет оставаться полностью «выключенным». Но в результате достижения достаточного положительного триггерного напряжения (увеличения управляющего тока) на Y-электроде тиристор перейдет в состояние «включено».

Блокировка состояния удержания остается стабильной в течение положительного полупериода и автоматически сбрасывается в конце положительного полупериода. Очевидный момент, учитывая падение анодного тока ниже текущего значения. Во время следующего отрицательного полупериода устройство полностью «выключено» до следующего положительного полупериода. Затем процесс повторяется снова.

Таким образом, нагрузка получает только половину мощности, доступной от источника питания. Тиристор действует как выпрямительный диод и проводит переменный ток только в течение положительных полупериодов, когда переход находится под прямым смещением.

Тиристоры и управление половинной волной

Тиристорное регулирование фазы — наиболее распространенная форма регулирования мощности переменного тока. Пример базовой схемы управления фазой показан ниже. Здесь напряжение затвора тиристора генерируется цепочкой R1C1 через активирующий диод D1.

Во время положительного полупериода, когда переход смещен в прямом направлении, конденсатор C1 заряжается через резистор R1 напряжением питания схемы. Затвор Y активируется только тогда, когда уровень напряжения в точке «x» размыкает диод D1.

Конденсатор С1 разряжается на управляющем электроде Y, переводя прибор в состояние «включено». Продолжительность положительной половины цикла, когда проводимость открывается, регулируется постоянной времени цепи R1C1, установленной переменным резистором R1.

Схема 4: КН1 — выключатель мгновенный; R1 — переменный резистор 1 кОм; С1 — конденсатор 0,1 мкФ; D1 — любой диод на высокое напряжение; L1 — лампа накаливания 100 Вт; P — синусоида проводимости

Увеличение значения R1 приводит к задержке триггерного напряжения, приложенного к электроду затвора тиристора, что, в свою очередь, вызывает задержку проводимости устройства.

Следовательно, часть полупериода, которую проводит устройство, можно регулировать в диапазоне 0–180º. Это означает, что половина мощности, рассеиваемой нагрузкой (лампой), регулируется.

Есть много способов добиться полного управления тиристорами по длине волны. Например, можно включить полупроводник в схему выпрямительного диодного моста. С помощью этого метода легко преобразовать переменную составляющую в односторонний ток тиристора.

Однако наиболее распространенным методом считается использование двух тиристоров, соединенных обратно параллельно. Наиболее практичным подходом является использование одиночного симистора. Этот полупроводник допускает переключение в обоих направлениях, что делает симисторы более подходящими для схем переключения переменного тока.

Тиристоры — полный технический расклад на видео

Представленный здесь видеоматериал является продолжением наших знаний о тиристорах непосредственно нашими глазами. Объединение текстовой и видеоинформации позволяет лучше понять тему. Поэтому рекомендуется посмотреть «фильм» о тиристорах:

Тег: тв-диоды преобразователь частоты солнечная батарея стабилитрон электроника

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Z-Power — издание интересных и полезных материалов для общества. Новости технологий, исследований, экспериментов в мировом масштабе. Многотематическая социальная информация — СМИ.

Режим прямого запирания

Принцип работы тиристора в режиме прямой блокировки предполагает обратное смещение одного из переходов. Противоположные слои перемещаются вперед. Основная часть приложенного напряжения уменьшается на одном переходе. Векторы вводятся через оставшиеся слои в смежных областях, что позволяет снизить сопротивление на проводящем элементе. Происходит увеличение сквозного тока. Падение напряжения небольшое.

Увеличение прямого напряжения приводит к медленному увеличению электрического тока. В этом режиме полупроводник считается заблокированным, что связано с более высоким сопротивлением одиночного перехода. При определенном показателе напряжения процесс начинает приобретать лавинообразный характер. Устройство переходит во включенное состояние, в нем устанавливается электрический ток, который зависит от источника и сопротивления цепи.

Описание конструкции и принцип действия

Тиристор состоит из трех частей: «Анода», «Катода» и «Входа», состоящих из трех pn-переходов, которые можно переключать из положений «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на очень высокой скорости. Но в то же время его также можно переключать из положения «ВКЛ» с разной длительностью во времени, т.е в течение нескольких полупериодов, для подачи определенного количества энергии на нагрузку. Работу тиристора можно лучше объяснить, если предположить, что он будет состоять из двух транзисторов, соединенных вместе как пара дополнительных регенеративных ключей.

В простейших микросхемах показаны два транзистора, которые объединены таким образом, что ток коллектора после команды Пуск идет по каналам NPN-транзистора TR 2 непосредственно на PNP-транзистор TR 1. В этот момент ток с TR 1 поступает 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.
Несмотря на все меры безопасности, тиристор может непреднамеренно перемещаться из одного положения в другое. Это связано с большим скачком тока, перепадами температур и другими различными факторами. Поэтому перед покупкой тиристора КУ202Н, Т122 25, Т 160, Т 10 10 необходимо не только проверить его тестером (звонком), но и ознакомиться с параметрами работы.

Типовые характеристики I — V тиристора

Чтобы начать обсуждение этой сложной темы, взгляните на диаграмму ВАХ тиристора

1. Участок между 0 и (Vвo, IL) полностью соответствует прямой блокировке устройства;
2. В секции Vvo выполняется положение тиристора «ON;
3. Отрезок между зонами (Vbo, IL) и (Vn, In) представляет собой переходное положение во включенном состоянии тиристора. Именно в этой области возникает так называемый динисторный эффект;
4. В свою очередь, точки (Vì, Iì) указывают на прямое открытие устройства на графике;
5. Точки 0 и Vbr — гасящая часть тиристоров;
6. Далее следует сегмент Vbr, обозначающий режим обратного распространения.

Конечно, современные высокочастотные радиодетали в схеме могут влиять на характеристики текущего напряжения в незначительной форме (охладители, резисторы, реле). Кроме того, симметричные фототиристоры, стабилитроны SMD, оптотиристоры, триодные, оптоэлектронные, оптоэлектронные и другие модули могут иметь разные ВАХ.

Кроме того, обращаем ваше внимание на то, что в этом случае устройства защищены при входе в нагрузку.

Виды тиристоров, их отличия и схемы подключения

На основе двух рассмотренных типов производится несколько других разновидностей тиристоров. У каждого из них своя сфера применения.

Динисторы

Динистор включен в цепь как обычный диод последовательно с нагрузкой. Мощность может быть постоянной или переменной.

Симметричные динисторы (двунаправленные динисторы, диак), которые представляют собой два обычных устройства, соединенных в противоположном направлении, также работают в цепи переменного напряжения. Они открываются от любой полуволны синусоидального напряжения. Вольт-амперная характеристика диака симметрична: обратная ветвь также расположена в третьем квадранте и отражает прямую.

Тринисторы

Самым распространенным типом в этой категории являются полупроводниковые приборы. В профессиональной среде тиристоры называют просто тиристорами, хотя это в корне неверно. SCR также включен в схему как обычный диод (в цепи постоянного или переменного напряжения). Разблокировка происходит при подаче на УЭ положительного напряжения (совпадающего по знаку с анодным напряжением при прямом включении). В устройствах с двумя операциями блокировка выполняется путем подачи на UE тока в обратном направлении.

Симисторы

Наряду с симметричными динисторами существуют и симметричные тринисторы (симисторы, симисторы). Это два тиристора с общим управлением, соединенные встречно параллельно и размещенные в едином корпусе. При необходимости симистор можно заменить двумя отдельными устройствами, подключив их по соответствующей схеме.

Вольт-амперная характеристика симистора также имеет нулевую симметрию.

Оптотиристоры

Существуют устройства, которые по конструкции и принципу действия аналогичны обычным тиристорам, но разблокируются светом, падающим на открытую тиристорную структуру. Если объединить такой переключатель и светодиод, управляемый внешним источником сигнала, в одном корпусе, то получится устройство, называемое оптотиристором (тиристорным оптопаром).

Оптотиристор имеет четыре выхода. Его силовой элемент включен последовательно с нагрузкой, и на выводы светодиода подается управляющий сигнал.

Использование микросхемы К1182 ПМ1

Для построения тиристорных и симисторных регуляторов выпускается специальная микросхема К1182 ПМ1. На микросхеме микросхемы реализована практически полная схема фазового регулятора мощности.

Два тиристора подключены параллельно и навстречу друг другу. Их управляющие входы подключены через развязывающие диоды к выходу блока управления. Встроенный диодный мост генерирует напряжение питания для блока управления.

На клеммы AC1 и AC2 подается напряжение 220 В. Конденсаторы подключаются к клеммам UST1 + и UST2 +, которые формируют задержку срабатывания тиристора. К клеммам C + и C- подключается элемент управления — переменный резистор или RC-цепочка.

Ниже представлены схемы, рекомендованные производителем для подключения маломощных нагрузок непосредственно к микросхеме.

При необходимости подключения мощных нагрузок используются внешние тиристоры или симисторы.

Микросхема выпускается в трех типах упаковки:

• 16-контактный DIP блока питания (12 + 4);
• 8-контактный DIP-8;
• 8-контактный планарный SO-8.

Собрать симисторный регулятор мощности своими руками сможет любой радиолюбитель.

Виды тиристоров и их особые свойства

Полупроводниковые технологии все еще находятся в стадии разработки и совершенствования. В течение нескольких десятилетий появились новые типы тиристоров, которые имеют некоторые отличия.

• Динисторы или диодные тиристоры. Они отличаются тем, что имеют всего два вывода. Они открываются путем подачи высокого напряжения на анод и катод в виде импульса. Также называется «неуправляемыми тиристорами».
• SCR или SCR. У них есть управляющий электрод, но может быть подан управляющий импульс:
  • На управляющем выходе и на катоде. Название — с катодным контролем.
  • На контрольном электроде и на аноде. Как итог — проверка анода.

Тиристорами можно управлять как анодом, так и катодом

Также существует несколько типов тиристоров по способу запирания. В одном случае достаточно уменьшить анодный ток ниже уровня тока удержания. В другом случае на управляющий электрод подается блокирующее напряжение.

По проводимости

Мы уже говорили, что тиристоры проводят ток только в одном направлении. Обратной проводимости нет. Такие элементы называют обратно непроводящими, но есть не только такие. Есть и другие варианты:

• У них низкое обратное напряжение, их называют обратной проводимостью.
• С аномальной обратной проводимостью. Их устанавливают в цепях, где не может возникнуть обратное напряжение.
• Симистор. Симметричные тиристоры. Они проводят ток в обоих направлениях.

В основном различают по типу проводимости и способу контроля

Тиристоры могут работать в ключевом режиме. То есть при поступлении управляющего импульса подать ток на нагрузку. Нагрузка в этом случае рассчитывается исходя из напряжения холостого хода. Также необходимо учитывать максимальную рассеиваемую мощность. В этом случае лучше выбирать металлические модели в виде «летающей тарелки». К ним удобно подключить радиатор, для более быстрого охлаждения.

Классификация по особым режимам работы

Также можно выделить следующие подвиды тиристоров:

• Запирается и не запирается. Принцип работы неблокирующего тиристора несколько иной. Он находится в открытом состоянии, когда на анод подается положительный полюс, а на катод — отрицательный. Закрывается при обратной полярности.
• Быстрое действие. У них короткое время перехода из одного состояния в другое.
• Импульс. Очень быстро переключается из одного состояния в другое, применяется в схемах с импульсным режимом работы.

Основное назначение — включение и выключение мощной нагрузки с помощью управляющих сигналов малой мощности

Основная область использования тиристоров — это электронный ключ, используемый для замыкания и размыкания электрической цепи. Вообще многие знакомые устройства построены на тиристорах. Например, ходовые огни, выпрямители, импульсные блоки питания, выпрямители и многое другое.

Классификационные признаки

По способу управления выделяют следующие типы тиристоров:

Диодные (динисторы)

Они активируются импульсом высокого напряжения, приложенным к аноду и катоду. В конструкции 2 электрода, без контрольного.

Триодные (тринисторы)

Они делятся на две группы. В первом управляющее напряжение подается на катод и управляющий электрод, во втором — на анод и управляющий электрод.

Симисторы

Они выполняют функции двух параллельно включенных тиристоров.

Оптотиристоры

Их работа происходит под действием светового потока. Функцию управляющего электрода выполняет фотоэлемент.

По обратной проводимости тиристоры делятся на:

• обратная проводимость;
• спина непроводящая;
• с нестандартным значением обратного напряжения;
• токи, проходящие в двух направлениях.

Применение электронных переключателей

Характеристики устройств позволяют использовать их в различных областях электротехники. Такой элемент, как тиристор, нужен там, где возникает необходимость управления мощной нагрузкой. Поэтому основным назначением устройства считается переключение нагрузки малыми токами.

Например, устройства можно использовать в гирлянде с ходовыми огнями, генераторах импульсного тока, правильных устройствах. Они используются в схемах для преобразования постоянного тока в токи промышленного значения, а также могут изменять частоту сигнала. Они используются для управления асинхронным двигателем в системе индукционного нагрева. Источники питания более высокой частоты созданы на тиристорах для автономного потребления различных устройств.

Преобразователи на основе этого элемента по технико-экономическим показателям многократно превосходят проекты, выполненные на ионных устройствах. Их стоимость и вес ниже, а скорость отклика во много раз выше.

Использование тиристоров позволяет автоматизировать многие процессы, например, оптотиристор используется для управления открытием экрана в кинотеатре, а мощность паяльников или источников света плавно регулируется с помощью симистора. А также с их помощью можно сделать датчики, регистрирующие появление света, тока или напряжения.

Важной особенностью элементов является то, что через них проходит сигнал высокой и низкой частоты. Поэтому, собрав мостовую схему из этих устройств, можно сконструировать «трансформатор», например для сварочного аппарата.