- Waarin verschilt Thyristor van MOSFET?
- Waarin verschilt thyristor van transistor?
- VI Kenmerken van Thyristor of SCR
- Triggerende methoden van SCR of thyristor
- Voorwaartse spanningstriggering:
- Gate Triggering:
- dv / dt Triggering:
- Temperatuur triggeren:
- Licht triggeren:
Over het algemeen schakelen thyristors ook apparaten die vergelijkbaar zijn met de transistors. Zoals we al hebben besproken, zijn transistors het kleine elektronische onderdeel dat de wereld heeft veranderd, tegenwoordig kunnen we ze terugvinden in elk elektronisch apparaat zoals tv's, mobiele telefoons, laptops, rekenmachines, oortelefoons enz. Ze zijn aanpasbaar en veelzijdig, maar dat betekent niet dat ze kunnen in elke toepassing worden gebruikt, we kunnen ze gebruiken als versterkings- en schakelinrichting maar ze kunnen geen hogere stroom aan, ook een transistor vereiste een continue schakelstroom. Dus voor al deze problemen en om deze problemen te overwinnen, gebruiken we thyristors.
Over het algemeen worden SCR en Thyristor door elkaar gebruikt, maar SCR is een soort Thyristor. Thyristor omvat vele soorten schakelaars, sommige zijn SCR (Silicon Controlled Rectifier), GTO (Gate Turn OFF) en IGBT (Insulated Gate Controlled Bipolar Transistor) enz. Maar SCR is het meest gebruikte apparaat, dus het woord thyristor wordt synoniem voor SCR. Simpel gezegd, SCR is een soort thyristor .
SCR of Thyristor is een vierlagig halfgeleiderschakelapparaat met drie juncties. Het heeft drie terminals anode, kathode en poort. Thyristor is ook een unidirectioneel apparaat zoals een diode, wat betekent dat het stroom slechts in één richting laat stromen. Het bestaat uit drie PN-overgangen in serie omdat het uit vier lagen bestaat. Gate-terminal die wordt gebruikt om de SCR te activeren door een kleine spanning aan deze terminal te leveren, die we ook de gate-triggermethode noemen om de SCR in te schakelen.
Waarin verschilt Thyristor van MOSFET?
Thyristor en MOSFET zijn beide elektrische schakelaars en worden het meest gebruikt. Het fundamentele verschil tussen beide is dat MOSFET-schakelaars een spanningsgestuurd apparaat zijn en alleen gelijkstroom kunnen schakelen, terwijl Thyristors-schakelaars een stroomgestuurd apparaat zijn en zowel gelijkstroom als wisselstroom kunnen schakelen.
Er zijn nog enkele verschillen tussen Thyristor en MOSFET die hieronder in de tabel worden weergegeven:
| Eigendom | Thyristor | MOSFET |
| Thermische Ren weg | Ja | Nee |
| Temperatuurgevoeligheid | minder | hoog |
| Type | Hoogspanning hoogstroomapparaat | Middenstroomapparaat met hoge spanning |
|
Uitdoen |
Een apart schakelcircuit is vereist |
Niet verplicht |
|
Aanzetten |
Enkele puls vereist |
Er is geen continue toevoer vereist, behalve tijdens het in- en uitschakelen |
|
Schakelsnelheid |
laag |
hoog |
|
Resistieve ingangsimpedantie |
laag |
hoog |
|
Controlerend |
Huidig gecontroleerd apparaat |
Spanningsgestuurd apparaat |
Waarin verschilt thyristor van transistor?
Thyristor en transistor zijn beide elektrische schakelaars, maar het vermogen van thyristors is veel beter dan die van transistoren. Vanwege de hoge classificatie van thyristor, gegeven in kilowatt, terwijl het vermogen van de transistor in watt ligt. Een thyristor wordt bij de analyse als een paar gesloten transistors beschouwd. Het belangrijkste verschil tussen de transistor en de thyristor is dat de transistor een continue schakelvoeding nodig heeft om AAN te blijven, maar in het geval van een thyristor moeten we deze eenmalig activeren en blijft hij AAN. Voor toepassingen zoals een alarmcircuit dat één keer moet worden geactiveerd en voor altijd AAN moet blijven, kan geen transistor worden gebruikt. Om deze problemen op te lossen, gebruiken we Thyristor.
Er zijn nog enkele verschillen tussen Thyristor en Transistor die hieronder in de tabel worden weergegeven:
|
Eigendom |
Thyristor |
Transistor |
|
Laag |
Vier lagen |
Drie lagen |
|
Terminals |
Anode, kathode en poort |
Emitter, Collector en Base |
|
Werking over spanning en stroom |
Hoger |
Lager dan thyristor |
|
Aanzetten |
Vereist gewoon een poortimpuls om AAN te zetten |
Vereiste continue toevoer van de stuurstroom |
|
Intern vermogensverlies |
Lager dan transistor |
hoger |
VI Kenmerken van Thyristor of SCR
Het basiscircuit voor het verkrijgen van Thyristor VI-kenmerken wordt hieronder gegeven, de anode en kathode van de Thyristor zijn via de belasting verbonden met de hoofdvoeding. De poort en kathode van de thyristor worden gevoed vanuit een bron Es, die wordt gebruikt om poortstroom van poort naar kathode te leveren.
Volgens het karakteristieke diagram zijn er drie basismodi van SCR: omgekeerde blokkeermodus, voorwaartse blokkeermodus en voorwaartse geleidingsmodus.
Omgekeerde blokkeermodus:
In deze modus wordt de kathode positief gemaakt ten opzichte van de anode met schakelaar S open. Junction J1 en J3 zijn omgekeerd voorgespannen en J2 is voorwaarts voorgespannen. Wanneer een omgekeerde spanning wordt aangelegd over de Thyristor (moet minder zijn dan V BR), biedt het apparaat een hoge impedantie in de omgekeerde richting. Daarom wordt Thyristor behandeld als een open schakelaar in de omgekeerde blokkeermodus. V BR is de omgekeerde doorslagspanning waarbij de lawine optreedt, als de spanning hoger is dan V BR kan de thyristor beschadigd raken.
Voorwaartse blokkeermodus:
Wanneer de anode positief is gemaakt ten opzichte van de kathode, met open poortschakelaar. Thyristor zou voorwaarts voorgespannen zijn, knooppunt J1 en J3 zijn voorwaarts voorgespannen en J2 is omgekeerd voorgespannen, zoals u in de afbeelding kunt zien. In deze modus vloeit een kleine stroom, de zogenaamde voorwaartse lekstroom, omdat de voorwaartse lekstroom klein is en niet genoeg om de SCR te activeren. Daarom wordt SCR behandeld als een open schakelaar, zelfs in de modus voor voorwaarts blokkeren.
Voorwaartse geleidingswijze:
Als de voorwaartse spanning wordt verhoogd terwijl het poortcircuit open blijft, treedt een lawine op bij knooppunt J2 en komt SCR in geleidingsmodus. We kunnen de SCR op elk moment inschakelen door een positieve poortpuls te geven tussen poort en kathode of door een voorwaartse doorschakelspanning over de anode en kathode van de thyristor.
Triggerende methoden van SCR of thyristor
Er zijn veel methoden om de SCR te activeren, zoals:
- Voorwaartse spanningstriggering
- Gate Triggering
- dv / dt triggering
- Temperatuur triggeren
- Licht triggeren
Voorwaartse spanningstriggering:
Door een voorwaartse spanning aan te leggen tussen anode en kathode, terwijl het poortcircuit open blijft, wordt junctie J2 in tegengestelde richting voorgespannen. Als resultaat vindt de vorming van een uitputtingslaag plaats over J2. Naarmate de voorwaartse spanning toeneemt, komt er een fase waarin de uitputtingslaag verdwijnt en er wordt gezegd dat J2 lawinedoorslag heeft. Daarom komt Thyristor in geleidingstoestand. De spanning waarop de lawine optreedt, wordt voorwaartse doorschakelspanning V BO genoemd.
Gate Triggering:
Het is een van de meest gebruikelijke, betrouwbare en efficiënte manieren om de thyristor of SCR in te schakelen. Bij gate-triggering, om een SCR in te schakelen, wordt een positieve spanning aangelegd tussen poort en kathode, die aanleiding geeft tot de poortstroom en de lading wordt geïnjecteerd in de binnenste P-laag en voorwaartse doorbraak plaatsvindt. Hoe hoger de poortstroom, hoe lager de voorwaartse doorschakelspanning.
Zoals weergegeven in de afbeelding zijn er drie knooppunten in een SCR,. Door de gate-triggermethode te gebruiken, terwijl de gate-puls wordt toegepast, breekt de junctie J2, worden junctie J1 en J2 voorwaarts voorgespannen of komt de SCR in geleidingstoestand. Daarom laat het de stroom door anode naar kathode stromen.
Volgens het model met twee transistoren, wanneer de anode positief is gemaakt ten opzichte van de kathode. De stroom zal niet door anode naar kathode stromen totdat de poortpen wordt geactiveerd. Wanneer er stroom in de poortpin vloeit, wordt de onderste transistor ingeschakeld. Als de onderste transistor geleidt, wordt de bovenste transistor ingeschakeld. Dit is een soort interne positieve feedback, dus door een keer een puls aan de poort te geven, bleef de Thyristor AAN. Wanneer beide transistoren worden ingeschakeld, begint de stroom door anode naar kathode te geleiden. Deze toestand staat bekend als voorwaarts geleidend en dit is hoe een transistor "vergrendelt" of permanent AAN blijft. Om de SCR uit te schakelen, kunt u deze niet uitschakelen door alleen de poortstroom te verwijderen, in deze toestand wordt Thyristor onafhankelijk van de poortstroom. Dus om UIT te schakelen, moet u het circuit UIT schakelen.
dv / dt Triggering:
In omgekeerd voorgespannen junctie verkrijgt J2 de karakteristieke condensator vanwege de aanwezigheid van lading over de junctie, betekent dat junctie J2 zich gedraagt als een capaciteit. Als de voorwaartse spanning plotseling wordt aangelegd, leidt een laadstroom door de junctiecapaciteit Cj om de SCR in te schakelen.
De laadstroom i C wordt gegeven door;
i C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (waarbij Va de doorlaatspanning is die verschijnt over junctie J2) i C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt) als de junctiecapaciteit is bijna constant, dCj / dt is nul, dan is i C = Cj dVa / dt
Daarom, als de stijgsnelheid van de voorwaartse spanning dVa / dt hoog is, zou de laadstroom i C hoger zijn. Hier speelt de laadstroom de rol van poortstroom om de SCR in te schakelen, zelfs als het poortsignaal nul is.
Temperatuur triggeren:
Wanneer de thyristor zich in de voorwaartse blokkeermodus bevindt, verzamelt het meeste van de aangelegde spanning zich over de junctie J2, deze spanning wordt geassocieerd met enige lekstroom. Wat de temperatuur van de kruising J2 verhoogt. Dus met de temperatuurstijging neemt de uitputtingslaag af en bij een bepaalde hoge temperatuur (binnen de veilige limiet) breekt de uitputtingslaag en schakelt de SCR naar de AAN-toestand.
Licht triggeren:
Voor het triggeren van een SCR met licht, wordt een uitsparing (of holle) binnenste p-laag gemaakt, zoals weergegeven in onderstaande afbeelding. De lichtbundel met een bepaalde golflengte wordt voor bestraling door optische vezels geleid. Omdat de intensiteit van het licht een bepaalde waarde overschrijdt, wordt SCR ingeschakeld. Dit type SCR wordt Light Activated SCR (LASCR) genoemd. Soms werden deze SCR geactiveerd met behulp van zowel lichtbron als poortsignaal in combinatie. Hoge poortstroom en lagere lichtintensiteit vereist om de SCR in te schakelen.
LASCR of Light-triggered SCR worden gebruikt in HVDC-transmissiesysteem (High Voltage Direct Current).
