Fungsi dan definisi thyristor

Thyristor, yang juga dikenali sebagai penerus kawalan silikon (SCR), adalah peranti semikonduktor yang digunakan secara meluas dalam elektronik kuasa kerana keupayaannya yang unik untuk mengawal aplikasi voltan tinggi dan tinggi semasa.Beroperasi sebagai peranti separuh terkawal, ia memerlukan isyarat luaran untuk dihidupkan tetapi bergantung pada keadaan semula jadi litar untuk dimatikan.Dari masa ke masa, perkembangan thyristors telah menimbulkan pelbagai peranti derivatif, termasuk suis AC tri-elektrod (TRIAC), thyristor switching cepat (FST), thyristor (RCT) yang terbalik (RCT), dan thyristor yang dicetuskan cahaya (LTT).Dalam aplikasi moden, thyristors memainkan peranan besar dalam sistem penghantaran semasa voltan tinggi (HVDC), menangani cabaran seperti kerugian kuasa dan kestabilan dalam kaedah pemindahan kuasa AC tradisional.

Katalog

Komposisi struktur thyristors

Thyristors moden terutamanya tersedia dalam dua format struktur: jenis bolt dan jenis plat, kedua -duanya direka untuk mengendalikan kuasa tinggi dengan cekap.Struktur dalaman terdiri daripada konfigurasi semikonduktor empat lapisan PNPN dengan tiga persimpangan PN yang dilabelkan sebagai J1, J2, dan J3.Terminal luaran termasuk anod (a), katod (k), dan pintu (g), di mana pintu berfungsi sebagai terminal kawalan.

Thyristor jenis bolt direka untuk pelesapan haba yang mantap dan kemudahan pemasangan.Anod berbentuk boltnya menghubungkan terus ke radiator aluminium untuk penyejukan semula jadi.Thyristors jenis plat, yang sering digunakan dalam aplikasi semasa semasa melebihi 200A, ciri pelesapan haba yang dipertingkatkan di kedua-dua belah pihak dan menyokong kaedah penyejukan maju seperti air atau penyejukan minyak.Oleh kerana kehilangan kuasa yang wujud semasa operasi, thyristors mesti mengintegrasikan mekanisme pelesapan haba yang cekap untuk mengekalkan prestasi dan kebolehpercayaan.

Prinsip Operasi Thyristors

Thyristors beroperasi berdasarkan interaksi antara voltan yang digunakan pada anod dan katod mereka, serta isyarat yang digunakan pada terminal pintu.Operasi mereka boleh dibahagikan kepada empat negeri utama:

Keadaan menyekat terbalik

Dalam keadaan ini, voltan terbalik digunakan pada anod dan katod.Terlepas dari isyarat pintu, thyristor tetap tidak konduktif (off).Tingkah laku ini sama dengan penyekatan terbalik diod, di mana voltan terbalik menghalang arus dari mengalir melalui peranti.Keadaan penyekatan terbalik adalah penting untuk aplikasi di mana thyristor perlu menyekat aliran semasa dalam polariti terbalik, memastikan kawalan unidirectional yang betul dalam litar.

Ke hadapan menyekat keadaan

Apabila voltan ke hadapan digunakan pada anod dan katod, thyristor kekal kecuali isyarat positif digunakan pada terminal pintu.Dalam keadaan ini, peranti sudah siap untuk menjalankan tetapi memerlukan pencetus pintu luaran untuk beralih ke keadaan konduktif. Keadaan ke hadapan adalah penting untuk mengawal apabila peranti bermula konduksi, menyediakan mekanisme gating untuk arus beban.

Keadaan pengaliran maju

Apabila kedua -dua keadaan voltan anod ke hadapan dan isyarat pintu positif dipenuhi, thyristor memasuki keadaan konduksi.Sebaik sahaja dicetuskan, thyristor terus menjalankan selagi arus anod kekal di atas ambang "memegang semasa" peranti.Pada ketika ini, isyarat pintu kehilangan fungsi kawalannya.Negeri pengaliran ke hadapan menyoroti sifat separuh terkawal Thyristor:

• Peranti memerlukan isyarat pintu hanya untuk pencetus awal.

• Pengaliran seterusnya dikekalkan oleh keadaan litar, bukan isyarat pintu.

Ciri ini membolehkan thyristor mengendalikan arus besar dengan kuasa pintu, menjadikannya sesuai untuk aplikasi kuasa tinggi.

Keadaan pusingan

Untuk mematikan thyristor, arus anod mesti jatuh di bawah ambang semasa memegang.Ini boleh dicapai dengan mengurangkan voltan anod kepada sifar, dengan itu memotong aliran semasa.Memohon voltan terbalik ke anod dan katod, memaksa peranti menjadi penyekatan terbalik.Mematikan thyristor memerlukan mekanisme litar luaran seperti komutasi paksa dalam litar AC atau lintasan sifar arus semulajadi dalam litar DC.

Demonstrasi eksperimen

Eksperimen litar mudah secara berkesan dapat menunjukkan prinsip -prinsip ini.Litar utama terdiri daripada bekalan kuasa yang disambungkan ke anod dan katod.Lampu pijar sebagai beban.Dan litar kawalan dengan sumber kuasa, pintu, dan suis.

• Voltan ke hadapan dengan pintu terbuka: Apabila anod disambungkan ke terminal positif sumber kuasa dan katod ke terminal negatif melalui lampu pijar, lampu tetap tanpa isyarat pintu.
• Voltan ke hadapan dengan isyarat pintu: Menutup suis kawalan pintu menggunakan voltan ke hadapan ke pintu gerbang, mencetuskan thyristor.Lampu menyala, mengesahkan konduksi.
• Isyarat pintu dikeluarkan: Sebaik sahaja thyristor menjalankan, membuka suis pintu tidak menjejaskan lampu, kerana thyristor kekal dalam keadaan konduksi ke hadapan.
• Voltan terbalik digunakan: Memohon voltan terbalik antara anod dan katod menghentikan aliran semasa, mematikan thyristor dan memadamkan lampu.

Memahami prinsip-prinsip operasi ini adalah asas untuk mereka bentuk dan melaksanakan litar berasaskan thyristor dalam aplikasi seperti penerus, inverter, dan pemacu motor.

Varian thyristors

Thyristors telah berkembang menjadi beberapa varian khusus, masing -masing direka untuk memenuhi keperluan prestasi tertentu dalam aplikasi yang berbeza.Varian ini menawarkan kawalan yang dipertingkatkan ke atas tingkah laku pensuisan peranti, yang membolehkan fleksibiliti dan ketepatan yang lebih besar dalam pengurusan kuasa.Berikut adalah pelbagai variasi thyristors dan aplikasi mereka:

GATE TURN-OFF THYRISTOR (GTO)

Pintu gerbang thyristor (GTO) berbeza daripada thyristors standard kerana ia boleh dimatikan dengan menggunakan isyarat pencetus negatif ke pintu gerbang.Tidak seperti thyristors konvensional, yang memerlukan arus jatuh ke sifar untuk turn-off, GTO memberikan keupayaan untuk mengawal kedua-dua tindakan giliran dan turn-off, yang menawarkan lebih banyak fleksibiliti dalam kawalan kuasa.Ini menjadikan GTOS sesuai untuk aplikasi kuasa tinggi di mana kawalan tepat keadaan peranti diperlukan, dalam sistem di mana beban perlu dihidupkan dengan cepat dan dimatikan.

GTO biasanya digunakan dalam aplikasi kuasa tinggi seperti kawalan kelajuan pencincang, litar penyongsang, pengurusan beban DC, dan sistem pencucuhan automotif.Keupayaan mereka untuk menguruskan arus dan voltan yang besar dengan kawalan penukaran yang tepat menjadikannya tidak ternilai dalam tetapan sedemikian.

Thyristor bi-arah (triac)

Triac adalah varian thyristor yang boleh dilakukan di kedua -dua arah, yang membolehkannya mengendalikan arus berselang (AC) dengan berkesan.Triac berkelakuan seperti dua thyristors yang disambungkan secara selari tetapi dalam arah yang bertentangan.Ia memerlukan isyarat pencetus untuk memulakan pengaliran, dan sekali dicetuskan, ia terus menjalankan tanpa mengira arah aliran semasa.Walau bagaimanapun, ia hanya boleh dimatikan apabila voltan anod-ke-katod jatuh ke sifar, yang berlaku semasa titik sifar sifar kitaran AC.

Triacs digunakan secara meluas dalam penukaran beban AC dan litar peraturan voltan, termasuk litar dimming lampu dan relay keadaan pepejal.Keupayaan konduksi dua arah mereka menjadikan mereka sangat berkesan dalam aplikasi yang memerlukan kawalan isyarat AC.

THYRISTOR KAWALAN REVERSE (RCT)

Thyristor (RCT) konduksi terbalik mengintegrasikan diod terbalik dalam struktur semikonduktor yang sama seperti thyristor, yang membolehkannya menjalankan kedua-dua arus ke hadapan dan terbalik.Pengaliran terbalik adalah semulajadi, bermakna peranti boleh menjalankan arus dalam arah terbalik tanpa memerlukan kawalan tambahan.RCT juga mempamerkan voltan tinggi dan toleransi suhu, yang menjadikannya sesuai untuk menuntut aplikasi di mana kebolehpercayaan dan ketahanan adalah penting.

RCT biasanya dijumpai dalam menukar bekalan kuasa, sistem kuasa transit kereta api, dan bekalan kuasa yang tidak terganggu (UPS).Keteguhan mereka dalam mengendalikan voltan tinggi dan keupayaan mereka untuk menjalankan kedua-dua arus ke hadapan dan membalikkannya menjadikannya berharga dalam sistem kuasa tinggi dan kecekapan tinggi ini.

Thyristor Beralih Cepat (FST)

Thyristor beralih cepat (FST) direka untuk beroperasi pada kelajuan yang lebih tinggi daripada thyristors standard.Dengan mengurangkan masa giliran dan pusingan, FSTS membolehkan operasi beralih lebih cepat, menjadikannya sesuai untuk aplikasi frekuensi tinggi.Ciri-ciri penukaran yang lebih cepat membantu dalam meminimumkan kerugian beralih, yang diperlukan untuk bekalan kuasa kecekapan tinggi moden.

FST digunakan dalam sistem UPS, penyongsang tiga fasa, litar modulasi lebar lebar, dan bekalan kuasa ultrasonik.Keupayaan mereka untuk menghidupkan dan mematikan dengan cepat menjadikannya untuk sistem yang memerlukan operasi dan ketepatan frekuensi tinggi, seperti dalam kawalan kelajuan elektronik dan penukar kuasa kecekapan tinggi.

Thyristor yang dicetuskan cahaya (LTT)

Thyristor yang dicetuskan cahaya (LTT) adalah varian unik thyristor yang boleh diaktifkan oleh sumber cahaya, bukannya isyarat pintu.Ini membolehkan pengasingan elektrik antara litar kawalan dan litar kuasa utama.LTTs biasanya mempunyai photodetector yang bertindak balas terhadap isyarat cahaya untuk memulakan pengaliran.Ciri ini berguna untuk aplikasi di mana pengasingan elektrik diperlukan di antara litar berkuasa tinggi dan kawalan, meningkatkan keselamatan dan kebolehpercayaan.

LTT digunakan dalam sistem penghantaran semasa voltan semasa (HVDC), photocouplers, dan sistem pemantauan automatik.Keupayaan untuk mencetuskan thyristor dengan cahaya menjadikannya sesuai untuk kawalan optik terpencil dan aplikasi penderiaan jauh dalam persekitaran kuasa tinggi.

Aplikasi thyristors

Thyristors, sebagai peranti semikonduktor yang boleh disesuaikan, cari aplikasi dalam pelbagai sektor perindustrian dan pengguna.Model tradisional menyumbang kepada penstabilan voltan AC dan DC, menyediakan perkhidmatan pembetulan yang melindungi bekalan kuasa daripada turun naik dan beban.Ciri -ciri ini dipertingkatkan dengan kemajuan yang memudahkan integrasi mereka ke dalam sistem elektrik yang pelbagai.

Thyristors bi-arah khusus

Thyristors bi-arah memainkan peranan besar dalam peraturan yang tepat mengenai kelajuan motor AC, meningkatkan kecekapan dalam kedua-dua jentera perindustrian dan peralatan rumah tangga.Mereka digunakan secara meluas dalam sistem pencahayaan, di mana fungsi dimming meningkatkan kecekapan tenaga dan suasana.Kawalan yang disesuaikan ini meningkatkan pengalaman dalam tetapan kediaman dan komersial, yang menonjolkan inovasi dalam kuasa elektronik.

Peranan transformatif GTO Thyristors

Gate Turn-Off (GTO) Thyristors Excel dalam pemacu kelajuan berubah-ubah dan tugas penukaran elektronik yang kompleks.Keupayaan mereka untuk menyokong operasi berkelajuan tinggi dan melaksanakan perintah penukaran yang tepat menjadikan mereka berharga dalam pengangkutan dan pembuatan.Dengan mengurus operasi frekuensi tinggi, GTO thyristors memastikan prestasi yang boleh dipercayai dan penjimatan kos, yang penting dalam sektor ini.

Fleksibiliti jenis yang dilakukan dan khusus

Mengendalikan thyristors terbalik direka untuk tuntutan pensuisan kuasa dalam persekitaran yang mencabar seperti loji kuasa dan aeroangkasa.Peranti ini mempamerkan daya tahan di bawah keadaan yang melampau, mengekalkan prestasi semasa suhu tinggi dan tekanan.Menyelaraskan penekanan industri terhadap penyelesaian tenaga yang mampan dan mantap, thyristors ini mewakili prinsip ketahanan dan kecekapan untuk operasi misi.

Thyristors yang dicetuskan cahaya dalam aplikasi canggih

Pengenalan thyristors yang dicetuskan cahaya menandakan lonjakan ke hadapan dalam sistem optik dan automasi.Persediaan ini mendapat manfaat daripada mekanisme pencetus optik yang cepat dan boleh dipercayai, yang mengurangkan bunyi elektronik dan meningkatkan kelajuan tindak balas.Terutama dalam pembuatan automatik, di mana ketepatan dan kebolehpercayaan adalah penting, peranti yang dicetuskan cahaya merevolusikan kecekapan dan ketepatan, menggariskan peranan mereka dalam kemajuan teknologi terkemuka.

Soalan Lazim [Soalan Lazim]

1. Apa yang dilakukan oleh thyristor?

Thyristor mengawal aliran kuasa elektrik dengan bertindak sebagai suis.Walaupun kecil dan ringan, ia boleh mengendalikan voltan tinggi (sehingga 6000 V) dan arus (sehingga 4500 A), memberikan perlindungan kepada litar dalam aplikasi kuasa tinggi.

2. Apakah perbezaan antara SCR dan thyristor?

Thyristor adalah peranti empat lapisan yang diperbuat daripada semikonduktor p-jenis p-jenis dan N-jenis, yang digunakan untuk pembetulan dan penukaran.SCR (Silicon Controlled Rectifier) ​​adalah jenis thyristor yang paling biasa dan biasanya dirujuk ketika bercakap tentang thyristors.

3. Bagaimana anda mewakili thyristor dalam rajah litar?

Simbol Thyristor menggabungkan simbol diod standard dengan sambungan kawalan pintu tambahan.Reka bentuk ini menyoroti fungsi penerus dan menunjukkan pintu kawalan yang mencetuskan peranti.