Moderne kraftelektronikk begynte virkelig med adventen av tyristorer. Tyristorer er også kjent som silisiumstyrte likerettere eller SCR-er. Dette er fire lagdelte og tre-terminal halvledere. Og tyristorer er ensrettede enheter.
Silisiumstyrte likerettere er halvledere som vanligvis brukes til å kontrollere høy effekt kombinert med høyspenning. Derfor finner disse enhetene applikasjoner i høyspennings AC-styringssystemer, lampedimmerkretser, regulatorkretser osv. SCR finner også anvendelse i utbedring av høy effekt AC i høyspent DC-kraftoverføring. SCR tilhører familien Thyristors, og faktisk er navnet SCR handelsnavnet til Thyristor fra General Electrics.
SCR er en firelags enhet med alternerende N- og P-type materialer. SCR består av et firelags halvleder som danner PNPN- eller NPNP-struktur. Silisium brukes som den indre halvlederen, som de riktige dopantene tilsettes til. Den har tre terminaler kalt anode, katode og gate. Katoden er den mest dopede, og porten og anoden er mindre dopet. Det sentrale laget av N-typen er bare lett dopet og er også tykkere enn de andre lagene som gir det mulighet til å støtte en høy blokkeringsspenning.
SCR har tre kryss, nemlig J1, J2 og J3. Anoden er koblet til P-type materiale i PNPN-strukturen mens katoden er koblet til N-typen materiale. Porten er koblet til P-type materiale nær katoden.
Dette er ensrettet utstyr og leder strømmen bare i en retning. Det er fra anode til katode. Utløsning av SCR skjer når porten får en positiv spenning. SCR brukes vanligvis til å bytte applikasjoner som relédriver, batteriladere, etc.
Tyristoren har tre grunnleggende tilstander:
Omvendt blokkering: I denne tilstanden blokkerer tyristoren strømmen på samme måte som den for en omvendt forspent diode.
Fremover blokkering: I denne tilstanden, tyristordrift er slik at den blokkerer fremoverstrømsledning som normalt vil bæres av en forspent diode.
Fremføring: I denne tilstanden har tyristoren blitt utløst til ledning. Den vil forbli ledende til fremoverstrømmen synker under en terskelverdi kjent som holdestrømmen.
Tyristoroperasjon
SCR-SYMBOL
SCR starter ledning når den er forspent. For dette formålet holdes katoden ved en negativ og anoden ved positiv spenning. Når forspenningen forover påføres SCR, blir krysset J1 og J3 forspent, mens krysset J2 blir reversert forspent. Når en positiv spenning påføres ved porten blir krysset J2 forspent og SCR slås på.
Under drift kan tyristoren betraktes som NPN- og PNP-transistor koblet rygg mot rygg, og danner en positiv tilbakemeldingssløyfe i enheten. Transistoren med emitteren koblet til tyristorkatoden er en NPN-enhet, mens transistoren med emitteren er koblet til anoden til tyristor er PNP-enhet . Porten er koblet til basen til NPN-transistoren. Utgangen fra en transistor blir matet til inngangen til den andre, og utgangen fra den andre transistoren blir i sin tur matet tilbake til inngangen til den første. Dette betyr at når en strøm begynner å strømme, bygger den seg raskt opp til begge transistorene er helt på eller mettet. La oss se et lite eksempel:
Fra kretsen nedenfor brukte vi en TYN616 tyristor.
- Når porten er åpen, bestemmes tre brytespenninger på minimum fremoverspenning som tyristoren leder tungt med. Nå ser det meste av forsyningsspenningen ut over belastningsmotstanden. Holdestrømmen er den maksimale anodestrømporten som er åpen når det brytes over.
- Når porten i AV-tilstand gir tyristoren uendelig motstand enn i PÅ-tilstand, gir den svært lav motstand, som er i området 0,010 til 10.
Modus for utløsing
I normal av-tilstand forhindrer SCR strømmen gjennom den, men når porten til katodespenningen øker og overstiger et bestemt nivå, slår SCR seg på og oppfører seg som en transistor. En viktig særegenhet ved SCR er at når den er utført, forblir den låst og fortsetter å lede selv etter at portens spenning er fjernet. SCR forblir på til holdestrømmen til enhetene synker til en lav verdi. Men hvis porten får en pulserende spenning og strømmen gjennom den er under låsestrømmen, vil SCR forbli i av-tilstand. SCR kan utløses uten en positiv spenning ved porten. SCR er vanligvis forbundet med anoden til den positive skinnen og katoden til den negative skinnen. Hvis den påførte spenningen til anoden øker, induserer den kapasitive koblingen i enheten ladning i porten og SCR utløser. Denne typen utløsere uten den eksterne portstrømmen er kjent som ”DV / dt triggering”. Dette skjer vanligvis når det slås på. Dette kalles Rate-effekten.
Men DV / dt-utløseren vil ikke slå på SCR-en helt, og den delvis utløste SCR-en vil spre mye strøm, og enheten kan skade. For å forhindre at DV / dt-utløsningen brukes, brukes et snubber-nettverk. En annen måte å utløse er å øke fremoverspenningen til SCR over nominell nedbrytningsspenning. Utløser for fremover spenning oppstår når spenningen over SCR øker med porten åpen. Dette kalles ‘Avalanche breakdown’ der kryss 2 av enhetens sammenbrudd. Dette slår også på SCR delvis og vil skade enheten. Så spenningen skal ikke overstige nominell spenning til SCR.
Hvordan slå av SCR?
Når SCR er slått på, vil den være i ledende modus selv etter at portstrømmen er fjernet. Dette er SCR-låsing. SCR kan slås av ved reversering. Det kan gjøres ved å legge en negativ spenning på porten. Enheten kan også slås av enten ved å fjerne anodestrømmen eller ved å kortslutte porten og katoden et øyeblikk.
Anvendelser av Thyristor:
Tyristorer brukes hovedsakelig i enheter der det kreves kontroll av høy effekt, muligens kombinert med høyspenning. Driften av dem gjør dem egnet for bruk i middels til høyspennings vekselstrømstyringsapplikasjoner, for eksempel lysdemping, kontroller og Motor kontroll .
Én anvendelse av SCR- Relékontroll ved bruk av SCR:
Hvis bryteren S1 trykkes kort, vil Relé slås på. Den kan slås av ved å trykke på S2.
Hvis bryteren S1 byttes ut med en LDR og R1 med 4.7K forhåndsinnstilt, vil reléet slås på når lyset faller på LDR. Forhåndsinnstilt juster utløserpunktet.
Hvis bryteren S1 byttes ut med en 4,7 K NTC (negativ temperaturkoeffisient) Thermister og R1 med en 1K forhåndsinnstilling, slås reléet på når temperaturen øker. Forhåndsinnstilt juster utløserpunktet.
Fotokreditt:
- SCR-SYMBOL av wikimedia
