Modern kraftelektronik började verkligen med tyristors tillkomst. Tyristorer är också kända som kiselstyrda likriktare eller SCR. Dessa är fyra lager och tre-terminal halvledare. Och tyristorer är enkelriktade enheter.
Kiselstyrda likriktare är halvledaranordningar som vanligtvis används för att styra hög effekt i kombination med hög spänning. Därför hittar dessa enheter applikationer i högspännings AC-styrsystem, lampdimmerkretsar, regulatorkretsar etc. SCR hittar också tillämpning vid korrigering av högeffekt AC i högvolts DC-kraftöverföring. SCR tillhör Thyristors familj och faktiskt är namnet SCR handelsnamnet för Thyristor från General Electrics.
SCR är en fyrskiktsanordning med alternerande N- och P-material. SCR består av ett fyrskikt av halvledare som bildar PNPN- eller NPNP-struktur. Kisel används som den inneboende halvledaren, till vilken rätt dopmedel tillsätts. Den har tre terminaler som kallas anod, katod och grind. Katoden är den mest dopade och grinden och anoden är mindre starkt dopade. Det centrala N-skiktet är bara lätt dopat och är också tjockare än de andra skikten som gör det möjligt att stödja en hög blockeringsspänning.
SCR har tre korsningar, nämligen J1, J2 och J3. Anoden är ansluten till P-typmaterialet i PNPN-strukturen medan katoden är ansluten till N-typmaterialet. Porten är ansluten till P-materialet nära katoden.
Dessa är enkelriktade enheter och leder ström endast i en riktning. Det är från anod till katod. Utlösning av SCR sker när dess grind får en positiv spänning. SCR används vanligtvis vid omkoppling av applikationer som relädrivare, batteriladdare etc.
Tyristorn har tre grundläggande tillstånd:
Omvänd blockering: I detta tillstånd blockerar tyristorn strömmen på samma sätt som för en omvänd förspänd diod.
Framåt blockering: I detta tillstånd är tyristordrift är sådan att den blockerar ledning framåt som normalt skulle bäras av en framåtförspänd diod.
Framåtledande: I detta tillstånd har tyristorn utlösts till ledning. Den förblir ledande tills framströmmen sjunker under ett tröskelvärde som kallas hållströmmen.
Tyristordrift
SCR-SYMBOL
SCR startar ledningen när den är förspänd. För detta ändamål hålls katoden vid en negativ och anoden vid positiv spänning. När den främre förspänningen appliceras på SCR, blir korsningen J1 och J3 förspänd framåt medan korsningen J2 blir omvänd förspänd. När en positiv spänning appliceras vid grinden blir korsningen J2 förspänd framåt och SCR slås på.
Under drift kan tyristorn betraktas som NPN- och PNP-transistor ansluten rygg mot rygg, vilket bildar en positiv återkopplingsslinga i enheten. Transistorn med dess emitter ansluten till tyristorkatoden är en NPN-enhet medan transistorn med dess emitter är ansluten till anoden på tyristor är PNP-enhet . Porten är ansluten till basen på NPN-transistorn. Utgången från en transistor matas till ingången till den andra och utgången från den andra transistorn matas i sin tur tillbaka till den första ingången. Det betyder att när en ström börjar strömma, byggs den snabbt upp tills båda transistorerna är helt påsläppta eller mättade. Låt oss se ett litet exempel:
Från nedanstående krets använde vi här en TYN616 tyristor.
- När grinden är öppen bestäms tre brytningsspänningar på den minsta framspänningen vid vilken tyristorn leder kraftigt. Nu visas det mesta av matningsspänningen över belastningsmotståndet. Hållströmmen är den maximala anodströmgrinden som är öppen när brytning inträffar.
- När grinden vid OFF-läge ger tyristorn oändlighetsmotstånd än i ON-tillstånd, erbjuder den mycket lågt motstånd, vilket ligger i området 0,010 till 10.
Läge för utlösning
I det normala av-tillståndet förhindrar SCR strömflödet genom det, men när grinden till katodspänningen ökar och överskrider en viss nivå slås SCR på och fungerar som en transistor. En viktig egenskap hos SCR är att, när den väl är genomförd, förblir den spärrad och fortsätter att leda även efter att grindspänningen har tagits bort. SCR förblir på tills enheternas hållström sjunker till ett lågt värde. Men om grinden får en pulserande spänning och strömmen genom den är under spärrströmmen, kommer SCR att förbli avstängd. SCR kan utlösas utan en positiv spänning vid grinden. SCR är vanligtvis ansluten till anoden till den positiva skenan och katoden till den negativa skenan. Om den applicerade spänningen till anoden ökar, inducerar den kapacitiva kopplingen i enheten laddning i grinden och SCR utlöses. Denna typ av utlösning utan den externa grindströmmen kallas ”DV / dt triggering”. Detta inträffar vanligtvis vid påslagning. Detta kallas Rate-effekten.
Men DV / dt-utlösningen slår inte på SCR helt och den delvis utlösta SCR kommer att släppa ut mycket ström och enheten kan skada. För att förhindra att DV / dt-utlösningen används används ett snubber-nätverk. Ett annat sätt att utlösa är genom att öka framspänningen för SCR över dess nominella nedbrytningsspänning. Utlösning av framåtspänning inträffar när spänningen över SCR ökar när grinden är öppen. Detta kallas ”Avalanche breakdown” under vilken korsningen 2 av enhetens uppdelning. Detta slår också på SCR delvis och kommer att skada enheten. Så spänningen bör inte överstiga SCR: s märkspänning.
Hur stänger jag av SCR?
När SCR är påslagen kommer den att vara i ledande läge även efter att grindströmmen har tagits bort. Detta är SCR-spärrning. SCR kan stängas av genom omvänd utlösning. Det kan göras genom att sätta en negativ spänning på grinden. Enheten kan också stängas av antingen genom att ta bort anodströmmen eller genom att kort kortsluta grinden och katoden.
Användningar av Thyristor:
Tyristorer används främst i enheter där styrning av hög effekt, eventuellt i kombination med hög spänning krävs. Deras funktion gör dem lämpliga för användning i medel- till högspänningsapplikationer för växelströmskontroll, till exempel lampdämpning, styrenheter och Motor kontroll .
En tillämpning av SCR-reläkontroll med SCR:
Om strömbrytaren S1 trycks ned tillfälligt slås Relä på. Det kan stängas av genom att trycka på S2.
Om omkopplaren S1 byts ut mot en LDR och R1 med 4,7 K förinställd tänds reläet när ljuset faller på LDR. Förinställning justera utlösande punkt.
Om omkopplaren S1 byts ut mot en 4,7 K NTC (negativ temperaturkoefficient) Thermister och R1 med en 1K-förinställning tänds reläet när temperaturen stiger. Förinställning justera utlösande punkt.
Fotokredit:
- SCR-SYMBOL av wikimedia
