- In che modo il tiristore è diverso dal MOSFET?
- In che modo il tiristore è diverso dal transistor?
- VI Caratteristiche del tiristore o SCR
- Metodi di attivazione di SCR o tiristori
- Trigger di tensione diretta:
- Attivazione gate:
- Attivazione dv / dt:
- Attivazione della temperatura:
- Attivazione della luce:
In generale, i tiristori sono anche dispositivi di commutazione simili ai transistor. Come abbiamo già discusso, i transistor sono il minuscolo componente elettronico che ha cambiato il mondo, oggi possiamo trovarli in ogni dispositivo elettronico come TV, cellulari, laptop, calcolatrici, auricolari ecc. Sono adattabili e versatili, ma non significa che possono essere utilizzati in ogni applicazione, possiamo usarli come amplificatori e dispositivi di commutazione ma non possono gestire correnti più elevate, inoltre un transistor richiede una corrente di commutazione continua. Quindi, per tutti questi problemi e per superare questi problemi, utilizziamo i tiristori.
Generalmente, SCR e Thyristor sono usati in modo intercambiabile, ma SCR è una sorta di Thyristor. Thyristor include molti tipi di interruttori, alcuni dei quali sono SCR (Silicon Controlled Rectifier), GTO (Gate Turn OFF) e IGBT (Insulated Gate Controlled Bipolar Transistor) ecc. Ma SCR è il dispositivo più utilizzato, quindi la parola Thyristor diventa sinonimo di SCR. Semplicemente, SCR è una sorta di tiristore .
SCR o tiristore è un dispositivo di commutazione semiconduttore a quattro strati e tre giunzioni. Ha tre terminali anodo, catodo e gate. Il tiristore è anche un dispositivo unidirezionale come un diodo, il che significa che scorre la corrente solo in una direzione. Consiste di tre giunzioni PN in serie in quanto è di quattro strati. Terminale di gate utilizzato per attivare l'SCR fornendo una piccola tensione a questo terminale, che abbiamo chiamato anche metodo di attivazione del gate per attivare l'SCR.
In che modo il tiristore è diverso dal MOSFET?
Il tiristore e il MOSFET sono entrambi interruttori elettrici e sono più comunemente usati. La differenza fondamentale tra entrambi è che gli interruttori MOSFET sono dispositivi controllati in tensione e possono commutare solo corrente CC mentre gli interruttori tiristori sono dispositivi controllati in corrente e possono commutare sia corrente CC che CA.
Ci sono alcune altre differenze tra Thyristor e MOSFET sono riportate di seguito nella tabella:
| Proprietà | Tiristore | MOSFET |
| Thermal Run away | sì | No |
| Sensibilità alla temperatura | Di meno | alto |
| genere | Dispositivo ad alta tensione ad alta corrente | Dispositivo di media corrente ad alta tensione |
|
Spegnendo |
È necessario un circuito di commutazione separato |
Non richiesto |
|
Accendere |
È richiesto un singolo impulso |
Non è richiesta alimentazione continua tranne durante l'accensione e lo spegnimento |
|
Velocità di commutazione |
Basso |
alto |
|
Impedenza di ingresso resistiva |
Basso |
alto |
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Controllo |
Dispositivo controllato in corrente |
Dispositivo controllato in tensione |
In che modo il tiristore è diverso dal transistor?
Il tiristore e il transistor sono entrambi interruttori elettrici, ma la capacità di gestione della potenza dei tiristori è di gran lunga migliore del transistor. A causa dell'elevata valutazione del tiristore, espresso in kilowatt, mentre la potenza del transistor varia in watt. Un tiristore è considerato come una coppia chiusa di transistor in analisi. La principale differenza tra il transistor e il tiristore è che il transistor necessita di alimentazione continua per rimanere acceso, ma nel caso del tiristore dobbiamo attivarlo una sola volta e rimane acceso. Per applicazioni come il circuito di allarme che deve attivarsi una volta e rimanere acceso per sempre, non è possibile utilizzare il transistor. Quindi, per superare questi problemi utilizziamo Thyristor.
Ci sono alcune altre differenze tra tiristori e transistor sono riportate di seguito nella tabella:
|
Proprietà |
Tiristore |
Transistor |
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Strato |
Quattro strati |
Tre strati |
|
Terminali |
Anodo, catodo e cancello |
Emettitore, collettore e base |
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Operazione sopra tensione e corrente |
Più alto |
Più basso del tiristore |
|
Accendere |
Richiedeva solo un impulso di gate per accendersi |
Necessaria alimentazione continua della corrente di controllo |
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Perdita di potenza interna |
Inferiore al transistor |
più alto |
VI Caratteristiche del tiristore o SCR
Di seguito è riportato il circuito di base per ottenere le caratteristiche del Thyristor VI, l'anodo e il catodo del Thyristor sono collegati all'alimentazione principale attraverso il carico. Il gate e il catodo del tiristore sono alimentati da una sorgente Es, utilizzata per fornire la corrente di gate dal gate al catodo.
Secondo il diagramma caratteristico, ci sono tre modalità di base di SCR: modalità di blocco inverso, modalità di blocco in avanti e modalità di conduzione diretta.
Modalità di blocco inverso:
In questa modalità il catodo è reso positivo rispetto all'anodo con interruttore S aperto. Le giunzioni J1 e J3 sono polarizzate inversamente e J2 è polarizzata in avanti. Quando viene applicata una tensione inversa attraverso il tiristore (dovrebbe essere inferiore a V BR), il dispositivo offre un'alta impedenza nella direzione inversa. Pertanto, il tiristore viene considerato come interruttore aperto nella modalità di blocco inverso. V BR è la tensione di rottura inversa in cui si verifica la valanga, se la tensione supera V BR può causare danni al tiristore.
Modalità di blocco in avanti:
Quando l'anodo è positivo rispetto al catodo, con interruttore di gate aperto. Si dice che il tiristore sia polarizzato in avanti, le giunzioni J1 e J3 sono polarizzate in avanti e J2 è polarizzato inverso come si può vedere in figura. In questa modalità, scorre una piccola corrente chiamata corrente di dispersione diretta, poiché la corrente di dispersione diretta è piccola e non sufficiente per attivare l'SCR. Pertanto, SCR viene considerato come interruttore aperto anche in modalità di blocco in avanti.
Modalità di conduzione diretta:
Quando la tensione diretta aumenta con il circuito di gate che rimane aperto, si verifica una valanga alla giunzione J2 e SCR entra in modalità di conduzione. Possiamo accendere l'SCR in qualsiasi momento dando un impulso di gate positivo tra gate e catodo o da una tensione di breakover diretta tra anodo e catodo del tiristore.
Metodi di attivazione di SCR o tiristori
Esistono molti metodi per attivare l'SCR come:
- Trigger di tensione diretta
- Gate Triggering
- attivazione dv / dt
- Attivazione della temperatura
- Attivazione della luce
Trigger di tensione diretta:
Applicando una tensione diretta tra anodo e catodo, mantenendo il circuito di gate aperto, la giunzione J2 viene polarizzata inversamente. Di conseguenza, la formazione dello strato di esaurimento si verifica attraverso J2. All'aumentare della tensione diretta, si verifica una fase in cui lo strato di esaurimento scompare e si dice che J2 abbia il guasto della valanga. Quindi, il tiristore arriva in stato di conduzione. La tensione alla quale si verifica la valanga chiamata tensione di rottura diretta V BO.
Attivazione gate:
È uno dei modi più comuni, affidabili ed efficienti per accendere il tiristore o l'SCR. Nell'attivazione del gate, all'attivazione di un SCR, viene applicata una tensione positiva tra gate e catodo, che dà origine alla corrente di gate e la carica viene iniettata nello strato P interno e si verifica il breakover diretto. Maggiore è la corrente di gate, la tensione di breakover diretta diminuirà.
Come mostrato in figura ci sono tre giunzioni in un SCR,. Utilizzando il metodo di attivazione del gate, quando l'impulso di gate applicato la giunzione J2 si interrompe, la giunzione J1 e J2 viene polarizzata in avanti o l'SCR entra in stato di conduzione. Quindi, consente alla corrente di fluire attraverso l'anodo al catodo.
Come per il modello a due transistor, quando l'anodo è reso positivo rispetto al catodo. La corrente non fluirà attraverso l'anodo al catodo fino a quando il pin del gate non viene attivato. Quando la corrente fluisce nel pin del gate, accende il transistor inferiore. Come condotta del transistor inferiore, attiva il transistor superiore. Questo è un feedback positivo interno gentile, quindi fornendo un impulso al gate per una volta, il tiristore rimane in condizione ON. Quando entrambi i transistor si attivano, la corrente inizia a condurre attraverso l'anodo al catodo. Questo stato è noto come conduzione diretta ed è così che un transistor si "aggancia" o rimane permanentemente ON. Per spegnere l'SCR, non è possibile disattivarlo semplicemente rimuovendo la corrente di gate, in questo stato il tiristore diventa indipendente dalla corrente di gate. Quindi, per spegnere devi fare il circuito di spegnimento.
Attivazione dv / dt:
Nella giunzione polarizzata inversamente J2 acquisisce la caratteristica di condensatore a causa della presenza di carica attraverso la giunzione, significa che la giunzione J2 si comporta come una capacità. Se la tensione diretta viene applicata improvvisamente, una corrente di carica attraverso la capacità di giunzione Cj porta ad accendere l'SCR.
La corrente di carica i C è data da;
i C = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (dove Va è la tensione diretta appare attraverso la giunzione J2) i C = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt) come la capacità di giunzione è quasi costante, dCj / dt è zero, quindi i C = Cj dVa / dt
Pertanto, se la velocità di aumento della tensione diretta dVa / dt è elevata, la corrente di carica i C sarebbe maggiore. Qui, la corrente di carica svolge il ruolo di corrente di gate per accendere l'SCR anche se il segnale di gate è zero.
Attivazione della temperatura:
Quando il tiristore è in modalità di blocco diretto, la maggior parte della tensione applicata si raccoglie sulla giunzione J2, tensione associata a una corrente di dispersione. Che aumenta la temperatura della giunzione J2. Quindi, con l'aumento della temperatura, lo strato di esaurimento diminuisce e ad una temperatura elevata (entro il limite di sicurezza), lo strato di esaurimento si rompe e l'SCR passa allo stato ON.
Attivazione della luce:
Per attivare un SCR con la luce, viene realizzato un incavo (o cavo) interno come strato p come mostrato nella figura seguente. Il fascio di luce di particolare lunghezza d'onda è diretto da fibre ottiche per l'irradiazione. Poiché l'intensità della luce supera un certo valore, SCR si accende. Questo tipo di SCR è chiamato SCR attivato dalla luce (LASCR). A volte, questi SCR si attivano utilizzando sia la sorgente luminosa che il segnale di gate in combinazione. Elevata corrente di gate e minore intensità della luce necessaria per accendere l'SCR.
LASCR o SCR attivato dalla luce vengono utilizzati nel sistema di trasmissione HVDC (corrente continua ad alta tensione).
