Tiristor - elektronska komponenta, izdelana na osnovi polprevodniških materialov, je lahko sestavljena iz treh ali več pn stičišč in ima dve stabilni stanji: zaprto (nizka prevodnost), odprto (velika prevodnost).
To je suha formulacija, ki za tiste, ki šele začnejo obvladati elektrotehniko, absolutno ne pomeni nič. Analizirajmo načelo delovanja te elektronske komponente za navadne ljudi, tako rekoč za lutke in kje jo je mogoče uporabiti. Pravzaprav gre za elektronski analog stikal, ki jih uporabljate vsak dan.
Obstaja veliko vrst teh elementov, ki imajo različne značilnosti in imajo različne uporabe. Razmislite o običajnem tiristorju z enim delovanjem.
Način označevanja na diagramih je prikazan na sliki 1.
Elektronski element ima naslednje sklepe:
- anoda - pozitiven zaključek;
- katoda - negativni zaključek;
- krmilna elektroda G.
Načelo delovanja tiristorja
Glavna uporaba te vrste elementov je ustvarjanje na njihovi osnovi močnih tiristorskih stikal za preklapljanje visokih tokov in njihova regulacija. Vklop se izvede s signalom, ki se odda na krmilno elektrodo. Hkrati element ni popolnoma nadzorovan, za njegovo zapiranje pa je treba uporabiti dodatne ukrepe, ki bodo zagotovili, da napetost pade na nič.
Če rečemo, kako tiristor deluje preprosto, potem lahko po analogiji z diodo vodi tok le v eni smeri, zato morate pri priključitvi upoštevati pravilno polarnost . Ko se na anodi in katodi napaja napetost, bo ta element ostal zaprt, dokler se na krmilno elektrodo ne uporabi ustrezen električni signal. Zdaj, ne glede na prisotnost ali odsotnost kontrolnega signala, ne bo spremenil svojega stanja in ostal odprt.
Pogoji zapiranja tiristorja:
- Odstranite signal s krmilne elektrode;
- Zmanjšajte napetost na katodi in anodi na nič.
Za omrežja AC izpolnjevanje teh pogojev ne povzroča posebnih težav. Sinusoidna napetost, ki se spreminja iz ene amplitudne vrednosti v drugo, se zmanjša na nič, in če v tem trenutku ni kontrolnega signala, se tiristor zapre.
V primeru uporabe tiristorjev v enosmernih tokokrogih za prisilno preklapljanje (zapiranje tiristorja) se uporabljajo številne metode, najpogostejša je uporaba predhodno napolnjenega kondenzatorja. Na vezje tiristorja je povezano vezje s kondenzatorjem. Ko je kondenzator priključen na vezje, bo prišlo do praznjenja do tiristorja, razelektrni tok kondenzatorja bo usmerjen v nasprotju z enosmernim tokom toka tiristorja, kar bo privedlo do zmanjšanja toka v tokokrogu na nič in tiristor se bo zaprl.
Morda mislite, da je uporaba tiristorjev neupravičena, ali ni lažja uporaba navadnega ključa? Velik plus tiristorja je, da omogoča preklapljanje ogromnih tokov v vezju anoda-katoda s pomočjo zanemarljivega krmilnega signala, ki se uporablja na krmilnem vezju. V tem primeru ne pride do iskrenja, kar je pomembno za zanesljivost in varnost celotnega tokokroga.
Vključno vezje
Krmilni tokokrog je lahko videti drugače, toda v najpreprostejšem primeru ima tiristorsko stikalo na vezju obliko, prikazano na sliki 2.
Na anodo je priključena žarnica L, nanjo pa je s stikalom K2 priključen pozitivni terminal napajanja GB, katoda je priključena na minus moč.
Po napajanju s stikalom K2 se napetost akumulatorja uporabi na anodi in katodi, tiristor pa ostane zaprt, žarnica ne sveti. Za vklop svetilke je potrebno pritisniti tipko K1, signal skozi upor R bo doveden v krmilno elektrodo, tiristorsko stikalo bo spremenilo svoje stanje v odprto in svetilka bo zasvetila. Upornost omejuje tok, ki se napaja s krmilno elektrodo. Ponovni pritisk na tipko K1 ne vpliva na stanje vezja.
Če želite zapreti elektronski ključ, morate izklopiti vezje iz vira napajanja s stikalom K2. Ta vrsta elektronskih komponent se bo zaprla in v primeru zmanjšanja napajalne napetosti na anodi na določeno vrednost, kar je odvisno od njegovih značilnosti. Tako lahko opišete, kako deluje tiristor za lutke.
Značilnosti
Glavne značilnosti vključujejo naslednje:
Največji dovoljeni prednji tok je največja možna vrednost toka odprtega elementa;- Največji dovoljeni povratni tok - tok pri največji povratni napetosti;
- Napredna napetost - padec napetosti pri največjem toku;
- Povratna napetost - največja dovoljena vrednost napetosti v zaprtem stanju;
- Vklopna napetost - najnižja napetost, pri kateri se vzdržuje operativnost elektronske naprave;
- Najmanjši in največji tok krmilne elektrode;
- Največje dovoljeno odvajanje energije
Upoštevani elementi se poleg elektronskih ključev pogosto uporabljajo v regulatorjih moči, ki vam omogočajo, da spremenite moč, dobavljeno obremenitvi, s spreminjanjem povprečnih in učinkovitih vrednosti izmeničnega toka. Velikost toka se uravnava s spreminjanjem trenutka dovajanja odpiralnega signala na tiristor (s spreminjanjem kota odpiranja). Kot odpiranja (regulacija) je čas od začetka polkroga do odpiranja tiristorja.
Vrste podatkov elektronskih komponent
Obstaja veliko različnih vrst tiristorjev, vendar so poleg tistih, ki smo jih preučili zgoraj, najpogostejši naslednji:
- dinistor - element, katerega preklapljanje se zgodi, ko je dosežena določena vrednost napetosti, ki se uporablja med anodo in katodo;
- triac;
- opto-tiristor, katerega preklapljanje poteka s svetlobnim signalom.
Triaki
Rad bi se podrobneje osredotočil na triake. Kot smo že omenili, lahko tiristorji vodijo tok le v eni smeri, tako da, ko so nameščeni v tokokrogu z izmeničnim tokom, to vezje regulira en polkrog omrežne napetosti. Za uravnavanje obeh razpolovnih obdobij je potrebno vzporedno namestiti drugo tiristorsko nasprotje ali uporabiti posebna vezja z močnimi diodami ali diodnimi mostovi. Vse to zaplete vezje, zaradi česar je okorno in nezanesljivo.
Tu za takšne primere je bil izumljen triac. Pogovorimo se o njem in principu dela za lutke. Glavna razlika med triaki od zgornjih elementov je sposobnost prenosa toka v obe smeri. V resnici gre za dva tiristorja s skupnim krmiljenjem, povezanima vzporedno (slika 3 A).
Grafični simbol za to elektronsko komponento je prikazan na Sl. 3 V. Upoštevati je treba, da napajalne anode in katode ne bo pravilno poklicati, saj lahko tok poteka v katero koli smer, zato sta označena T1 in T2. Krmilna elektroda je označena z G. Da bi odprli triac, je potrebno na ustrezen izhod uporabiti krmilni signal. Pogoji za triac iz enega v drugo stanje in obratno v omrežjih AC se ne razlikujejo od zgoraj opisanih kontrolnih metod.
Ta vrsta elektronskih komponent se uporablja v proizvodnem sektorju, gospodinjskih aparatih in električnih orodjih za nemoteno regulacijo toka. To je nadzor elektromotorjev, grelnih elementov, polnilcev.
Na koncu bi rad povedal, da imajo tako tiristorji kot triaki, ki prenašajo pomembne tokove, zelo skromne velikosti, medtem ko se na njihovem primeru sprošča precejšnja toplotna moč. Preprosto povedano, zelo so vroče, zato za zaščito elementov pred pregrevanjem in toplotnim razpadom uporabljamo hladilno telo, ki je v najpreprostejšem primeru aluminijasti radiator.