ТэхналогііЭлектроніка

Симистор: прынцып працы, прымяненне, прылада і кіраванне імі

З артыкула вы даведаецеся пра тое, што такое симистор, прынцып працы гэтага прыбора, а таксама асаблівасці яго прымянення. Але для пачатку варта згадаць пра тое, што симистор - гэта тое ж, што і тырыстар (толькі сіметрычны). Такім чынам, не абысціся ў артыкуле без апісання прынцыпу функцыянавання тырыстараў і іх асаблівасцяў. Без ведання асноў не атрымаецца спраектаваць і пабудаваць нават найпростую схему кіравання.

тырыстары

Тырыстар з'яўляецца пераключалым паўправадніковым прыборам, які здольны прапускаць ток толькі ў адным кірунку. Яго нярэдка называюць вентылем і праводзяць аналогіі паміж ім і кіраваным дыёдам. У тырыстараў маецца тры высновы, прычым адзін - гэта электрод кіравання. Гэта, калі выказацца груба, кнопка, пры дапамозе якой адбываецца пераключэнне элемента ў які праводзіць рэжым. У артыкуле будзе разгледжаны прыватны выпадак тырыстара - симистор - прылада і праца яго ў розных ланцугах.

Тырыстар - гэта яшчэ выпрамнік, выключальнік і нават ўзмацняльнік сігналу. Нярэдка яго выкарыстоўваюць у якасці рэгулятара (але толькі ў тым выпадку, калі ўся электрасхема засілкоўваецца ад крыніцы пераменнага напружання). Ва ўсіх тырыстараў маюцца некаторыя асаблівасці, пра якія трэба пагаварыць больш падрабязна.

ўласцівасці тырыстараў

Сярод велізарнага мноства характарыстык гэтага паўправадніковага элемента можна вылучыць самыя істотныя:

  1. Тырыстары, падобна дыёдамі, здольныя праводзіць электрычны ток толькі ў адным кірунку. У гэтым выпадку яны працуюць у схеме, як выпроствальны дыёд.
  2. З адключанага ць уключанае стан тырыстар можна перавесці, падаўшы на кіравальны электрод сігнал з пэўнай формай. Адсюль выснова - у тырыстара як у выключальніка маецца два стану (прычым абодва ўстойлівыя). Такім жа чынам можа функцыянаваць і симистор. Прынцып працы ключа электроннага тыпу на яго аснове досыць просты. Але для таго каб вырабіць вяртанне ў зыходны растуленых стан, неабходна, каб выконваліся пэўныя ўмовы.
  3. Ток сігналу кіравання, які неабходны для пераходу крышталя тырыстара з замкнёнага рэжыму ў адкрыты, нашмат менш, чым працоўны (літаральна вымяраецца ў миллиамперах). Гэта значыць, што ў тырыстара ёсць ўласцівасці ўзмацняльніка току.
  4. Існуе магчымасць дакладнага рэгулявання сярэдняга току, які праходзіць праз падлучаную нагрузку, пры ўмове, што нагрузка ўключана з тырыстарам паслядоўна. Дакладнасць рэгулявання наўпрост залежыць ад таго, якая працягласць сігналу на электродзе кіравання. У гэтым выпадку тырыстар выступае ў якасці рэгулятара магутнасці.

Тырыстар і яго структура

Тырыстар - гэта паўправадніковы элемент, які мае функцыі кіравання. Крышталь складаецца з чатырох слаёў р і п тыпу, якія чаргуюцца. Гэтак жа дакладна пабудаваны і симистор. Прынцып працы, прымяненне, структура гэтага элемента і абмежаванні ў выкарыстанні разгледжаны дэталёва ў артыкуле.

Апісаную структуру яшчэ называюць чатырохслаёвай. Крайнюю вобласць р-структуры з падлучаным да яе станоўчай палярнасці высновай крыніцы харчавання, называюць анодам. Такім чынам, другая вобласць п (таксама крайняя) - гэта катод. Да яе прыкладзена адмоўнае напружанне крыніцы харчавання.

Якімі ўласцівасцямі валодае тырыстар

Калі правесці поўны аналіз структуры тырыстара, то можна знайсці ў ёй тры пераходу (электронна-дзіркавы). Такім чынам, можна скласці эквівалентную схему на паўправадніковых транзістарах (палярных, біпалярных, палявых) і дыёдах, якая дазволіць зразумець, як паводзіць сябе тырыстар пры адключэнні харчавання электрода кіравання.

У тым выпадку, калі адносна катода анод станоўчы, дыёд зачыняецца, і, такім чынам, тырыстар таксама паводзіць сябе аналагічна. У выпадку змены палярнасці абодва дыёда ссоўваюцца, тырыстар таксама замыкаецца. Аналагічным чынам функцыянуе і симистор.

Прынцып працы на пальцах, вядома, растлумачыць не вельмі проста, але мы паспрабуем зрабіць гэта далей.

Як працуе адмыкання тырыстара

Для разумення прынцыпу працы тырыстара трэба звярнуць увагу на эквівалентную схему. Яна можа быць складзена з двух паўправадніковых трыёдаў (транзістараў). Вось на ёй і зручна разгледзець працэс адмыкання тырыстараў. Задаецца некаторы ток, які працякае праз электрод кіравання тырыстара. Пры гэтым ток мае зрушэнне прамой накіраванасці. Гэты ток лічыцца базавым для транзістара са структурай п-р-п.

Таму ў калектары ток у яго будзе больш у некалькі разоў (неабходна значэнне току кіравання памножыць на каэфіцыент узмацнення транзістара). Далей можна бачыць, што гэта значэнне току базавую для другога транзістара са структурай праводнасці р-п-р, і ён адмыкаецца. Пры гэтым коллекторный ток другога транзістара будзе роўны твору каэфіцыентаў ўзмацнення абодвух транзістараў і першапачаткова зададзенага току кіравання. Симисторы (прынцып працы і кіраванне імі разгледжаны ў артыкуле) валодаюць аналагічнымі ўласцівасцямі.

Далей гэты ток неабходна падсумаваць з раней зададзеным токам ланцугу кіравання. І атрымаецца менавіта тое значэнне, якое неабходна, каб падтрымліваць першы транзістар ў отпертом стане. У тым выпадку, калі ток кіравання вельмі вялікі, два транзістара адначасова насычаюцца. Унутраная АС працягвае захоўваць сваю праводнасць нават тады, калі знікае першапачатковы ток на кіраўніку электродзе. Адначасова з гэтым на анодзе тырыстара выяўляецца даволі высокае значэнне току.

Як адключыць тырыстар

Пераход у замкнёным стан тырыстара магчымы ў тым выпадку, калі да электрода кіравання адкрытага элемента не прыкладаецца сігнал. Пры гэтым ток спадае да пэўнай велічыні, якая называецца гипостатическим токам (або токам ўтрымання).

Тырыстар адключыцца і ў тым выпадку, калі адбудзецца размыканне ў ланцугі нагрузкі. Альбо калі напружанне, якое прыкладваецца да ланцуга (знешняй), мяняе сваю палярнасць. Гэта адбываецца пад канец кожнага полупериода ў выпадку, калі сілкуецца схема ад крыніцы пераменнага току.

Калі тырыстар працуе ў ланцугі пастаяннага току, замыканьне можна ажыццявіць пры дапамозе простага выключальніка ці кнопкі механічнага тыпу. Ён злучаецца з нагрузкай паслядоўна і ўжываецца для абясточвання ланцуга. Аналагічны і прынцып працы рэгулятара магутнасці на симисторе, праўда, маюцца на схеме некаторыя асаблівасці.

Спосабы адключэння тырыстараў

Але можна выключальнік злучыць паралельна, тады з яго дапамогай адбываецца шунтаванне току анода, і тырыстар перакладаецца ў замкнёным стан. Некаторыя віды тырыстараў могуць ўключацца паўторна, калі растуліць кантакты выключальніка. Растлумачыць гэта можна тым, што падчас размыканне кантактаў паразітныя ёмістасці пераходаў тырыстара назапашваюць зарад, ствараючы тым самым перашкоды.

Таму пажадана размяшчаць выключальнік так, каб ён знаходзіўся паміж катодам і электродам кіравання. Гэта дазволіць гарантаваць, што тырыстар адключыцца нармальна, а які ўтрымлівае ток будзе вырваны. Часам для выгоды і павышэння хуткадзейнасці і надзейнасці ўжываюць замест механічнага ключа дапаможны тырыстар. Варта адзначыць, што праца симистора шмат у чым падобная з функцыянаваннем тырыстараў.

Симисторы

А цяпер бліжэй да тэмы артыкула - трэба разгледзець прыватны выпадак тырыстара - симистор. Прынцып працы яго падобны з тым, што было разгледжана раней. Але маюцца некаторыя адрозненні і характэрныя асаблівасці. Таму трэба пагаварыць пра яго больш падрабязна. Симистор ўяўляе сабой прыбор, у аснове якога знаходзіцца крышталь паўправадніка. Вельмі часта выкарыстоўваецца ў сістэмах, якія працуюць на пераменным току.

Самае простае вызначэнне гэтага прыбора - выключальнік, але кіраваны. У замкнёнай стане ён працуе сапраўды гэтак жа, як і выключальнік з растуленымі кантактамі. Пры падачы сігналу на электрод кіравання симистора адбываецца пераход прыбора ў адкрытае стан (рэжым праводнасці). Пры працы ў такім рэжыме можна правесці паралель з выключальнікам, у якога кантакты замкнёныя.

Калі сігнал у ланцугу кіравання адсутнічае, у любой з полупериодов (пры працы ў ланцугах пераменнага току) адбываецца пераход симистора з рэжыму адкрытага ў закрыты. Симисторы шырока выкарыстоўваюцца ў рэжыме рэлейнай (напрыклад, у канструкцыях святлоадчувальных выключальнікаў або тэрмастатаў). Але яны ж нярэдка ўжываюцца і ў сістэмах рэгулявання, якія функцыянуюць па прынцыпах фазавага кіравання напружання на нагрузцы (з'яўляюцца плыўнымі рэгулятарамі).

Структура і прынцып працы симистора

Симистор - гэта не што іншае, як сіметрычны тырыстар. Такім чынам, зыходзячы з назвы, можна зрабіць выснову - яго лёгка замяніць двума тырыстара, якія ўключаюцца сустрэчна-паралельна. У любым кірунку ён здольны прапусціць ток. У симистора маецца тры асноўных высновы - кіраўнік, для падачы сігналаў, і асноўныя (анод, катод), каб ён мог прапускаць працоўныя токі.

Симистор (прынцып працы для "чайнікаў" гэтага паўправадніковага элемента прадастаўлены вашай увазе) адкрываецца, калі на кіравальны выснову падаецца мінімальнае неабходнае значэнне току. Або ў тым выпадку, калі паміж двума іншымі электродамі рознасць патэнцыялаў вышэй гранічна дапушчальнага значэння.

У большасці выпадкаў перавышэнне напружання прыводзіць да таго, што симистор самаадвольна спрацоўвае пры максімальнай амплітудзе сілкавальнай напругі. Пераход у замкнёным стан адбываецца ў выпадку змены палярнасці або пры памяншэнні працоўнага току да ўзроўню ніжэй, чым ток ўтрымання.

Як адмыкаецца симистор

Пры харчаванні ад сеткі пераменнага току адбываецца змена рэжымаў працы за кошт змянення палярнасці у напружання на працоўных электродах. Па гэтай прычыне ў залежнасці ад таго, якая палярнасць у току кіравання, можна вылучыць 4 тыпу правядзення гэтай працэдуры.

Дапусцім, паміж працоўнымі электродамі прыкладзена напружанне. А на электродзе кіравання напружанне па знаку процілегла таго, якое прыкладзена да ланцугі анода. У гэтым выпадку перамесціцца па квадрант симистор - прынцып працы, як можна ўбачыць, даволі просты.

Існуе 4 квадранце, і для кожнага з іх вызначаны ток адмыкання, які ўтрымлівае, ўключэння. Адмыкаецца ток неабходна захоўваць да той пары, пакуль не перавысіць у некалькі разоў (у 2-3) ён значэнне ўтрымліваючага току. Менавіта гэта і ёсць ток ўключэння симистора - мінімальна неабходны ток адмыкання. Калі ж пазбавіцца ад току ў ланцугі кіравання, симистор будзе знаходзіцца ў які праводзіць стане. Прычым ён у такім рэжыме будзе працаваць да той пары, пакуль ток у ланцугі анода будзе больш току ўтрымання.

Якія накладваюцца абмежаванні пры выкарыстанні симисторов

Яго складана выкарыстоўваць, калі нагрузка індуктыўнага тыпу. Хуткасць змены напружання і току абмяжоўваецца. Калі симистор пераходзіць з замкнёнага рэжыму ў адкрыты, ў вонкавым ланцугу ўзнікае значны ток. Напружанне не падае імгненна на сілавых высновах симистора. А магутнасць будзе імгненна развівацца і дасягае даволі вялікіх велічынь. Тая энергія, якая рассейваецца, за кошт малога прасторы рэзка павышае тэмпературу паўправадніка.

У выпадку перавышэння крытычнага значэння адбываецца разбурэнне крышталя, з прычыны празмерна хуткага нарастання сілы току. Калі да симистору, які знаходзіцца ў замкнёнай стане, прыкласці некаторы напружанне і рэзка яго павялічыць, то адбудзецца адкрыццё канала (пры адсутнасці сігналу ў ланцугу кіравання). Такая з'ява можна назіраць па прычыне таго, што адбываецца назапашванне зарада ўнутранай паразітнай ёмістасцю паўправадніка. Прычым ток зарада мае дастатковую значэнне, каб адамкнуць симистор.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.birmiss.com. Theme powered by WordPress.