Все, что нужно знать о тиристорах

Тиристоры отечественные или импортного производства – это полупроводниковые приборы, выполняющие функцию электрического ключа или переключателя. В классической четырехслойной конструкции устройства используется кремний, заключенный в полимерный или металлический корпус. Принцип работы кремниевых выпрямителей схож с динистором или ректификационным диодом. Для этих двух типов преобразователей установлено однотипное обозначение на рабочих схемах и чертежах. Для чего нужен тиристор?

Принцип действия и сферы применения

Тиристорное оборудование состоит из одного управляющего и двух других выходов, по которым перераспределяется движение электричества. Для этих приборов существует два устойчивых состояния, определяемых высокой и низкой однонаправленной проходимостью. Если транзистор открывается, исходя из величины управляющего тока, то назначение тиристора заключается в скачкообразном или полном открывании. Закрывания не происходит даже при отсутствии управляющей команды. Напряжение исполняет роль сигнала к переключению режимов работы.

Распространено применение тиристоров в электросхемах таких приборов:

• сигнализаций, которые реагируют на свет;
• сварочных аппаратов инверторного типа;
• блоков питания для зарядных устройств;
• бытовых и автомобильных генераторов.

Технико-экономические характеристики тиристорных преобразователей превосходят ламповые генераторы, предназначенные для получения нужных частот в промышленности. Компактные габаритные размеры, отсутствие накала, пониженное напряжение источника питания и возможность задействовать маломощные управляющие устройства – это привлекательные параметры тиристоров. Мгновенная готовность к выполнению поставленных задач, невысокая первоначальная стоимость позволяет производителям электрооборудования повысить надежность полупроводниковых приборов и автоматики.

Тиристор вместо диода

Мощные силовые тиристорные устройства по скоростным показателям превосходят диодные аналоги. Быстродействие в однофазных мостах отличается точкой включения, поскольку напряжение в сетях представлено синусоидой. Расчетным методом устанавливается зависимость характеристик управляемого выпрямителя от угла включения. Ток, проходя через переключатель, приобретает прямоугольную конфигурацию. Для сокращения количества полупроводников используют несимметричные управляемые выпрямители. Повышение КПД достигается в схемах с вольтодобавками.

Технические характеристики тиристоров

В гидроакустических передатчиках, которые работают на частотах, не превышающих порог в 300 кГц, вместо электронных ламп устанавливают тиристоры импортные или отечественные. КПД таких систем достигает 86 %, а мощность в СДВ-диапазоне доходит до 1 МВт. Тиристорные устройства распределены на четыре категории: однотактные генераторы, двухтактные генераторы-инверторы, многотактные тиристоры-генераторы и усилители. Если требуются незатухающие колебания в контуре высокой нагрузки, то увеличивается количество единичных элементов в цепи.

Типы тиристоров:

• запираемая модификация;
• оптотиристор – управляется световым потоком;
• полевой – управление проходит по ведущему электроду;
• тиристор-диод – прибор со встречно-параллельным диодом;
• симметричный – симистор с конструкцией двух тиристоров-диодов;
• динистор – запуск проводящего режима выполняется при повышении импульса;
• инверторный – устройство с сокращенным временем перехода в нерабочее состояние (5–50 микросекунд).

Тиристор, технические характеристики которого адаптированы под выполнение прикладных задач, отличается скоростью срабатывания, способом управления, направлением потока. Силовые ключи, пороговые и экспериментальные устройства активно применяются в электроприборах, релаксационных генераторах, фазовых регуляторах. Предусматриваются специальные RC-цепочки для уменьшения перегрузок, ограничения разрушительного воздействия перенапряжения.

Принципиальное отличие тиристора от симистора

Симметричная триодная разновидность полупроводникового прибора используется для коммутирования переменного тока. Другое название детали – управляющий ключ или выключатель. Если сравнивать симистор с традиционным переключателем, то отличительная особенность – сложная структура тиристора этого типа. У устройства отсутствует самостоятельный анод и катод, а каждый вывод выполняет одновременно анодно-катодные функции. Перераспределение нагрузки происходит при параллельном включении в цепь основных электродов. Включение выполняется, когда отпирающий сигнал подается на электрод-приемник.

Основные характеристики тиристоров:

• постоянное и импульсное напряжение переключения;
• параметры электронапряжения в открытом состоянии;
• функционирование без нарушения работоспособности;
• допустимое значение прямого тока в закрытом состоянии;
• средний безопасный коэффициент рассеивающей мощности;
• максимальный запирающий порог на управляющем электроде;
• время включения/выключения прибора под нормативной нагрузкой;
• наибольший вольтаж, который не приводит к электродному отпиранию;
• показатель динамического сопротивления при открытом состоянии потока;
• рекомендованная амплитуда постоянного отпирающего тока на входе/выходе.

Классификация тиристоров отечественного изготовления определяется буквенной маркировкой. Обозначение «Н» относится к неуправляемым диодным модификациям. Буквой «У» маркируются триодные варианты исполнения, предназначенные для контролируемого управления, а «К» указывает на исходный материал полупроводника. Цифры информируют о назначении и порядковом номере разработки. Классическая маркировка тиристоров сообщает о технологии изготовления традиционных или полевых вариаций.

Конструкция тиристорных регуляторов мощности

В сети переменного электрического тока с напряжением 220 В нормативная работа тиристора зависит от правильно подобранного комплекта электрических устройств. Слаженное функционирование рабочей схемы регулирует сетевой полупериод, пропуская дополнительно полуволну в требуемом направлении, чтобы на лампочку накаливания или паяльник подводилась полная, а не половинная мощность.

В принципиальной электросхеме регулятора присутствуют следующие элементы:

• тиристор, обозначение которого в схеме – VS;
• VD – диод полупроводникового типа;
• R2 – резистор постоянного тока;
• R1 – переменный резистор;
• C – конденсатор.

Предпринятых производителями мер безопасности бывает недостаточно для предупреждения произвольного переключения положения выключателя. К причинам ложных срабатываний относятся: скачки напряжения в сети, температурные перепады, повышенная влажность и механические повреждения оборудования. При покупке важно подобрать подходящие виды тиристоров, проверить маркировку и параметры, прозвонить тестером, чтобы убедиться в работоспособности. Охладители, реле-переключатели, фототиристоры, впаянные в платы радиодеталей, приводят к незначительным отклонениям области прямых смещений.

Проверки исправности SCR-тиристора и причины поломок

Чтобы выяснить основные параметры тиристора, понадобится измеритель сопротивления. Тест работоспособности при помощи аналогового или цифрового мультиметра подтвердит целостность PN-переходов, соединяющих катод с электродом. Красный измерительный щуп нужно закрепить на управляющем выходе, а черную клемму надо присоединить к выходу-катоду. Это грубое тестирование не дает полноценного представления о техсостоянии. Для повышения точности результатов измерения подводится нагрузочный ток.

Причины перегорания SCR-устройств:

• критичное повышение скорости тока;
• бракованное устройство тиристора;
• перегрев внутренней начинки блока;
• кратковременное нарастание dV/dt;
• уменьшение сечения токового канала.

Тиристоры, характеристики и параметры которых нуждаются в проверке под увеличенной нагрузкой, устанавливаются на высокоточных электроприборах. Повышать напряжение придется до тех пор, пока на SCR-тиристоре не сработает самостоятельное отпирание. Для силовых моделей потребуется напряжение в 600 или более вольт. Импульсные генераторы проверяются аналогичным способом без необходимости механического нажатия кнопок. Экспериментальные скоростные показатели сравниваются с нормативными значениями, чтобы выявить расхождения.

Наши сотрудники подберут понравившийся клиенту товар, представленный в онлайн-каталоге этого сайта. Проинформируем о наличии заказанной партии и способах оплаты. Ассортимент продукции сертифицирован, каждая партия проходит выборочную проверку качества. Предусмотрена адресная доставка или самовывоз со склада в Москве или Воронеже.