Конструкція і принцип роботи
Структура симетричного тиристора складається з пластинки, що складається з почергових шарів з електропроводами p- і n- виду і з контактів електродів головного і управляючого впливу.
Всього в структурі напівпровідника знаходиться 5 шарів p- і n-виду. Область між пластами іменується pn-переходом, який володіє нелінійної ВАХ з незначним протидією в протилежному напрямку, де мінус - це n-прошарок, а плюс - p-прошарок і високе значення опору в зворотному напрямку. Пробій pn-переходу відбувається при напрузі в декілька тисяч вольт.
Під час введення механізму в прямолінійній напрямку в роботу входить права половина структури. Лівобічна область структури вимкнена, вона вважається для струму з володінням вельми високим протидією.
Характеристики симетричного тиристора динамічного і постійного плану при його впливі в прямому напрямку, під час вступу позитивного сигналу відповідають аналогічним даним тиристора, що працює в безпосередньому напрямку.
Як працює симистор? Принцип роботи пристрою заснований на проходженні електросігнала в двох напрямках. Це дає можливість застосовувати сімістори в якості електричного реле в різних схемах, де необхідно коригувати навантаження або прохід струму по ланцюгу. Одним з безперечних переваг симетричного тиристора вважається і той факт, що для надання прохідного каналу не потрібна присутність постійного рівня напруги в керуючому ключі. Потрібно тільки наявність його не вище певного рівня, в залежності від використання.
види
Говорячи про види пристроїв, необхідно прийняти той факт, що це симистор вважається одним з типів тиристорів. Якщо існують відмінності по роботі, в такому випадку і тиристор можна уявити свого роду різновидом симистора. Відмінності полягають в керуючому катоді і в різних принципах роботи даних тиристорів.
Імпортні пристрої широко представлені на російському ринку. Їх головна відмінність від російських сімісторов полягає в тому, що вони не вимагають завчасної настройки в самій схемі. Це дає можливість економити деталі і місце в друкованій платі. Як правило, вони починають працювати одночасно вже після введення в схему. Необхідно тільки точно вибрати потрібний симистор за всіма необхідними даними.
Плюси і мінуси
Після того як ми зорієнтувалися, що таке симистор, давайте дослідимо плюси і мінуси цього пристрою, що управляє.
До плюсів зараховують:
- У пристрої відсутні механічні контакти.
- Тривалий період експлуатації, при цьому поломки майже не відбуваються.
- Принцип роботи пристроїв виключає іскріння під час експлуатації навіть при найбільших потужностях проходить струму.
- Низька вартість.
Але, як і кожне пристосування, симетричні тиристори не позбавлені мінусів:
- Істотне тепловиділення під час роботи.
- Сприйнятливість до електромагнітних завад і шумів.
- Невміння працювати при значних частотах мінливого струму.
- Падіння напруги до 2-х вольт в пристрої, що перебуває у відкритому стані. При цьому цей коефіцієнт не залежить від сили проходить струму. Цей фактор вважається перешкодою для використання сімісторов в малопотужних конструкціях.
У той же час симетричні тиристори при найбільших токах нагріваються, що потребують використання пристосувань для охолодження корпусу. В індустрії зустрічається охолодження потужних пристроїв активним методом - за підтримки вентилятора.
Розвиток технологій
Особливістю 4-квадрантних симетричних тиристорів вважається їх помилкове включення, що може послужити причиною до виходу з ладу. Це вимагає використання додаткової запобіжної ланцюжка, що містить різноманітні компоненти.
Відносно недавно були винайдені 3-х-квадрантні прилади, які володіють потрібними перевагами:
- За рахунок зниження числа необхідних компонентів, плата стала ще більш малогабаритної.
- Як наслідок, зниження втрат зусилля і зниження вартості готового продукту.
- При відсутності демпфера і дроселя стало можливо застосовувати симетричні тиристори в ланцюгах з високою частотою.
А також спрощення схеми дозволило застосовувати 3-х-квадрантний симистор в нагрівальних пристроях: подібна система менше нагрівається і не реагує на навколишнє температуру.
Сфера використання
Принцип роботи і компактні розміри сімісторов дають можливість використовувати їх майже всюди. На самому початку своєї появи механізми застосовувалися при конструюванні сильних трансформаторів і заправних приладів.
На сьогоднішній день з формуванням виробництва маленьких напівпровідників тиристори стали компактніше, що дає можливість застосовувати їх в самих різних конструкціях і областях.
Симистор є настільки гнучким і багатоцільовим механізмом, що завдяки його властивості і станеться зміна проводить положення запускаються імпульсом з позитивним або негативним знаком, який не залежить від ключа, що виражає властивості моментальної полярності. За суті найменування анод і катод для приладу не мають актуальності.
Симистор використовують в якості твердотільного реле. Для нього властиве невелике значення відправного струму, необхідного для перевантаження з великими струмами. Функції ключа в цьому пристрої може виконувати перемикач або володіє великою чутливістю реле та інші контактні пари з струмом до 50 мА, при цьому розмір струму перевантаження може обмежуватися тільки ознаками, на які розрахований симистор.
Не менш широко застосування симистора як регулятора освітлення і управління швидкістю обертання електромотора. Схема побудована на застосуванні запускають компонентів, які формуються RC-фазовращателем, а потенціометр регулює освітленість, і резистор призначається для обмеження струму перевантаження. Розвиток імпульсів проводиться з підтримкою динистора. Уже після пробоїв в динисторе, який відбувається в результаті різниці потенціалів на конденсаторі, імпульс розрядів конденсатора, що виникає моментально, включає симистор.
В індустрії потужні прилади застосовуються для управління верстатами, насосами і іншим електрообладнанням, де потрібно плавну зміну струму, що протікає. У побуті використання сімісторов ще більш широко:
- Це майже весь інструмент: від ручного дриля і шуруповерта аж до зарядного пристрою для автоакумулятор.
- Численні домашні електроприлади: пилососи, вентилятори, фени і так далі.
- У домашніх компресорних конструкціях - кондиціонерах і холодильниках.
- Електронагрівальні прилади: каміни, духовки, СВЧ печі.
Повсюдне використання приладів стало поштовхом для дослідження диммеров - популярного на сьогоднішній день пристрої для м'якої регулювання освітлення. Принцип роботи автоматичного підсвічування заснований на застосуванні симистора.
Обмеження при використанні
Симистор прикладає кілька обмежень при застосуванні, зокрема, при індуктивному навантаженні. Обмеження торкаються швидкості зміни напруги (dV / dt) між анодами симистора і швидкості зміни робочого струму di / dt.
Дійсно, в період переходу сімістора з замкнутого становища в провідний стан зовнішньої ланцюгом може бути обумовлений значний струм. У такому випадку період моментального падіння зусилля у виведенні симистора не відбувається. Таким чином, одночасно будуть присутні напруженість і струм, розвиваючі моментальну потужність, що може досягти істотних величин.
Енергія, розгублена в малому просторі, активізує раптове збільшення температури р-п переходів. У разі якщо критична температура буде завищена, відбудеться руйнування симистора, викликане зайвої швидкістю наростання струму di / dt.
Крім того, обмеження поширюються на зміни зусилля 2-ух категорій: в dV / dt стосовно замкнутому сімісторов і в відкритому сімісторов (останнє, крім того, іменується швидкістю перемикання).
Надмірна швидкість наростання зусилля, вкладеного між висновками А1 і А2 закопаного симистора, може спровокувати його відкриття при нестачі сигналу в керуючому електроді. Це прояв викликається внутрішньої ємністю симистора. Електрострум заряду цієї ємності може бути необхідним для відмикання сімістора.
Однак не це вважається головною передумовою несвоєчасного розкриття. Максимальна величина dV / dt при перемиканні сімістора, як принцип, дуже незначна, і дуже швидка зміна зусилля у висновках симистора в період його замикання може відразу ж спровокувати за собою нове включення. Подібним чином, симистор знову відмикається, в той час як повинен закритися.
Перевірка сімісторов
Будь-, навіть найбільш надійний прилад може вийти з ладу. Не виняток і симистор. З цієї причини важливо розуміти, як можна проконтролювати його на працездатність, для того щоб здійснити його заміну. Для цього можна застосовувати 2 способи.
Перший спосіб полягає в застосуванні 2-ух аналогових омметром. Наступні вимірювання виконують наступним способом:
- Щупи 1 омметра під'єднують до катода і анода симистора. Буде комфортніше, якщо щупи закріпити зажимами, для того щоб вони не стрибали. У разі якщо ввести пристрій, опір стане досить велике: покажчик буде "лежати";
- Щупи 2 омметра під'єднують таким способом: єдиний щуп закріплюється на аноді, а іншим щупом торкаються керуючого електрода.
Якщо співрозмірний тиристор справний, то відбудеться його розкриття, а протидія в першому омметра опуститься до декількох ом.
Другий спосіб контролю передбачає прозвонку мультиметром. Для того щоб вимірювання були надійними, перемикач тестера встановлюється в положення «перевірка діодів». Потім вимірювальні щупи закріплюються в анод і катод. У випадку зі щупами-голками можна застосовувати перехідник з дроту. На відміну від омметра, мультиметр продемонструє протидію рівне 1. Потім тонким дротом замикаємо анод і затвор. Станеться відмикання напівпровідника, і в екрані тестера відобразиться реальна протидія симистора.