Linh kiện điện tử tiristor (SCR)

Nguyên lí làm việc loại điều khiển từ anodĐ a thêm một cực G gate vào n1 dẫn p1, n1 thành dây dẫn, khi đó A coi nh đ ợc đặt trực tiếp vào p2, khi đó xuất hiện dòng iAK Khi đã có dòng iAK

1.2 Tiristor (SCR)

1 Nguyªn lÝ cÊu t¹o

2 §Æc tÝnh, th«ng sè

3 KÕt cÊu

4 Më tiristor

5 Khãa tiristor

6 KiÓm tra

1 Nguyên lí cấu tạo

• Cấu tạo từ bốn chất bán dẫn đặt liên tiếp nhau.

• Nếu đặt điện áp ngoài vào trong các tiếp giáp trên có một tiếp giáp ng ợc

• U AK >0 có J 2 ng ợc

• UAK<0 có J1, J3 ng ợc

• Cả hai tr ờng hợp này đều không dòng điện.

• Muốn có dòng điện chạy qua pn cần có dòng điện điều khiển (xoá đi một cặp bán dân nào đó)

Cấu tạo p - n của tiristor

K

p1 n

2

Nguyên lí làm việc loại điều khiển từ anod

Đ a thêm một cực G (gate) vào n1

dẫn p1, n1 thành dây dẫn, khi đó A coi nh đ ợc đặt trực tiếp vào p2, khi đó xuất hiện dòng iAK

Khi đã có dòng iAK, dòng điều khiển không còn ý

thái ban đầu khi ng ng dòng điện

K

A

3

iAG

iAK

Nguyên lí làm việc loại điều khiển từ Katod

Đ a thêm một cực G (gate) vào p 2

Khi có điện tr ờng U AK >0 , có dòng điện i GK cặp bán dẫn p 2 , n 2

thành dây dẫn, khi đó K coi nh đ ợc đặt trực tiếp vào n1, khi

đó xuất hiện dòng i AK

Khi đã có dòng iAK, dòng điều khiển không còn ý nghĩa nữa Các chất bán dẫn p,n chỉ trở về trạng thái ban đầu khi ng ng dòng điện

A

K

G

p2

p1

b)

K

A

G

iGK

iAK

+

_

+

2 Đặc tính và thông số

Đặc tính có dạng nh hình bên

Thông số:

Có các thông số nh diod

đã nói ở trên

Các thông số riêng của tiristor

• dU/dt, di/dt - giới hạn tốc độ biến thiên điện áp và

dòng điện

U I

+ _

1

3

4

2 IG3 >IG2>IG1 > 0

UBO

UN

ITG

So sánh tiristor với các linh kiện bán dẫn

công suất khác

• Ưu điển chính của tiristor là có mật độ dòng

điện cao, tổn hao nhỏ

• Nh ợc điểm: tốc độ chuyển mạch chậm, tần

số làm việc thấp

3 KÕt cÊu

§Æc ®iÓm kÕt cÊu c¬ b¶n cña tiristor lµ dÉn nhiÖt ra ngoµi nhanh nhÊt

KÕt cÊu tiristor cã d¹ng nh h×nh T3

4 Mở tiristor

• Định nghĩa việc mở tiristor là chuyển nó từ trạng thái không dòng điện sang trạng thái có dòng điện

• Điều kiện có dòng điện chạy qua tiristor

• Muốn có dòng điện chạy qua tiristor phải đáp ứng hai điều kiện:

• Có điện áp UAK>0;

• Có dòng điện điều khiển iGK0

• Trong mạch điện một chiều, tiristor đ ợc mở dễ dàng, còn trong mạch xoay chiều việc mở tiristor phức tạp hơn do

điện áp và dòng điện thừơng xuyên đổi chiều

• Một số sơ đồ mở tiristor trong mạch xoay chiều

MĐK

Mở tiristor

bằng điện áp

anod

Mở tiristor bằng nguồn phụ

Điều khiển bằng mạch ĐK

Up

5 Khoá tiristor

thái có dòng điện về trạng thái không dòng điện (hay pn trở về trạng thái ban đầu)

• Điều kiện để khoá tiristor là phải đ a dòng điện

chạy qua nó về 0

• Có thể hiểu về điều kiện này là đặt một điện áp ng

ợc trực tiếp trên hai đầu UAK<0, tiristor đ ợc khoá

• Việc đặt điện áp ng ợc nh thế không phải khi nào cũng thuận tiện, do đó có một số cách khoá nh

sau:

Một số sơ đồ khoá tiristor trong mạch một chiều

• Trong mạch điện xoay chiều tiristor tự khoá

do dòng điện tự động đổi chiều theo điện

áp, khi dòng điện bằng 0 tiristor tự khoá.

• Một số sơ đồ khoá tiristor trong mạch một

IN

Hở mạch

dòng điện

Ngắn mạch tiristor

Tạo dòng chạy ng ợc tiristor với IT +IN=0

• Một số sơ đồ mạch khoá tiristor bằng mạch

điện phụ

T1

C L

+

D0

T1 C

L

Zd

U1 Ud Id

D0

T1 C L

D0

Ud

Id

Zd

U1

+

-c.

a.

+

-h.

+ -g.

+

-i.

+

-T3

D0

T1

T2

C

L1 Zd

U1

Ud

Id

L2

+

-D2

W1

D0

C L1

Zd Ud

Id +

-W2

T3

D0

T1

T5

C

Zd

Id

L1

T4

T2

U1

T1 T2

C

L +

-C

L1

-D2

C

-+

-+

-L2

T1

T2

T3

D0

U1

Ud

Zd

Id

T2

T3

U1

T1

D0

Zd

Id

Ud U1

D2

T1

T2

T3

L1

Ud

Zd

T1

T2 C

L D1 U Zd

d

Id

T3

C L

ZdUd

Id

L2

D0

T4 T

5 C

U1

b.

+

-T1

T2

L2

T1

T3 T

2 Id

Zd

D0

Ud

D0

T2 C

Id

U1

D0

A

B

N

IT +

6 Ki m tra s b ểm tra sơ bộ ơ bộ ộ

B ớc 1: Ki m tra b ng ồng hồ vạn năng ểm tra bằng đồng hồ vạn năng ằng đồng hồ vạn năng đồng hồ vạn năng

• Để thang điện trở đo lớn nhất:

  A với  K (đổi đầu que đo) có điện trở  

  A với G (đổi đầu que đo) có điện trở  

  K với G (đổi đầu que đo) có điện trở (5 - 20) 

• Đ ợc nh thế này có thể mắc tiristor vào mạch

B ớc 2 Kiểm tra điều khiển

• Dùng các mạch a, b ở mục 4 để kiểm tra tiristor

Ví dụ mạch kiểm tra

• Tiristor đ ợc mắc vào l ới điện xoay chiều nh các hình vẽ

d ới

• Điều kiện đ ợc phép mắc tiristor vào mạch: UN>2 U~

• Khi khoá K hở tiristor khoá đèn không sáng

• Khi khoá K đóng tiristor dẫn đèn sáng 1/4 công suất

2

U~

K

Up

7 Diod Shockley (cùng họ đặc tính còn có SUS -

SiliconUnilateral Switch)

• Diod Shockley có cấu tạo bốn chất bán dẫn nh

tiristor nh ng không có cổng điều khiển

• Ng ời ta chế tạo linh kiện này có đỉnh đặc tính phi tuyến ở góc phần t thứ nhất nhỏ Linh kiện này

giống diod ổn áp là chúng cho dòng điện chạy qua khi điện áp v ợt một ng ỡng nào đó Khi có dòng

điện chạy qua rồi, diod shockley có sụt áp bằng 0

A

K

1 p2 n

2

U I

UBO

UN

-+

-+