Thiristor (SCR) linh kiện điện tử cơ bản

1.2 Tiristor (SCR) Nguyªn lí cấu tạo Đặc tính, thông số Kết cấu Mở tiristor Khóa tiristor Kiểm tra Nguyên lí cấu tạo CÊu t¹o p - n cđa tiristor A J2 J1 J3 p n p n 1 2 K Cấu tạo từ bốn chất bán dẫn đặt liên tiếp Nếu đặt điện áp vào tiếp giáp có tiếp giáp ngợc UAK>0 có J2 ngợc UAK0, có dòng điện iAG cặp bán dẫn p1, n1 thành dây dẫn, A coi nh đợc đặt trực tiếp vào p2, xuất dòng iAK Khi có dòng iAK, dòng điều khiển không ý nghĩa Các chất bán dẫn p,n trở trạng thái ban đầu ngng dòng điện + A Nguyên lí làm việc loại điều khiển từ Katod i J1 p1 n1 a) n1 J2 J3 AK p2 n2 K _ G iGK A T1 p1 + Đa thêm cùc G (gate) vµo p2 n2 K T2 p2 b) G c) Khi có điện trờng UAK>0, có dòng điện iGK cặp bán dẫn p2, n2 thành dây dẫn, K coi nh đợc đặt trực tiếp vào n1, xuất dòng iAK Khi có dòng iAK, dòng điều khiển không ý nghĩa Các chất bán dẫn p,n trở trạng thái ban đầu ngng dòng điện Đặc tính thông số I _ + Đặc tính có dạng nh hình bên Thông số: IG3>IG2>IG1 > Có thông sè nh diod ITG UN U ®· nãi UAK UBO Các thông số riêng tiristor _ + ITG dòng điện tự giữ; • tm, tk – thêi gian më, khãa tiristor, tCM = tm + tK Uđk, iđk - điện áp dòng điện điều khiển dU/dt, di/dt - giới hạn tốc độ biến thiên điện áp dòng điện So sánh tiristor với linh kiện bán dẫn công suất khác Ưu điển tiristor có mật độ dòng điện cao, tổn hao nhỏ Nhợc điểm: tốc độ chuyển mạch chậm, tần số làm việc thấp Kết cấu Đặc điểm kết cấu cđa tiristor lµ dÉn nhiƯt ngoµi nhanh nhÊt KÕt cấu tiristor có dạng nh hình T3 Mở tiristor Định nghĩa việc mở tiristor chuyển 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 Trong mạch điện chiều, tiristor đợc mở dễ dàng, mạch xoay chiều việc mở tiristor phức tạp điện áp dòng điện thừơng xuyên đổi chiều Một số sơ đồ mở tiristor mạch xoay chiều K U1 U,i U1 Up b) a) U1 M§K U,i U,i t Mở tiristor điện áp anod K t Më tiristor b»ng ngn phơ c) t §iỊu khiĨn b»ng mạch ĐK Khoá tiristor Định nghĩa việc khoá tiristor chuyển từ trạng thái có dòng điện trạng thái không dòng điện (hay pn trở trạng thái ban đầu) Điều kiện để khoá tiristor phải đa dòng điện chạy qua Có thể hiểu điều kiện đặt điện áp ngợc trực tiếp hai đầu UAK2 U~ Khi khoá K hở tiristor khoá đèn không sáng Khi khoá K đóng tiristor dẫn đèn sáng 1/4 công suất K K U~ U~ Đ Đ Up Diod Shockley (cùng họ đặc tính cã SUS - SiliconUnilateral Switch) • Diod Shockley cã cÊu tạo bốn chất bán dẫn nh tiristor nhng cổng điều khiển Ngời ta chế tạo linh kiện có đỉnh đặc tính phi tuyến góc phần t thø nhÊt nhá Linh kiƯn nµy gièng diod ỉn áp chúng cho dòng điện chạy qua I J J ngỡng Jáp vợt + có điện Khi A K p điện p dòng chạy qua råi, diod shockley n n cã sơt ¸p b»ng U U 1 2 N + - UBO ... 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... Uđk, iđk - điện áp dòng điện điều khiển dU/dt, di/dt - giới hạn tốc độ biến thiên điện áp dòng điện So sánh tiristor với linh kiện bán dẫn công suất khác Ưu điển tiristor có mật độ dòng điện cao,... Ngời ta chế tạo linh kiện có đỉnh đặc tính phi tuyÕn ë gãc phÇn t thø nhÊt nhá Linh kiện giống diod ổn áp chúng cho dòng điện chạy qua I J J ngỡng Jáp vợt + có điện Khi A K p điện p dòng chạy