Thyristor oder Siliziumgesteuerter Gleichrichter (SCR)
Silikongesteuerter Gleichrichter (SCR) ist eine unidirektionale Halbleitervorrichtung aus Silizium. Dieses Gerät ist das Festkörperäquivalent von Thyratron und wird daher auch als bezeichnet Thyristor oder Schilddrüsen-Transistor. Eigentlich, SCR(Silikongesteuerter Gleichrichter) ist ein Handelsname, den der General Electric Company dem Thyristor gegeben hat. Grundsätzlich gilt SCR ist eine Halbleitervorrichtung mit drei Anschlüssen und vier Schichten, die aus abwechselnden Schichten des Materials vom p-Typ und n-Typ besteht. Daher hat es drei pn-Übergänge J1, J2 und J3. Die folgende Abbildung zeigt eine SCR mit den Schichtenp-n-p-n. Das Gerät verfügt über die Anschlüsse Anode (A), Kathode (K) und Gate (G). Der Gate-Anschluss (G) ist an der p-Schicht näher am Kathodenanschluss (K) angebracht.
Das Symbol für SCR oder Thyristor ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Ein SCR kann wie zwei miteinander verbundene Transistoren betrachtet werden.
Man sieht, dass eine einzige SCR ist die Kombination eines pnp-Transistors (Q1) und ein NPN-Transistor (Q2). Hier der Emitter von Q1 fungiert als Anodenanschluss des SCR, während der Emitter von Q2 ist seine Kathode. Weiterhin ist die Basis von Q1 ist mit dem Kollektor von Q verbunden2 und der Sammler von Q1 ist mit der Basis von Q verbunden2. Der Gate-Anschluss des SCR ist mit der Basis von Q verbunden2, auch.
Die Funktionsweise von SCR kann durch Analyse des Verhaltens in den folgenden Modi verstanden werden:
Umkehrblockierungsmodus des SCR
In diesem Modus ist der SCR in umgekehrter Richtung vorgespanntVerbinden des Anodenanschlusses (A) mit dem negativen Ende und des Kathodenanschlusses (K) mit dem positiven Ende der Batterie. Dies führt zur umgekehrten Vorspannung der Verbindungen J1 und J3, was wiederum den Stromfluss durch die Vorrichtung verhindert, obwohl die Verbindungsstelle J2 bleibt in Vorwärtsrichtung.
Vorwärtsblockierungsmodus des SCR
Hier wird eine positive Vorspannung auf den SCR angewendetVerbinden des Anodenanschlusses (A) mit dem Plus- und Kathodenanschluss (K) mit dem Minuspol der Batterie (siehe Abbildung unten). Unter dieser Bedingung ist die Verbindung J1 und J3 während der Kreuzung J vorgespannt werden2 wird umgekehrt verzerrt.
Hier kann auch kein Strom durch den Thyristor fließen, außer dem winzigen Strom, der als Sättigungsstrom fließt, wie durch die blaue Kurve in der nachstehenden Kennlinie dargestellt.
Vorwärtsleitungsmodus des SCR
Der SCR kann entweder durchgeführt werden
(i) Durch Erhöhen der an der Anodenklemme (A) angelegten positiven Spannung über die Durchbruchspannung V hinausB oder
(ii) Durch Anlegen einer positiven Spannung am Gate-Anschluss (G) wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Im ersten Fall verursacht die Erhöhung der angelegten Vorspannung den anfangs in Sperrrichtung vorgespannten Übergang J2 an der Stelle, die der Durchbruchsüberbrückungsspannung V entspricht, zu durchbrechenB. Dies führt zu einem plötzlichen Anstieg des Stroms, der durch den SCR fließt, wie durch die rosa Kurve in der charakteristischen Kurve gezeigt, obwohl der Gate-Anschluss des SCR nicht vorgespannt bleibt.
SCR kann jedoch auch viel eingeschaltet werdenkleinerer Spannungspegel durch Nachweis einer kleinen positiven Spannung am Gate-Anschluss. Der Grund dafür kann besser verstanden werden, wenn man die Transistorersatzschaltung des SCR betrachtet, die in der folgenden Abbildung dargestellt ist.
Hier ist zu sehen, dass beim Anlegen einer positiven Spannung am Gateanschluss der Transistor Q2 schaltet ein und sein Kollektorstrom fließt in die Basis des Transistors Q1. Dies verursacht Q1 einschalten, was wiederum dazu führt, dass der Kollektorstrom in die Basis von Q fließt2. Dies führt dazu, dass jeder Transistor sehr schnell in Sättigung geht, und die Aktion kann nicht angehalten werden, selbst wenn die am Gate-Anschluss angelegte Vorspannung aufgehoben wird, vorausgesetzt, der Strom fließt durch SCR ist größer als der Latching-Strom. Hier wird der Verriegelungsstrom als der minimale Strom definiert, der erforderlich ist, um den SCR auch nach dem Entfernen des Gateimpulses im leitenden Zustand zu halten.
In einem solchen Zustand wird gesagt, dass der SCR zwischengespeichert wirdEs gibt keine Möglichkeit, den Strom durch das Gerät zu begrenzen, es sei denn, Sie verwenden eine externe Impedanz im Stromkreis. Dies erfordert, dass für verschiedene Techniken wie natürliche Kommutierung, erzwungene Kommutierung oder umgekehrtes Vorspannungs-Ausschalten und Gate-Ausschalten Rücksicht genommen wird, um einen leitenden SCR auszuschalten. Grundsätzlich zielen alle diese Techniken darauf ab, den Anodenstrom unter den Haltestrom zu reduzieren. Der Haltestrom wird als Mindeststrom definiert, um den SCR im leitenden Modus zu halten. Ähnlich wie bei den Ausschalttechniken gibt es auch verschiedene Einschalttechniken für den SCR, wie Triggerung durch DC-Gate-Signal, Triggerung durch AC-Gate-Signal und Triggerung durch ein gepulstes Torsignal, Vorwärtsspannungsauslösung, Gate-Auslösung, dv / dt-Auslösung. Temperaturauslösung und Lichtauslösung.
Es gibt viele Variationen von SCR-Geräten, nämlich., Umkehrleitender Thyristor (RCT), Gate-Ausschaltthyristor (GTO), Gate-unterstützter Abschaltthyristor (GATT), Asymmetrischer Thyristor, Statische Induktionstyristoren (SITH), MOS-gesteuerte Thyristoren (MCT), Lichtaktivierte Thyristoren (LASCR) usw. Normalerweise haben SCRs eine hohe Schaltgeschwindigkeit und können einen starken Stromfluss verarbeiten. Dies macht den Thyristor (SCR) ideal für viele Anwendungen wie
- Leistungsschaltkreise (für AC und DC)
- Nullspannungsschaltkreise
- Überspannungsschutzschaltungen
- Kontrollierte Gleichrichter
- Wechselrichter
- AC Power Control (einschließlich Beleuchtung, Motoren usw.)
- Impulsschaltungen
- Akku-Laderegler
- Verriegelungsrelais
- Computerlogische Schaltungen
- Fernschaltgeräte
- Phasenwinkel-getriggerte Controller
- Timing-Schaltungen
- IC-Schaltkreise
- Schweißgerätesteuerung
- Temperaturüberwachungssysteme