Silikon kontrollü doğrultucu - Silicon controlled rectifier

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Silikon kontrollü doğrultucu
SCR de potencia.jpg
Silikon kontrollü doğrultucu
Tür Pasif
Çalışma prensibi Ian M. Mackintosh ( Bell Laboratuvarları )
İcat edildi Gordon Hall ve Frank W. "Bill" Gutzwiller
İlk üretim General Electric , 1957
PIN konfigürasyonu Anot , geçit ve katot
Elektronik sembol
Tristör devresi sembolü.svg
SCR 4 katmanlı (pnpn) diyagramı

Bir silikon kontrollü redresör veya yarı iletken kontrollü redresör , bir dört katmanlı bir katı hal akımı -controlling cihazı. Dört katmanlı p-n-p-n değiştirme ilkesi, 1956'da Bell Laboratuvarlarından Moll, Tanenbaum, Goldey ve Holonyak tarafından geliştirilmiştir . Silikon kontrollü anahtarlamanın pratik gösterimi ve deneysel sonuçlarla uyumlu bir cihazın ayrıntılı teorik davranışı Ocak 1958'de Bell Laboratories'den Dr. Ian M. Mackintosh tarafından sunulmuştur. "Silikon kontrollü redresör" adı, General Electric'in bir tür tristör için ticari adıdır . SCR, Gordon Hall liderliğindeki bir güç mühendisleri ekibi tarafından geliştirildi ve 1957'de Frank W. "Bill" Gutzwiller tarafından ticarileştirildi.

Bazı kaynaklar, silikon kontrollü redresörleri ve tristörleri eşanlamlı olarak tanımlar, diğer kaynaklar silikon kontrollü redresörleri , tristör setinin uygun bir alt kümesi olarak tanımlar ; bunlar, en az dört katmanlı n ve p tipi malzeme içeren cihazlar . Bill Gutzwiller'e göre, "SCR" ve "kontrollü doğrultucu" terimleri daha önceydi ve "tristör" daha sonra, cihazın kullanımı uluslararası alanda yaygınlaştığı için uygulandı.

SCR'ler, çift yönlü olan (yani yük taşıyıcıları her iki yönde de akabilir ) TRIAC'lerin aksine tek yönlü cihazlardır (yani akımı yalnızca bir yönde iletebilirler ). SCR'ler normalde yalnızca, TRIAC'lerin aksine, geçit elektroduna uygulanan pozitif veya negatif akımla normal olarak tetiklenebilen pozitif bir akımın geçide girmesiyle tetiklenebilir.

Operasyon modları

Silikon kontrollü bir doğrultucunun karakteristik eğrisi

Bir SCR'ye verilen önyargıya bağlı olarak üç çalışma modu vardır:

  1. İleri engelleme modu (kapalı durum)
  2. İleri iletim modu (açık durumda)
  3. Ters engelleme modu (kapalı durum)

İleri engelleme modu

Bu çalışma modunda, anoda (+) pozitif bir voltaj verilirken, katoda (-) bir negatif voltaj verilir, bu da geçidi sıfır (0) potansiyelinde tutarak, yani bağlantısı kesilir. Bu durumda J1 ve J3 bağlantıları ileri eğilimliyken, J2 ters önyargılıdır ve anottan katoda sadece küçük bir kaçak akıma izin verir. Uygulanan voltaj için breakover değerine ulaştığında J2 , daha sonra J2 uğrar çığ arıza. Bu kırılma geriliminde J2 iletken olmaya başlar, ancak kırılma geriliminin altında J2 akıma çok yüksek direnç sunar ve SCR'nin kapalı durumda olduğu söylenir.

İleri iletim modu

Bir SCR, engelleme modundan iletim moduna iki şekilde getirilebilir: Ya anot ve katot arasındaki voltajı kırılma voltajının ötesinde artırarak ya da kapıya pozitif bir darbe uygulayarak. SCR iletmeye başladığında, onu AÇIK durumda tutmak için artık geçit voltajına gerek yoktur . Geçit voltajının kaldırılması sırasında SCR'yi AÇIK durumda tutmak için gereken minimum akıma , mandallama akımı denir.

Çevirmek için iki yol vardır kapalı :

  1. Akımı, tutma akımı adı verilen minimum değerin altına düşürün veya
  2. Kapı kapalıyken , anot ve katodu bağlantı boyunca bir düğme anahtarı veya transistör ile kısa devre yapın.

Ters engelleme modu

Anoda bir negatif voltaj ve katoda bir pozitif voltaj uygulandığında, SCR ters bloklama modundadır ve J1 ve J3'ü ters taraflı ve J2'yi ileri taraflı hale getirir. Cihaz, seri olarak bağlanmış iki ters taraflı diyot gibi davranır. Küçük bir kaçak akım akar. Bu, ters engelleme modudur. Ters gerilim artırılırsa, ters arıza gerilimi (V BR ) adı verilen kritik arıza seviyesinde, J1 ve J3'te bir çığ oluşur ve ters akım hızla artar. SCR'ler, uzun, düşük katkılı bir P1 bölgesine ihtiyaç duyulması nedeniyle ileri voltaj düşüşüne katkıda bulunan ters engelleme özelliğine sahiptir. Genellikle, ters engelleme voltajı derecesi ve ileri engelleme voltajı değeri aynıdır. Ters bloke edici bir SCR için tipik uygulama, akım kaynaklı invertörlerdedir.

Ters voltajı engelleyemeyen bir SCR , asimetrik SCR , kısaltılmış ASCR olarak bilinir . Tipik olarak onlarca voltluk bir ters arıza derecesine sahiptir. ASCR'ler, ters iletken bir diyotun paralel olarak uygulandığı (örneğin, voltaj kaynağı invertörlerinde) veya ters voltajın asla oluşmayacağı yerlerde (örneğin, anahtarlamalı güç kaynaklarında veya DC çekiş kıyıcılarda) kullanılır.

Asimetrik SCR'ler, aynı pakette ters iletken bir diyotla üretilebilir. Bunlar, ters iletken tristörler için RCT'ler olarak bilinir .

Tristör açma yöntemleri

  1. ileri voltaj tetiklemesi
  2. kapı tetikleme
  3. dv / dt tetikleme
  4. sıcaklık tetiklemesi
  5. ışık tetikleme

İleri voltaj tetiklemesi, anot – katot ileri voltajı kapı devresi açıkken artırıldığında meydana gelir. Bu, çığ kırılması olarak bilinir ve bu sırada J2 kavşağı bozulacaktır. Yeterli voltajlarda tristör, düşük voltaj düşüşü ve büyük ileri akım ile açık durumuna geçer. Bu durumda, J1 ve J3 zaten ileriye dönüktür .

Kapı tetiklemesinin gerçekleşmesi için, tristör, uygulanan voltajın kırılma voltajından daha az olduğu ileri bloke durumunda olmalıdır, aksi takdirde ileri voltaj tetiklemesi meydana gelebilir. Daha sonra, kapı ile katot arasına tek bir küçük pozitif voltaj darbesi uygulanabilir. Bu, tristörü açık durumuna çeviren tek bir geçit akım darbesi sağlar. Pratikte bu, bir tristörü tetiklemek için kullanılan en yaygın yöntemdir.

Sıcaklık arttıkça tükenme bölgesinin genişliği azaldığında sıcaklık tetiklemesi gerçekleşir. SCR, VPO'ya yakın olduğunda, sıcaklıktaki çok küçük bir artış J2 bağlantısının kaldırılmasına neden olarak cihazı tetikler.

Basit SCR Devresi

Dirençli yüke sahip basit bir SCR devresi

Dirençli bir yük ile bir SCR'ye bağlanan bir AC voltaj kaynağı kullanılarak basit bir SCR devresi gösterilebilir. SCR'nin kapısına uygulanan bir akım darbesi olmadan, SCR ileri engelleme durumunda bırakılır. Bu, SCR'nin iletim başlangıcını kontrol edilebilir hale getirir. Kapı akımı darbesinin doğal iletim anına (ωt = 0) göre uygulandığı an olan gecikme açısı α, iletimin başlangıcını kontrol eder. SCR davranışlarda sonra, SCR SCR'nizde akım kadar kapanmaz i s , negatif olur. i'nin s başka bir geçit akım darbesi uygulandığında ve SCR kez daha iletken başlayana kadar kalır sıfır.

Başvurular

SCR'ler esas olarak, muhtemelen yüksek voltajla birleştirilmiş yüksek güç kontrolünün istendiği cihazlarda kullanılır. Çalışmaları, onları lamba kısma , güç regülatörleri ve motor kontrolü gibi orta ila yüksek voltajlı AC güç kontrol uygulamalarında kullanıma uygun hale getirir .

SCR'ler ve benzeri cihazlar, yüksek voltajlı dc güç iletiminde yüksek güçlü AC'nin düzeltilmesi için kullanılır . Başta GTAW (gaz tungsten ark kaynağı) ve benzeri işlemler olmak üzere kaynak makinelerinin kontrolünde de kullanılırlar . Çeşitli cihazlarda anahtar olarak kullanılır. İlk Solid-State Pinball makineleri ışıkları, solenoidleri ve diğer fonksiyonları mekanik yerine dijital olarak kontrol etmek için bunlardan yararlandı, dolayısıyla Katı-durum adı.

SCS ile Karşılaştırma

Silikon kontrollü bir anahtar (SCS), neredeyse bir SCR ile aynı şekilde davranır; ancak birkaç fark vardır: Bir SCR'nin aksine, başka bir anot geçit ucuna pozitif voltaj / giriş akımı uygulandığında bir SCS kapanır. Bir SCR'den farklı olarak, aynı lead'e bir negatif voltaj / çıkış akımı uygulandığında bir SCS de iletime tetiklenebilir.

SCS'ler, iki farklı kontrol darbesiyle açılan / kapanan bir anahtara ihtiyaç duyan hemen hemen tüm devrelerde kullanışlıdır. Bu, güç anahtarlama devrelerini, mantık devrelerini, lamba sürücülerini, sayaçları vb. İçerir.

TRIAC'lara kıyasla

Bir TRIAC , her ikisi de elektrikle kontrol edilen anahtarlar olarak işlev görmesi bakımından bir SCR'ye benzer. Bir SCR'nin aksine, bir TRIAC akımı her iki yönde de geçirebilir. Bu nedenle TRIAC'lar özellikle AC uygulamaları için faydalıdır. TRIAC'ların üç ucu vardır: bir geçit ucu ve MT1 ve MT2 olarak adlandırılan iki iletken uç. Geçit kablosuna akım / gerilim uygulanmazsa, TRIAC kapanır. Öte yandan, tetikleme voltajı geçit kablosuna uygulanırsa, TRIAC açılır.

TRIAC'lar ışık kısma devreleri, faz kontrol devreleri, AC güç anahtarlama devreleri, AC motor kontrol devreleri vb. İçin uygundur.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Yarı İletken ÜZERİNDE (Kasım 2006). Tristör Teorisi ve Tasarım Esasları (PDF) (rev.1, HBD855 / D ed.). s. 240.
  • GK Mithal. Endüstriyel ve Güç Elektroniği .
  • KB Khanchandani. Güç Elektroniği .

Dış bağlantılar