انواع تریستورها

طرز کار تریستور

مدار کموتاسیون

تریستور (SCR)چیست؟

انواع تریستورها در الکترونیک صنعتی:

یک یکسوساز کنترل شده با سیلیکون با جریان نامی‌ای حدود ۱۰۰ آمپر و ۱۲۰۰ ولت، سوارشده روی یک گرماگیر. دو سیم کوچک متصل به این وسیله سرهای تریگر گیت هستند.

تریستور یک نیمه‌رسانای قدرت است و به صورت یک قطعه چهار لایه‌ای P-N-P-N ساخته می‌شود. تریستورها ۳ پایانه آند، کاتد و گیت دارند.[۱] پایه آند با A، کاتد با K و گیت (دروازه) با G نمایش داده می‌شوند که از این میان آند و کاتد به مدار قدرت متصل می‌شوند و گیت جریان کمتری دارد. تریستورها در دو حالت پایدار روشن و خاموش مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند.[۲]

تریستورها مشابه رله عمل می‌کنند، همانگونه که در رله‌ها با اعمال ولتاژ به بوبین، کنتاکت باز رله بسته می‌شود، در تریستور نیز با اعمال ولتاژ به پایه‌های کاتد و گیت، جریان بین پایه‌های آند و کاتد برقرار می‌شود که به آن جریان آند می‌گویند. از تفاوت‌های تریستور و رله این است که رله یک کلید الکترومکانیکی است اما تریستور یک کلید الکترونیکی که صدا و جرقه تولید نمی‌کند.[۳] از طرف دیگر تریستور یک کلید یک جهته است و جریان در آن همیشه از آند به سمت کاتد برقرار می‌شود و اگر بخواهیم جریان دوطرفه داشته باشیم باید دو تریستور را به صورت برعکس با هم موازی کنیم. تفاوت دیگر تریستور و رله در این است که بر خلاف رله‌ها که با قطع ولتاژ بوبین رله خاموش می‌شود، تریستور با قطع ولتاژ گیتش خاموش نخواهد شد.[۴]

برای اینکه تریستور در وضعیت هدایت قرار بگیرد باید شرایط زیر برقرار باشد:[۵]

1. ولتاژ آند نسبت به کاتد مثبت باشد

2. گیت یک پالس مثبت دریافت کند (ولتاژ گیت بیشتر از ولتاژ کاتد شود)

3. برای روشن‌ماندن تریستور جریان آند باید به اندازه کافی زیاد باشد

مداری که پالس جریان گیت را تولید می‌کند مدار آتش می‌نامند.[۶] پس از روشن‌شدن تریستور ولتاژ آند کاتد بسیار ناچیز خواهد شد به طوری که در مقاصد عملی VAK≈0 در نظر می‌گیرند و می‌توان گفت که تریستور در هنگام هدایت تقریباً مانند یک اتصال‌کوتاه عمل می‌کند. تریستور بسیار سریع روشن می‌شود، به مدت‌زمان لازم برای روشن‌سازی تریستور زمان روشن‌سازی می‌گویند که با ton نمایش داده می‌شود و حدود ۱ تا ۳ میکروثانیه است. پهنای پالس اعمالی به جریان گیت که برای روشن‌شدن تریستور استفاده می‌شود حدود ۱۰ تا ۵۰ میکروثانیه است و دامنه‌ای حدود ۲۰ تا ۲۰۰ میلی‌آمپر دارد.[۷]

برای شکل موج‌های متناوب ورودی می‌توان محور افقی را برحسب درجه از صفر تا ۳۶۰ تقسیم‌بندی کرد (معادل صفر تا ۲ پی رادیان). اگر شرط مثبت‌بودن آند نسبت به کاتد برقرار باشد، می‌توان پالس اعمالی به گیت را به گونه‌ای تنظیم کرد که در لحظه‌ای بخصوص از شکل موج ورودی تریستور روشن شود که این لحظه معادل زاویه‌ای معین خواهد بود. به این زاویه، زاویه آتش تریستور می‌گویند.[۸] با تعیین زاویه آتش مناسب می‌توان مقدار مؤثر ولتاژ خروجی را تغییر داد که از آن در مدارهای کنترل دور موتورهای جریان مستقیم، یکسوکننده‌های کنترل‌شده و راه‌اندازهای نرم استفاده می‌شود.[۹]

اگر به صورت ناگهانی ولتاژ مستقیم زیادی به تریستور اعمال شود، حتی بدون وجود جریان گیت، تریستور ممکن است روشن شود، این پدیده را روشن‌سازی dv/dt می‌نامند که ممکن است در عملکرد مدارها مشکل ایجاد کند. برای جلوگیری از این اتفاق از یک مدار حفاظتی RC (اسنوبر مقاومتی-خازنی) به همراه تریستور استفاده می‌شود.[۱۰]