Ein thyristor ist ein Halbleiterhalbleiter-Gerät mit vier Schichten, N- und P-Typ-Material abwechseln zu lassen. Sie handeln als bistable Schalter, führend, wenn ihr Tor einen aktuellen Abzug erhält, und setzen Sie fort zu führen, während sie vorwärts beeinflusst werden (d. h. während die Stromspannung über das Gerät nicht umgekehrt wird).

Einige Quellen definieren kontrollierte Berichtiger von Silikon und thyristors als synonymisch.

Andere Quellen definieren thyristors als ein größerer Satz von Geräten mit mindestens vier Schichten, N- und P-Typ-Material abwechseln zu lassen, einschließlich:

• Verteilter Puffer - Tor-Umdrehung - von Thyristor (DB-GTO)
• Tor-Umdrehung - von thyristor (GTO)
• Einheitliches Tor commutated thyristor (IGCT)
• MOS Zusammensetzung statische Induktion thyristor/CSMT
• MOS Controlled Thyristor (MCT)
• Rückseite, die thyristor führt
• Silikon hat Berichtiger kontrolliert (SCR)
• Statische Induktion thyristor (SITh)
• Triode AC Schalter (TRIAC)

Einführung

Der thyristor ist ein vier-layered, drei Endhalbleiten-Gerät mit jeder Schicht, die aus abwechselnd N-leitendem oder P-Typ-Material, zum Beispiel P N P N besteht. Die Hauptstromanschlüsse, etikettierte Anode und Kathode, sind über die vollen vier Schichten, und das Kontrollterminal, genannt das Tor, wird dem P-Typ-Material in der Nähe von der Kathode beigefügt. (Eine Variante hat einen SCS genannt — Kontrollierter Silikonschalter — bringt alle vier Schichten zu Terminals heraus.) Die Operation eines thyristor kann in Bezug auf ein Paar dicht verbundener bipolar Verbindungspunkt-Transistoren, eingeordnet verstanden werden, um die sich selbsteinklinkende Handlung zu verursachen:

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Thyristors haben drei Staaten:

1. Blockierende Rückweise — Stromspannung wird in der Richtung angewandt, die durch eine Diode blockiert würde
2. Schicken Sie blockierende Weise nach — Stromspannung wird in der Richtung angewandt, die eine Diode veranlassen würde zu führen, aber der thyristor ist in die Leitung noch nicht ausgelöst worden
3. Schicken Sie Leiten-Weise nach — Der thyristor ist in die Leitung ausgelöst worden und wird führen müssen, bis der Vorwärtsstrom unter einem Schwellenwert fällt, der als der "haltende Strom" bekannt

ist

Funktion des Tor-Terminals

Der thyristor hat drei p-n Verbindungspunkte (serienmäßig hat J, J, J von der Anode genannt).

Wenn die Anode an einem positiven Potenzial V in Bezug auf die Kathode ohne am Tor angewandte Stromspannung ist, werden Verbindungspunkte J und J vorwärts beeinflusst, während Verbindungspunkt J beeinflusst Rück-ist. Da J beeinflusst Rück-ist, findet keine Leitung (Vom Staat) statt. Jetzt, wenn V außer der Durchbruchsstromspannung V der thyristor vergrößert wird, findet die Lawine-Depression von J statt, und der thyristor fängt an (Auf dem Staat) zu führen.

Wenn ein positives Potenzial V am Tor-Terminal in Bezug auf die Kathode angewandt wird, kommt die Depression des Verbindungspunkts J an einem niedrigeren Wert von V vor. Durch das Auswählen eines passenden Werts von V kann der thyristor in auf dem Staat plötzlich geschaltet werden.

Sobald Lawine-Depression vorgekommen ist, setzt der thyristor fort, ohne Rücksicht auf die Tor-Stromspannung zu führen, bis zu: (a) das Potenzial V wird entfernt oder (b) der Strom durch das Gerät (anodecathode) ist weniger als der haltende vom Hersteller angegebene Strom. Folglich V kann ein Stromspannungspuls wie die Stromspannungsproduktion von einem UJT Entspannungsoszillator sein.

Diese Tor-Pulse werden in Bezug auf die Tor-Abzug-Stromspannung (V) charakterisiert, und Tor lösen Strom (I) aus. Tor-Abzug-Strom ändert sich umgekehrt mit der Tor-Pulsbreite auf solche Art und Weise, dass es offensichtlich ist, dass es eine minimale Tor-Anklage gibt, die erforderlich ist, den thyristor auszulösen.

Schaltung von Eigenschaften

In einem herkömmlichen thyristor, sobald es durch das Tor-Terminal eingeschaltet worden ist, bleibt das Gerät zugeklinkt im Durchlasszustand (d. h. braucht keine dauernde Versorgung des Tor-Stroms, um zu führen), den Anode-Strom zur Verfügung zu stellen, hat den sich einklinkenden Strom (I) überschritten. So lange die Anode positiv beeinflusst bleibt, kann sie nicht ausgeschaltet werden, bis der Anode-Strom unter dem haltenden Strom (I) fällt.

Ein thyristor kann ausgeschaltet werden, wenn der Außenstromkreis die Anode veranlasst, negativ beeinflusst zu werden. In einigen Anwendungen wird das durch die Schaltung eines zweiten thyristor getan, um einen Kondensator in die Kathode des ersten thyristor zu entladen. Diese Methode wird erzwungene Umwandlung genannt.

Nachdem ein thyristor durch die erzwungene Umwandlung ausgeschaltet worden ist, muss eine Verzögerung der endlichen Zeit vergangen haben, bevor die Anode wieder positiv beeinflusst werden und den thyristor im außerstaatlichen behalten kann. Diese minimale Verzögerung wird genannt der Stromkreis drehen commutated Zeit (t) ab. Der Versuch, die Anode innerhalb dieser Zeit positiv zu beeinflussen, veranlasst den thyristor, von den restlichen Anklage-Transportunternehmen selbstausgelöst zu werden (Löcher und Elektronen), die sich noch nicht wiederverbunden haben.

Für Anwendungen mit Frequenzen höher als die AC Innenhauptversorgung (z.B 50 Hz oder 60 Hz), thyristors mit niedrigeren Werten von t sind erforderlich. Solche schnellen thyristors werden durch das Verbreiten in die schweren Silikonmetallionen solch so Gold- oder Platin gemacht, die handeln wie Anklage-Kombinationszentren. Wechselweise kann schneller thyristors durch das Neutronausstrahlen des Silikons gemacht werden.

Geschichte

Silicon Controlled Rectifier (SCR) oder Thyristor, der von William Shockley 1950 vorgeschlagen ist und von Moll verfochten ist, und wurden andere an Glockenlaboratorien 1956 von Macht-Ingenieuren an General Electric (G.E) entwickelt. geführt von Gordon Hall und kommerzialisiert durch G.E.'s Frank W. "Bill" Gutzwiller.

Anwendungen

Thyristors werden hauptsächlich verwendet, wo hohe Ströme und Stromspannungen beteiligt werden, und häufig verwendet werden, um Wechselströme zu kontrollieren, wo die Änderung der Widersprüchlichkeit des Stroms das Gerät veranlasst, automatisch auszuschalten; gekennzeichnet als Böse Nulloperation. Wie man sagen kann, funktioniert das Gerät gleichzeitig als, sobald das Gerät offen ist, führt es Strom in der Phase mit der Stromspannung, die über seine Kathode auf den Anode-Verbindungspunkt ohne weitere Tor-Modulation angewandt ist, die erforderliche zu wiederholen; das Gerät wird völlig darauf beeinflusst. Das soll mit der symmetrischen Operation nicht verwirrt sein, weil die Produktion Einrichtungs-ist, nur von der Kathode bis Anode fließend, und so in der Natur asymmetrisch ist.

Thyristors kann als die Kontrollelemente für den Phase-Winkel ausgelöste Kontrolleure verwendet werden, auch bekannt als Phase hat Kontrolleure entlassen.

Sie können auch im Macht-Bedarf für Digitalstromkreise gefunden werden, wo sie als eine Art "selbsttätiger Unterbrecher" oder "Brecheisen" verwendet werden, um einen Misserfolg in der Macht-Versorgung davon zu verhindern, abwärts gelegene Bestandteile zu beschädigen. Ein thyristor wird in Verbindung mit einer Diode von Zener verwendet, die seinem Tor beigefügt ist, und wenn sich die Produktionsstromspannung der Versorgung über der Stromspannung von Zener erhebt, wird der thyristor führen, dann die Macht-Versorgungsproduktion kurzschließen, um sich (und im allgemeinen Schlag stromaufwärts Sicherung) zu gründen.

Die erste in großem Umfang Anwendung von thyristors, mit dem verbundenen Auslösen diac, in Verbrauchsgütern hat sich auf den stabilisierten Macht-Bedarf innerhalb von Farbenfernsehempfängern am Anfang der 1970er Jahre bezogen. Die stabilisierte Hochspannungsgleichstrom-Versorgung für den Empfänger wurde durch das Bewegen des Schaltpunkts des thyristor Geräts auf und ab im fallenden Hang der positiven gehenden Hälfte des AC-Versorgungseingangs erhalten (wenn der steigende Hang verwendet würde, würde sich die Produktionsstromspannung immer zur Maximaleingangsstromspannung erheben, als das Gerät ausgelöst wurde und vereiteln Sie so das Ziel der Regulierung). Der genaue Schaltpunkt wurde durch die Last auf der Produktionsgleichstrom-Versorgung ebenso Schwankungen auf dem Eingang AC Versorgung bestimmt.

Thyristors sind seit Jahrzehnten als sich entzündende Abblendschalter im Fernsehen, den Filmen und dem Theater verwendet worden, wo sie untergeordnete Technologien wie Autotransformatoren und Rheostate ersetzt haben. Sie sind auch in der Fotografie als ein kritischer Teil von Blitzen (Röhrenblitze) verwendet worden.

Stromkreise von Snubber

Thyristors kann durch eine hohe Rate des Anstiegs der Außerzustandstromspannung ausgelöst werden. Das wird durch das Anschließen eines Widerstand-Kondensators (RC) snubber Stromkreis zwischen den Anode- und Kathode-Terminals verhindert, um den dV/dt (d. h., Rate der Änderung der Stromspannung gegen die Zeit) zu beschränken.

HVDC Elektrizitätsübertragung

Da moderner thyristors Macht auf der Skala von Megawatt schalten kann, thyristor Klappen sind das Herz der Konvertierung der Hochspannung direkten Stroms (HVDC) entweder zu oder vom Wechselstrom geworden. Im Bereich davon und anderen sehr hohen Macht-Anwendungen, sowohl hat elektronisch umgeschaltet (ETT) als auch Licht hat umgeschaltet (LTT) sind thyristors noch die primäre Wahl. Die Klappen werden in Stapeln eingeordnet, die gewöhnlich von der Decke eines Übertragungsgebäudes aufgehoben sind, genannt einen Klappe-Saal. Thyristors werden in einen Stromkreis der Graetz Bridge eingeordnet, und Obertöne zu reduzieren, werden der Reihe nach verbunden, um einen 12 Pulskonverter zu bilden. Jeder thyristor wird mit deionized Wasser abgekühlt, und die komplette Einordnung wird eines von vielfachen identischen Modulen, die eine Schicht in einem Mehrschicht-Klappe-Stapel genannt eine vierfache Klappe bilden. Drei solche Stapel werden normalerweise von der Decke des Klappe-Gebäudes einer langen Entfernungsübertragungsmöglichkeit gehängt.

Vergleiche zu anderen Geräten

Der funktionelle Nachteil eines thyristor besteht darin, dass, wie eine Diode, er nur in einer Richtung führt. Ein ähnliches sich selbsteinklinkendes 5-Schichten-Gerät, genannt einen TRIAC, ist in beiden Richtungen arbeitsfähig. Diese zusätzliche Fähigkeit kann aber auch ein Fehlbetrag werden. Weil der TRIAC in beiden Richtungen führen kann, können reaktive Lasten ihn veranlassen zu scheitern, während der Nullspannungsmomente des ac Macht-Zyklus abzubiegen. Wegen dessen verlangt der Gebrauch von TRIACs mit (zum Beispiel) schwer induktiven Motorlasten gewöhnlich, dass der Gebrauch eines "snubber" Stromkreises um den TRIAC versichert, dass es mit jedem Halbzyklus der Hauptmacht abbiegen wird. Umgekehrter paralleler SCRs kann auch im Platz des triac verwendet werden; weil jeder SCR im Paar einen kompletten Halbzyklus der darauf angewandten Rückwidersprüchlichkeit hat, werden die SCRs, verschieden von TRIACs, gewiss abbiegen. Der "Preis", der für diese Einordnung jedoch zu bezahlen ist, ist die zusätzliche Kompliziertheit von zwei getrennten, aber im Wesentlichen identischen gating Stromkreisen.

Etymologie

Ein früheres Benzin hat sich gefüllt Tube-Gerät hat gerufen Thyratron hat eine ähnliche elektronische umschaltende Fähigkeit zur Verfügung gestellt, wo eine kleine Kontrollstromspannung einen großen Strom schalten konnte. Es ist von einer Kombination von "thyratron" und "Transistor", dass der Begriff "thyristor" abgeleitet wird.

Obwohl thyristors in der Megawatt-Skala-Korrektur von AC zum Gleichstrom schwer verwendet werden, in der niedrigen und mittleren Macht (von wenigen Zehnen von Watt zu wenigen Zehnen von Kilowatt) sind sie fast durch andere Geräte mit höheren umschaltenden Eigenschaften wie MOSFETs oder IGBTs ersetzt worden. Ein mit SCRs vereinigtes Hauptproblem besteht darin, dass sie nicht völlig kontrollierbare Schalter sind. Die GTO (Tor-Umdrehung - von Thyristor) und IGCT sind zwei zusammenhängende Geräte, die dieses Problem richten. In Hochfrequenzanwendungen sind thyristors arme Kandidaten wegen großer umschaltender Zeiten, aus der bipolar Leitung entstehend. MOSFETs haben andererseits viel schnellere umschaltende Fähigkeit wegen ihrer einpoligen Leitung (nur Majoritätstransportunternehmen tragen den Strom).

Misserfolg-Weisen

Sowie die üblichen Misserfolg-Weisen wegen der außerordentlichen Stromspannung, Strom oder Macht-Einschaltquoten, thyristors haben ihre eigenen besonderen Weisen des Misserfolgs, einschließlich:

• Machen Sie di/dt an - in dem die Rate des Anstiegs des Durchlasszustand-Stroms nachdem das Auslösen höher ist, als es durch die sich ausbreitende Geschwindigkeit des aktiven Leitungsgebiets (SCRs & triacs) unterstützt werden kann.
• Erzwungene Umwandlung - in dem der vergängliche Maximalrückwiederherstellungsstrom solch einen Hochspannungsfall im Subkathode-Gebiet verursacht, dass es die Rückdurchbruchsstromspannung des Tor-Kathode-Diode-Verbindungspunkts (SCRs nur) überschreitet.
• Schalten Sie dv/dt ein - der thyristor kann ohne Abzug vom Tor unecht angezündet werden, wenn die Rate des Anstiegs der Stromspannungsanode zur Kathode zu groß ist.

Silikonkarbid thyristors

In den letzten Jahren haben einige Hersteller thyristors das Verwenden des Silikonkarbids (SIC) als das Halbleiter-Material entwickelt. Diese haben Anwendungen in hohen Temperaturumgebungen, zum Funktionieren bei Temperaturen bis zu 350 °C fähig seiend.

Typen von thyristor

• AGT - Anode-Tor Thyristor - Ein thyristor mit dem Tor auf der n-leitenden Schicht in der Nähe von der Anode
• ASCR - asymmetrischer SCR
• BCT - Bidirektionale Kontrolle Thyristor - Ein bidirektionales umschaltendes Gerät, das zwei thyristor Strukturen mit dem getrennten Tor enthält, setzt sich mit in Verbindung
• BOD - Breakover Diode - Ein gateless thyristor ausgelöst durch den Lawine-Strom
• DIAC - Bidirektionales Abzug-Gerät
• Dynistor - umschaltendes Einrichtungsgerät
• Diode von Shockley - Einrichtungsabzug und umschaltendes Gerät
• SIDAC - Bidirektionales umschaltendes Gerät
• Trisil, SIDACtor - Bidirektionale Schutzgeräte
• GTO - Tor-Umdrehung - Von thyristor
• IGCT - einheitliches Tor Commutated Thyristor
• DB-GTO - Verteilte Puffertor-Umdrehung - Von thyristor
• Magister-artium-GTO - Modifizierte Anode-Tor-Umdrehung - Von thyristor
• LASCR - Leichter Aktivierter SCR oder LTT - hat Licht thyristor ausgelöst
• MÄDEL - leichter aktivierter Halbleiten-Schalter
• MCT - MOSFET Kontrollierter Thyristor - enthält Es zwei zusätzliche FET Strukturen für Ein/Aus-die Kontrolle.
• BRT - Grundwiderstand kontrollierter Thyristor
• RCT - Rückseite, die Thyristor führt
• GESTELLT oder PUJT - Programmierbarer Unijunction Transistor - Ein thyristor mit dem Tor auf der n-leitenden Schicht in der Nähe von der Anode, die als ein funktioneller Ersatz für den unijunction Transistor verwendet ist
• SCS - Kontrollierter Silikonschalter oder Thyristor Vierpolröhre - Ein thyristor sowohl mit Kathode-als auch mit Anode-Toren
• SCR - kontrollierter Silikonberichtiger
• SITh - Statische Induktion Thyristor, oder FCTh - Kontrollierter Feldthyristor - eine Tor-Struktur enthaltend, die Anode-Strom-Fluss schließen kann.
• TRIAC - die Triode für den Wechselstrom - Ein bidirektionales umschaltendes Gerät, das zwei thyristor Strukturen mit dem allgemeinen Tor enthält, setzt sich mit in Verbindung

Rückseite, die thyristor führt

Rückseite, die thyristor führt (RCT) hat eine einheitliche Rückdiode, so ist zum Rückblockieren nicht fähig. Diese Geräte sind vorteilhaft, wo eine Rück- oder Freilaufdiode verwendet werden muss. Weil der SCR und die Diode nie zur gleichen Zeit führen, erzeugen sie Hitze gleichzeitig nicht und können leicht integriert und zusammen abgekühlt werden. Rückseite, die thyristors führt, wird häufig in Frequenzwechslern und inverters verwendet.

Siehe auch

• Latchup
• Quadrac
• Die Thyristor Drive
• Turm von Thyristor

Weiterführende Literatur

• General Electric Corporation, SCR Manuelle, 6. Ausgabe, Prentice-Saal, 1979.
• Dr Ulrich Nicolai, Dr Tobias Reimann, Prof. Jürgen Petzoldt, Josef Lutz: Anwendungshandbuch IGBT und MOSFET Macht-Module, 1. Ausgabe, die INSEL VERLAG, 1998, internationale Standardbuchnummer 3-932633-24-5 PDF-Version

Außenverbindungen

• Die frühe Geschichte des kontrollierten Silikonberichtigers — durch Frank William Gutzwiller (G.E.)
• THYRISTORS — von allen über Stromkreise
• Universaler thyristor das Fahren des Stromkreises
• Thyristor Mittel (einfachere Erklärung)
• Thyristors von STMicroelectronics