Was ist Thyristor und wie funktioniert es?

Im Allgemeinen sind Thyristoren auch Schaltvorrichtungen ähnlich den Transistoren. Wie wir bereits besprochen haben, sind Transistoren die winzige elektronische Komponente, die die Welt verändert hat. Heute finden wir sie in jedem elektronischen Gerät wie Fernsehern, Handys, Laptops, Taschenrechnern, Kopfhörern usw. Sie sind anpassungsfähig und vielseitig, aber das bedeutet nicht, dass dies der Fall ist Sie können in jeder Anwendung verwendet werden, wir können sie als Verstärkungs- und Schaltgerät verwenden, aber sie können keinen höheren Strom verarbeiten, auch ein Transistor benötigt einen kontinuierlichen Schaltstrom. Für all diese Probleme und um diese Probleme zu überwinden, verwenden wir Thyristoren.

Im Allgemeinen werden SCR und Thyristor austauschbar verwendet, aber SCR ist eine Art Thyristor. Thyristor enthält viele Arten von Schaltern, einige davon sind SCR (Silicon Controlled Rectifier), GTO (Gate Turn OFF) und IGBT (Insulated Gate Controlled Bipolar Transistor) usw. Aber SCR ist das am weitesten verbreitete Gerät, daher wird das Wort Thyristor auch für SCR. SCR ist einfach eine Art Thyristor .

SCR oder Thyristor ist eine vierschichtige Halbleiterschaltvorrichtung mit drei Übergängen. Es hat drei Anodenanode, Kathode und Gate. Der Thyristor ist auch ein unidirektionales Gerät wie eine Diode, dh er fließt nur in eine Richtung. Es besteht aus drei PN-Übergängen in Reihe, da es aus vier Schichten besteht. Gate-Anschluss zum Auslösen des SCR durch Anlegen einer kleinen Spannung an diesen Anschluss, den wir auch als Gate-Trigger-Methode zum Einschalten des SCR bezeichnet haben.

Wie unterscheidet sich Thyristor von MOSFET?

Thyristor und MOSFET sind beide elektrische Schalter und werden am häufigsten verwendet. Der grundlegende Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass MOSFET-Schalter spannungsgesteuerte Geräte sind und nur Gleichstrom schalten können, während Thyristor-Schalter stromgesteuerte Geräte sind und sowohl Gleich- als auch Wechselstrom schalten können.

Es gibt einige weitere Unterschiede zwischen Thyristor und MOSFET, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind:

Eigentum	Thyristor	MOSFET
Thermisch weglaufen	Ja	Nein
Temperaturempfindlichkeit	weniger	hoch
Art	Hochspannungs-Hochstromgerät	Hochspannungs-Mittelstromgerät
Ausschalten	Ein separater Schaltkreis ist erforderlich	Nicht benötigt
Einschalten	Einzelpuls erforderlich	Es ist keine kontinuierliche Versorgung erforderlich, außer beim Ein- und Ausschalten
Schaltgeschwindigkeit	niedrig	hoch
Widerstandseingangsimpedanz	niedrig	hoch
Steuern	Stromgesteuertes Gerät	Spannungsgesteuertes Gerät

Wie unterscheidet sich Thyristor von Transistor?

Thyristor und Transistor sind beide elektrische Schalter, aber die Belastbarkeit von Thyristoren ist weitaus besser als die von Transistoren. Aufgrund der hohen Nennleistung des Thyristors in Kilowatt und der Leistung des Transistors in Watt. Ein Thyristor wird in der Analyse als geschlossenes Transistorpaar betrachtet. Der Hauptunterschied zwischen dem Transistor und dem Thyristor besteht darin, dass der Transistor eine kontinuierliche Schaltversorgung benötigt, um eingeschaltet zu bleiben. Im Falle eines Thyristors müssen wir ihn jedoch nur einmal auslösen und er bleibt eingeschaltet. Für Anwendungen wie Alarmschaltungen, die einmal ausgelöst werden müssen und für immer eingeschaltet bleiben, kann kein Transistor verwendet werden. Um diese Probleme zu überwinden, verwenden wir Thyristor.

Es gibt einige weitere Unterschiede zwischen Thyristor und Transistor, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind:

Eigentum	Thyristor	Transistor
Schicht	Vier Schichten	Drei Schichten
Terminals	Anode, Kathode und Tor	Emitter, Sammler und Basis
Betrieb über Spannung und Strom	Höher	Niedriger als Thyristor
Einschalten	Benötigte nur einen Gate-Impuls zum Einschalten	Erforderliche kontinuierliche Versorgung mit Steuerstrom
Interner Stromausfall	Niedriger als der Transistor	höher

VI Eigenschaften von Thyristor oder SCR

Die Grundschaltung zum Erhalten der Thyristor-VI-Eigenschaften ist nachstehend angegeben. Die Anode und die Kathode des Thyristors sind über die Last mit der Hauptversorgung verbunden. Das Gate und die Kathode des Thyristors werden von einer Quelle Es gespeist, die verwendet wird, um den Gate-Strom vom Gate zur Kathode bereitzustellen.

Gemäß dem Kennfeld gibt es drei Grundmodi für SCR: Rückwärtssperrmodus, Vorwärtssperrmodus und Vorwärtsleitungsmodus.

Reverse Blocking Mode:

In diesem Modus wird die Kathode in Bezug auf die Anode bei geöffnetem Schalter S positiv gemacht. Die Verbindungsstellen J1 und J3 sind in Sperrrichtung vorgespannt und J2 ist in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Wenn an den Thyristor eine Sperrspannung angelegt wird (sollte kleiner als V _{BR sein}), bietet das Gerät eine hohe Impedanz in Sperrrichtung. Daher wird Thyristor im Rückwärtssperrmodus als offener Schalter behandelt. V _BR ist die Sperrspannung, bei der die Lawine auftritt. Wenn die Spannung V _BR überschreitet, kann dies zu Thyristorschäden führen.

Vorwärtsblockierungsmodus:

Wenn die Anode in Bezug auf die Kathode positiv gemacht wird, bei geöffnetem Gate-Schalter. Der Thyristor soll in Vorwärtsrichtung vorgespannt sein, die Verbindungsstellen J1 und J3 sind in Vorwärtsrichtung vorgespannt und J2 ist in Rückwärtsrichtung vorgespannt, wie Sie in der Abbildung sehen können. In diesem Modus fließt ein kleiner Strom, der als Vorwärtsleckstrom bezeichnet wird, da der Vorwärtsleckstrom klein ist und nicht ausreicht, um den SCR auszulösen. Daher wird SCR auch im Vorwärtssperrmodus als offener Schalter behandelt.

Vorwärtsleitungsmodus:

Wenn die Durchlassspannung erhöht wird, während die Gate-Schaltung offen bleibt, tritt an der Verbindungsstelle J2 eine Lawine auf und SCR wechselt in den Leitungsmodus. Wir können den SCR jederzeit einschalten, indem wir einen positiven Gate-Impuls zwischen Gate und Kathode oder eine Vorwärts-Durchbruchspannung zwischen Anode und Kathode des Thyristors erzeugen.

Auslösemethoden von SCR oder Thyristor

Es gibt viele Methoden zum Auslösen des SCR wie:

• Durchlassspannungsauslösung
• Gate-Triggerung
• dv / dt auslösen
• Temperaturauslösung
• Lichtauslösung

Durchlassspannungsauslösung:

Durch Anlegen einer Durchlassspannung zwischen Anode und Kathode, wobei die Gate-Schaltung offen gehalten wird, wird der Übergang J2 in Sperrrichtung vorgespannt. Infolgedessen tritt die Bildung einer Verarmungsschicht über J2 auf. Wenn die Durchlassspannung ansteigt, kommt eine Phase, in der die Verarmungsschicht verschwindet und J2 einen Lawinenzusammenbruch aufweist. Daher befindet sich der Thyristor im Leitungszustand. Die Spannung, bei der die Lawine auftritt, wird als Vorwärtsdurchbruchspannung V _{BO bezeichnet}.

Gate-Triggerung:

Dies ist eine der häufigsten, zuverlässigsten und effizientesten Methoden zum Einschalten des Thyristors oder SCR. Beim Gate-Triggern wird zum Einschalten eines SCR eine positive Spannung zwischen Gate und Kathode angelegt, die den Gate-Strom erzeugt und die Ladung in die innere P-Schicht injiziert wird und ein Vorwärtsdurchbruch auftritt. Je höher der Gate-Strom ist, desto niedriger ist die Vorwärts-Durchbruchspannung.

Wie in der Abbildung gezeigt, gibt es drei Übergänge in einem SCR. Unter Verwendung des Gate-Trigger-Verfahrens wird, wenn der Gate-Impuls angelegt wird, der Übergang J2 bricht, der Übergang J1 und J2 vorwärts vorgespannt oder der SCR kommt in einen Leitungszustand. Daher kann der Strom durch Anode zu Kathode fließen.

Gemäß dem Zwei-Transistor-Modell, wenn die Anode in Bezug auf die Kathode positiv gemacht wird. Strom fließt nicht durch Anode zu Kathode, bis der Gate-Pin ausgelöst wird. Wenn Strom in den Gate-Pin fließt, wird der untere Transistor eingeschaltet. Wenn der untere Transistor leitet, wird der obere Transistor eingeschaltet. Dies ist eine Art interne positive Rückkopplung. Durch einmaliges Anlegen eines Impulses am Gate blieb der Thyristor im EIN-Zustand. Wenn beide Transistoren eingeschaltet sind, beginnt der Strom durch Anode zu Kathode zu leiten. Dieser Zustand wird als vorwärtsleitend bezeichnet, und auf diese Weise „rastet“ ein Transistor ein oder bleibt permanent eingeschaltet. Zum Ausschalten des SCR können Sie ihn nicht einfach durch Entfernen des Gate-Stroms ausschalten. In diesem Zustand wird der Thyristor unabhängig vom Gate-Strom. Zum Ausschalten müssen Sie also den Ausschaltkreis ausschalten.

dv / dt Auslösen:

In einem in Sperrrichtung vorgespannten Übergang erhält J2 aufgrund des Vorhandenseins von Ladung über dem Übergang die charakteristische Kondensatorform, dh der Übergang J2 verhält sich wie eine Kapazität. Wenn die Durchlassspannung plötzlich angelegt wird, führt ein Ladestrom durch die Sperrschichtkapazität Cj zum Einschalten des SCR.

Der Ladestrom i _C ist gegeben durch;

i _C = dQ / dt = d (Cj · Va) / dt (wobei Va die Durchlassspannung ist, erscheint über der Verbindungsstelle J2) i _C = (Cj · dVa / dt) + (Va · dCj / dt) als Übergangskapazität nahezu konstant, dCj / dt ist Null, dann ist i _C = Cj dVa / dt

Wenn daher die Anstiegsrate der Durchlassspannung dVa / dt hoch ist, wäre der Ladestrom i _C größer. Hier spielt der Ladestrom die Rolle des Gate-Stroms, um den SCR einzuschalten, selbst wenn das Gate-Signal Null ist.

Temperaturauslösung:

Wenn sich der Thyristor im Vorwärtssperrmodus befindet, sammelt sich der größte Teil der angelegten Spannung über der Verbindungsstelle J2, wobei diese Spannung mit einem gewissen Leckstrom verbunden ist. Dies erhöht die Temperatur der Verbindungsstelle J2. Mit zunehmender Temperatur nimmt die Verarmungsschicht ab und bei einer hohen Temperatur (innerhalb der sicheren Grenze) bricht die Verarmungsschicht und der SCR wechselt in den EIN-Zustand.

Lichtauslösung:

Zum Auslösen eines SCR mit Licht wird eine Aussparung (oder ein Hohlraum) in die innere p-Schicht eingebracht, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Der Lichtstrahl einer bestimmten Wellenlänge wird zur Bestrahlung von optischen Fasern geleitet. Wenn die Intensität des Lichts einen bestimmten Wert überschreitet, wird der SCR eingeschaltet. Diese Art von SCR wird als Light Activated SCR (LASCR) bezeichnet. Manchmal werden diese SCR unter Verwendung sowohl der Lichtquelle als auch des Gatesignals in Kombination ausgelöst. Hoher Gate-Strom und geringere Lichtintensität erforderlich, um den SCR einzuschalten.

LASCR oder Light Triggered SCR werden im HGÜ-Übertragungssystem (High Voltage Direct Current) verwendet.