თირისტორები არის დენის ელექტრონული გასაღებები, რომლებიც სრულად არ კონტროლდება. ხშირად ტექნიკურ წიგნებში შეგიძლიათ ნახოთ ამ მოწყობილობის სხვა სახელი - ერთჯერადი თირისტორი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, საკონტროლო სიგნალის გავლენით, იგი გადადის ერთ მდგომარეობაში - გამტარ. უფრო კონკრეტულად, ის მოიცავს წრეს. მის გამორთვისთვის აუცილებელია სპეციალური პირობების შექმნა, რომელიც უზრუნველყოფს წრეში პირდაპირი დენის ნულამდე ვარდნას.
ტირისტორების მახასიათებლები
ტირისტორის გასაღებები ელექტრო დენს ატარებს მხოლოდ წინა მიმართულებით, ხოლო დახურულ მდგომარეობაში უძლებს არა მხოლოდ წინ, არამედ უკუ ძაბვას. ტირისტორის სტრუქტურა ოთხფენიანია, აქვს სამი გამოსავალი:
- ანოდი (აღნიშნავს ასო A).
- კათოდი (ასო C ან K).
- საკონტროლო ელექტროდი (U ან G).
თირისტორებს აქვთ დენის ძაბვის მახასიათებლების მთელი ოჯახი, მათი გამოყენება შესაძლებელია ელემენტის მდგომარეობის შესაფასებლად. ტირისტორები ძალიან მძლავრი ელექტრონული გასაღებებია, მათ შეუძლიათ გადართონ სქემები, რომლებშიც ძაბვა შეიძლება მიაღწიოს 5000 ვოლტს, ხოლო დენის სიმძლავრე - 5000 ამპერს (ხოლო სიხშირე არ აღემატება 1000 ჰც-ს)..
თირისტორის ოპერაციაDC სქემები
ჩვეულებრივი ტირისტორი ჩართულია საკონტროლო გამომავალზე დენის პულსის გამოყენებით. უფრო მეტიც, ის უნდა იყოს დადებითი (კათოდის მიმართ). გარდამავალი პროცესის ხანგრძლივობა დამოკიდებულია დატვირთვის ბუნებაზე (ინდუქციური, აქტიური), მიმდინარე პულსის კონტროლის წრეში ამპლიტუდასა და აწევის სიჩქარეზე, ნახევარგამტარული ბროლის ტემპერატურაზე, აგრეთვე ტირისტორებზე გამოყენებული დენისა და ძაბვის შესახებ. ხელმისაწვდომია წრედში. მიკროსქემის მახასიათებლები პირდაპირ დამოკიდებულია გამოყენებული ნახევარგამტარული ელემენტის ტიპზე.
წრეში, რომელშიც ტირისტორი მდებარეობს, ძაბვის აწევის მაღალი სიჩქარის წარმოშობა მიუღებელია. კერძოდ, ისეთი მნიშვნელობა, რომლის დროსაც ელემენტი სპონტანურად ირთვება (მაშინაც კი, თუ საკონტროლო წრეში არ არის სიგნალი). მაგრამ ამავე დროს, საკონტროლო სიგნალს უნდა ჰქონდეს ძალიან მაღალი დახრილობა.
გამორთვის გზები
შეიძლება განასხვავოთ ტირისტორის გადართვის ორი ტიპი:
- ნატურალური.
- იძულებითი.
და ახლა უფრო დეტალურად თითოეული სახეობის შესახებ. ბუნებრივი ხდება მაშინ, როდესაც ტირისტორი მუშაობს ალტერნატიული დენის წრეში. უფრო მეტიც, ეს გადართვა ხდება მაშინ, როდესაც დენი ეცემა ნულამდე. მაგრამ იძულებითი გადართვის განხორციელება შეიძლება იყოს მრავალი განსხვავებული გზა. რომელი ტირისტორის მართვის არჩევა დამოკიდებულია მიკროსქემის დიზაინერზე, მაგრამ ღირს თითოეულ ტიპზე ცალკე საუბარი.
იძულებითი გადართვის ყველაზე დამახასიათებელი გზა დაკავშირებააკონდენსატორი, რომელიც წინასწარ იყო დამუხტული ღილაკის (გასაღების) გამოყენებით. LC წრე შედის ტირისტორის მართვის წრეში. ეს წრე შეიცავს სრულად დამუხტულ კონდენსატორს. გარდამავალი პროცესის დროს დენი იცვლება დატვირთვის წრეში.
იძულებითი გადართვის მეთოდები
არსებობს რამდენიმე სხვა სახის იძულებითი გადართვა. ხშირად გამოიყენება წრე, რომელიც იყენებს გადართვის კონდენსატორს საპირისპირო პოლარობით. მაგალითად, ეს კონდენსატორი შეიძლება დაუკავშირდეს წრედს რაიმე სახის დამხმარე ტირისტორის გამოყენებით. ამ შემთხვევაში, გამონადენი მოხდება მთავარ (მუშა) ტირისტორზე. ეს გამოიწვევს იმ ფაქტს, რომ კონდენსატორში, დენი მიმართული მთავარი ტირისტორის პირდაპირი დენისკენ, ხელს შეუწყობს წრეში დენის შემცირებას ნულამდე. ამიტომ, ტირისტორი გამოირთვება. ეს ხდება იმ მიზეზით, რომ ტირისტორულ მოწყობილობას აქვს საკუთარი მახასიათებლები, რომლებიც მხოლოდ მისთვისაა დამახასიათებელი.
ასევე არსებობს სქემები, რომლებშიც LC ჯაჭვები უკავშირდება. ისინი გათავისუფლებულია (და რყევებით). თავიდანვე გამონადენი დენი მიედინება მუშისკენ და მათი მნიშვნელობების გათანაბრების შემდეგ თირისტორი გამორთულია. ამის შემდეგ, რხევითი ჯაჭვიდან, დენი მიედინება ტირისტორში ნახევარგამტარულ დიოდში. ამ შემთხვევაში, სანამ დენი მიედინება, გარკვეული ძაბვა გამოიყენება ტირისტორზე. ის უდრის ძაბვის ვარდნას დიოდზე.
თირისტორის მოქმედება AC წრეებში
თუ ტირისტორი შედის AC წრეში, შესაძლებელია განხორციელდეს ასეთიოპერაციები:
- ჩართეთ ან გამორთეთ ელექტრული წრე აქტიურ-რეზისტენტული ან რეზისტენტული დატვირთვით.
- შეცვალეთ დენის საშუალო და ეფექტური მნიშვნელობა, რომელიც გადის დატვირთვაზე, საკონტროლო სიგნალის მომენტის რეგულირების შესაძლებლობის წყალობით.
ტირისტორის გასაღებებს აქვთ ერთი თვისება - ისინი ატარებენ დენს მხოლოდ ერთი მიმართულებით. ამიტომ, თუ თქვენ გჭირდებათ მათი გამოყენება AC სქემებში, უნდა გამოიყენოთ უკუკავშირი. ეფექტური და საშუალო დენის მნიშვნელობები შეიძლება შეიცვალოს იმის გამო, რომ ტირისტორებზე სიგნალის გამოყენების მომენტი განსხვავებულია. ამ შემთხვევაში ტირისტორის სიმძლავრე უნდა აკმაყოფილებდეს მინიმალურ მოთხოვნებს.
ფაზური კონტროლის მეთოდი
იძულებითი ტიპის ფაზის კონტროლის მეთოდში დატვირთვა რეგულირდება ფაზებს შორის კუთხეების შეცვლით. ხელოვნური გადართვა შეიძლება განხორციელდეს სპეციალური სქემების გამოყენებით, ან აუცილებელია სრულად კონტროლირებადი (ჩაკეტილი) ტირისტორების გამოყენება. მათ საფუძველზე, როგორც წესი, მზადდება ტირისტორის დამტენი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ დაარეგულიროთ დენის სიძლიერე ბატარეის დატენვის დონის მიხედვით.
პულსის სიგანის კონტროლი
მას ასევე უწოდებენ PWM მოდულაციას. ტირისტორების გახსნისას ეძლევა საკონტროლო სიგნალი. შეერთებები ღიაა და არის გარკვეული ძაბვა დატვირთვაზე. დახურვისას (მთელი გარდამავალი პროცესის დროს) არ გამოიყენება საკონტროლო სიგნალი, შესაბამისად, ტირისტორები არ ატარებენ დენს. განხორციელებისასფაზის კონტროლის დენის მრუდი არ არის სინუსოიდური, შეინიშნება მიწოდების ძაბვის ტალღის ფორმის ცვლილება. შესაბამისად, დარღვეულია მაღალი სიხშირის ჩარევის მიმართ მგრძნობიარე მომხმარებლების მუშაობაც (ჩნდება შეუთავსებლობა). ტირისტორის რეგულატორს აქვს მარტივი დიზაინი, რომელიც საშუალებას მოგცემთ შეცვალოთ საჭირო მნიშვნელობა უპრობლემოდ. და თქვენ არ გჭირდებათ მასიური LATR-ების გამოყენება.
ტირისტორების ჩაკეტვა
თირისტორები არის ძალიან ძლიერი ელექტრონული გადამრთველები, რომლებიც გამოიყენება მაღალი ძაბვისა და დენების გადართვისთვის. მაგრამ მათ აქვთ ერთი დიდი ნაკლი - მენეჯმენტი არასრულია. უფრო კონკრეტულად, ეს გამოიხატება იმით, რომ ტირისტორის გამორთვისთვის აუცილებელია ისეთი პირობების შექმნა, რომლითაც პირდაპირი დენი ნულამდე დაიწევს.
სწორედ ეს ფუნქცია აწესებს გარკვეულ შეზღუდვებს ტირისტორების გამოყენებასთან დაკავშირებით და ასევე ართულებს მათზე დაფუძნებულ სქემებს. ასეთი ნაკლოვანებისგან თავის დასაღწევად შემუშავდა ტირისტორების სპეციალური კონსტრუქციები, რომლებიც იკეტება სიგნალით ერთი საკონტროლო ელექტროდის გასწვრივ. მათ უწოდებენ ორმაგი მოქმედების ან ჩაკეტილ ტირისტორებს.
ჩაკეტილი ტირისტორის დიზაინი
თირისტორების ოთხშრიანი p-p-p-p სტრუქტურას აქვს საკუთარი მახასიათებლები. ისინი განასხვავებენ მათ ჩვეულებრივი ტირისტორებისგან. ახლა ჩვენ ვსაუბრობთ ელემენტის სრულ მართვადობაზე. მიმდინარე-ძაბვის მახასიათებელი (სტატიკური) წინა მიმართულებით იგივეა, რაც მარტივი ტირისტორების. ეს უბრალოდ პირდაპირი დენის ტირისტორს შეუძლია გაცილებით დიდი მნიშვნელობის გავლა. მაგრამჩაკეტილი ტირისტორებისთვის დიდი საპირისპირო ძაბვების დაბლოკვის ფუნქცია არ არის გათვალისწინებული. ამიტომ აუცილებელია მისი ზურგის უკან დაკავშირება ნახევარგამტარული დიოდით.
ჩაკეტილი ტირისტორის დამახასიათებელი თვისებაა წინა ძაბვის მნიშვნელოვანი ვარდნა. გამორთვის მიზნით, მძლავრი დენის პულსი (უარყოფითი, თანაფარდობით 1:5 პირდაპირი დენის მნიშვნელობასთან) უნდა იყოს გამოყენებული საკონტროლო გამომავალზე. მაგრამ მხოლოდ პულსის ხანგრძლივობა უნდა იყოს რაც შეიძლება მოკლე - 10 … 100 μs. ჩაკეტილ ტირისტორებს აქვთ უფრო დაბალი შეზღუდვის ძაბვა და დენი, ვიდრე ჩვეულებრივი. განსხვავება არის დაახლოებით 25-30%.
ტირისტორების ტიპები
ჩამკეტები ზემოთ იყო განხილული, მაგრამ არსებობს კიდევ ბევრი სახის ნახევარგამტარული ტირისტორები, რომლებიც ასევე აღსანიშნავია. დიზაინის მრავალფეროვნება (დამტენები, კონცენტრატორები, დენის რეგულატორები) იყენებს გარკვეული ტიპის ტირისტორებს. სადღაც საჭიროა, რომ კონტროლი განხორციელდეს სინათლის ნაკადის მიწოდებით, რაც ნიშნავს, რომ გამოიყენება ოპტოტირისტორი. მისი თავისებურება მდგომარეობს იმაში, რომ საკონტროლო წრე იყენებს ნახევარგამტარულ კრისტალს, რომელიც მგრძნობიარეა სინათლის მიმართ. ტირისტორების პარამეტრები განსხვავებულია, ყველას აქვს საკუთარი მახასიათებლები, დამახასიათებელი მხოლოდ მათთვის. აქედან გამომდინარე, აუცილებელია, სულ მცირე, ზოგადი თვალსაზრისით, გავიგოთ, რა ტიპის ამ ნახევარგამტარები არსებობს და სად შეიძლება მათი გამოყენება. ასე რომ, აქ არის მთელი სია და თითოეული ტიპის ძირითადი მახასიათებლები:
- დიოდ-ტირისტორი. ამ ელემენტის ეკვივალენტია ტირისტორი, რომელსაც ის ანტიპარალელურად უკავშირდებანახევარგამტარული დიოდი.
- დინისტორი (დიოდური ტირისტორი). ის შეიძლება გახდეს სრულად გამტარი, თუ გარკვეული ძაბვის დონე გადააჭარბებს.
- ტრიაკი (სიმეტრიული ტირისტორი). მისი ეკვივალენტია ორი ტირისტორი, რომლებიც დაკავშირებულია ანტიპარალელურად.
- მაღალსიჩქარიანი ინვერტორული ტირისტორს აქვს გადართვის მაღალი სიჩქარე (5… 50 µs).
- საველე ტრანზისტორით კონტროლირებადი ტირისტორები. ხშირად შეგიძლიათ იპოვოთ MOSFET-ებზე დაფუძნებული დიზაინები.
- ოპტიკური ტირისტორები, რომლებიც კონტროლდება სინათლის ნაკადებით.
ელემენტის დაცვის დანერგვა
ტირისტორები არის მოწყობილობები, რომლებიც გადამწყვეტია წინა დენის და წინსვლის ძაბვის ცვალებადობისთვის. ისინი, ისევე როგორც ნახევარგამტარული დიოდები, ხასიათდებიან ისეთი ფენომენით, როგორიცაა საპირისპირო აღდგენის დენების ნაკადი, რომელიც ძალიან სწრაფად და მკვეთრად ეცემა ნულამდე, რითაც ამძიმებს ძაბვის ალბათობას. ეს გადაჭარბებული ძაბვა იმის შედეგია, რომ დენი მკვეთრად ჩერდება ყველა მიკროსქემის ელემენტებში, რომლებსაც აქვთ ინდუქცია (თუნდაც ინსტალაციისთვის დამახასიათებელი ულტრა დაბალი ინდუქციები - მავთულები, დაფის ტრასები). დაცვის განსახორციელებლად აუცილებელია გამოიყენოთ სხვადასხვა სქემები, რომლებიც საშუალებას მოგცემთ დაიცვათ თავი მაღალი ძაბვისა და დენებისაგან დინამიური მუშაობის რეჟიმებში.
როგორც წესი, ძაბვის წყაროს ინდუქციურ წინააღმდეგობას, რომელიც შედის მუშა ტირისტორის წრეში, აქვს ისეთი მნიშვნელობა, რომ საკმარისზე მეტია, რომ არ შეიცავდეს დამატებითინდუქციურობა. ამ მიზეზით, პრაქტიკაში, უფრო ხშირად გამოიყენება გადართვის ბილიკის ფორმირების ჯაჭვი, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს წრეში გადაჭარბებული ძაბვის სიჩქარეს და დონეს, როდესაც ტირისტორი გამორთულია. ამ მიზნით ყველაზე ხშირად გამოიყენება ტევადობით-რეზისტენტული სქემები. ისინი დაკავშირებულია ტირისტორთან პარალელურად. არსებობს ასეთი სქემების მიკროსქემის მოდიფიკაციების რამდენიმე სახეობა, ასევე მათი გაანგარიშების მეთოდები, ტირისტორების მუშაობის პარამეტრები სხვადასხვა რეჟიმში და პირობებში. მაგრამ ჩამკეტი ტირისტორის გადართვის ტრაექტორიის ფორმირების წრე იგივე იქნება, რაც ტრანზისტორების.
