تریستور چیست ؟و معرفی انواع تریستور

تریستور (SCR)

تریستور یک قطعه نیمه هادی چند لایه است از این رو جنس آن سیلیسیوم می باشد که توسط پایه ی گیت و با اعمال سیگنال به آن روشن می شود و به اصطلاح کنترل می گردد. پس از یک بار روشن شدن رفتاری شبیه به دیود یکسوکننده دارد. درواقع نماد مداری تریستور نیز اشاره به یک دیود یکسوساز کنترل شونده دارد.

تریستور یک المان سه پایه می باشد که نام پایه ها عبارت است از آند ،کاتد ،گیت. با این حال برخلاف دیود که دولایه دارد یا ترانزیستور که دارای سه لایه ی PNP یا NPN است
تریستور از چهار لایه نیمه هادی (PNPN) تشکیل شده است که شامل سه پیوند PN به صورت سری می باشد مانند شکل زیر:

تریستور را می توان به شکل سه دیود پشت سر هم در نظر گرفت که همیشه دیود وسط (J2)، بایاسی مخالف با دو دیود کناری خواهد داشت.

تریستور نیز مانند دیود یک قطعه ی تک جهته است که جریان تنها از یک جهت می تواند عبور کند. اما بر خلاف دیود، تریستور را می توان کنترل کرد و به عنوان سوئیچینگ و یا یکسوساز با تحریک پایه ی گیت بکار برد ولی نمی توان به عنوان تقویت کننده از آن استفاده کرد.

یکسوساز سلیکونی کنترل شونده یا به اختصار SCR یکی از چندین قطعات نیمه هادی الکترونیک قدرت همراه با تریاک ،دیاک ،UJT هستند که همگی قادر به کارکرد در حالت سوئیچینگ سریع هستند (بسیار سریع بین ON و OFF تغییر وضعیت می دهند) و می توانند ولتاژها و جریانهای بزرگ AC را کنترل کنند. بنابراین برای کنترل موتورهای AC ،تنظیم نور لامپها ،و کنترل فاز مفید هستند.

شکل ظاهری تریستور

معادل سازی تریستور با دو ترانزیستور

شکل بالا نشان می دهد که جریان کلکتور ترانزیستور NPN) TR2) بیس ترانزیستور PNP) TR1) را تغذیه می کند در حالی که جریان کلکتور TR1 بیس TR2 را تغذیه می کند. بنابراین تا زمانی که ولتاژ آند به کاتد موجود باشد ، ترانزیستورها جریان بیس یکدیگر را تآمین می کنند.

موقعی که پایه ی آند در قیاس با کاتد مثبت تر باشد ،دو پیوند PN در بایاس مستقیم و پیوند NP مرکزی در بایاس معکوس قرار می گیرد، در این صورت جریان مسدود می شود ،اگر یک جریان مستقیم به بیس ترانزیستور TR2 (گیت) اعمال شود نتیجه این خواهد بود که جریان کلکتور در بیس ترانزیستور TR1 جاری می شود این به نوبه ی خود موجب می شود که جریان در کلکتور ترانزیستور   TR1جاری شود، به همین ترتیب جریان بیس ترانزیستور TR2 را نیز افزایش می دهد و دو ترانزیستور بسیار سریع هر یک ، دیگری را به سمت اشباع هدایت می کند و یک حلقه فیدبک را تشکیل می دهند.

هنگامی که گیت تریستور تحریک می شود ،جریان از آند به سمت کاتد جاری می گردد. با تحریک ،مقدار مقاومت تریستور کم می شود (کمتر از یک اهم) و افت ولتاژ دو سر آن کاهش می یابد.حال اگر گیت تحریک نشود و ولتاژ را افزایش دهیم ولتاژ معکوس دو سر پیوند میانی تریستور افزایش می یابد تا حدی که از ولتاژ شکست فراتر می رود و پیوند PN میانی می شکند و هدایت می کند.

حال اگر پایه ی آند تریستور منفی تر از پایه ی کاتد باشد پیوند NP مرکزی در بایاس مستقیم قرار می گیرد و دو پیوند PN دیگر در بایاس معکوس قرار می گیرند و رفتاری شبیه به دیود معمولی در بایاس معکوس دارند. در این حالت نیز جریان نمی تواند از تریستور عبور کند تا زمانی  که ولتاژ معکوس از ولتاژ شکست معکوس فرا تر رود. در این صورت دو پیوند PN دیگر در اثر ولتاژ معکوس بالا شکسته می شود .

بنابراین دیدیم که تریستور جریان هر دو جهت سیگنال AC را مسدود می کند و در حالت OFF قرار می گیرد که ما می توانیم با اعمال یک جریان مثبت به بیس ترانزیستور TR2 که گیت نام دارد به ON تغییر حالت دهیم (زمانی که ولتاژ آند از کاتد بیشتر باشد).

پس هدف از اعمال جریان به گیت آن است که پیوند NP میانی سریع تر شکسته شود و شروع به هدایت نماید. گیت به لایه P پیوند میانی متصل می شود.

منحنی مشخصه ی V-I تریستور

همانطور که در منحنی مشخصه ی تریستور نشان داده شده است مشخصه ی بایاس معکوس تریستور مشابه بایاس معکوس دیود معمولی می باشد. در حالت بایاس مستقیم با اعمال ولتاژ کم تریستور به خاطر وجود حامل های اقلیت یک جریان کمی از پیوند میانی از خود عبور می دهد. پس از آن که ولتاژ به حد معینی رسید جریان تریستور پیوند میانی را شکسته و تریستور شروع به هدایت می کند. در اثر دخالت گیت می توان سطح ولتاژی که شکست در تریستور اتفاق می افتد را کاهش داد.

زمانی که تریستور روشن شود و جریان مستقیم برقرار شود (آند مثبت باشد) سیگنال گیت کنترل را از دست می دهد به دلیل این که یک جریان نگه دارنده در دو ترانزیستور برقرار است و روشن می ماند و اعمال هر گونه سیگنال بعد از روشن شدن تریستور هیچ تاثیری ندارد.جریان نگه دارنده حداقل جریانی است که باید از پیوند PN عبور کند تا تریستور روشن باقی ماند.  پس اعمال یک پالس با پهنای کم و آنی به تریستور کافی است که آن را به طور دائمی روشن کند حتی اگر سیگنال گیت قطع شود.

حال چگونه تریستور را خاموش کنیم؟

هنگامی که تریستور در حالت روشن است و جریان از آن عبور می کند می توانیم آن را خاموش کنیم اگر ولتاژ تغذیه را قطع کنیم و یا جریان آند نسبت به کاتد را کاهش دهیم تا به زیر مقدار جریان نگه دارنده IH برسد.

از آنجایی که تریستور در هر زمان با کم کردن جریان آند از جریان نگه دارنده قابلیت خاموش شدن را دارد بدین ترتیب زمانی که از یک منبع سیگنال سینوسی AC استفاده کنیم SCR بطور خودکار خاموش می شود و با گذشت هر سیکل خاموش خواهد ماند تا زمانی که گیت تریستور آتش شود. از آنجایی که ولتاژ سینوسی AC بطور مستمر پلاریته ی آن در حال تغییر است که روی هر نیم سیکل تریستور خاموش می شود این اثر بسیار مهم در SCR می باشد که به کموتاسیون معروف است.

با این حال در مدارهای AC کموتاسیون (خاموش شدن تریستور) در هر نیم سیکل اتفاق می افتد. سپس در طول نیم سیکل مثبت شکل موج AC ،تریستور در بایاس موافق قرار می گیرد (آند مثبت تر از کاتد) و می توان تریستور را با اعمال یک سیگنال یا پالس به گیت آن را در وضعیت ON قرار داد.

در طول نیم سیکل منفی ،ولتاژ آند از کاتد منفی تر می شود که تریستور در بایاس معکوس قرار می گیرد که در این حالت حتی اگر گیت تحریک شود تریستور روشن نمی شود. بنابراین با اعمال یک سیگنال گیت در زمان مناسب (نیم سیکل مثبت) تریستور را می توان تا پایان نیم سیکل روشن کرد.

کنترل فاز تریستور

در آغاز هر نیم سیکل مثبت تریستور خاموش است ،در صورت اعمال پالس گیت تریستور هادی می شود که در طول نیم سیکل مثبت بطور کامل بر روی حالت ON تثبیت می شود.اگر تریستور در زمان شروع سیکل آتش شود (θ=0) در طول نیم سیکل مثبت ،بار با حداکثر ولتاژ متوسط (0.318×VP) روشن خواهد شد.

زمانی که پالس گیت اعمال می شود همزمان مقدار نیم سیکل مثبت از θ=0 تا θ=90 ، که لامپ روشن شده و برای مدت کوتاهی نور آن افزایش می یابد و کم کم پتانسیل کاهش می یابد و نور لامپ کم می شود.پس ما می توانیم از SCR در کنترل روشنایی لامپ ها استفاده کنیم بعلاوه در کنترل توان در دیگر دستگاها نیز از قبیل کنترل سرعت موتورها ،کنترل دما و تنظیم توان انواع مدارات کاربرد دارد.

تا کنون دیدید که یک تریستور فقط در نیم سیکل مثبت هدایت می کند مانند دیود ، و زمانی که در نیم سیکل منفی باشد (آند منفی باشد) بدون توجه به سیگنال اعملی به گیت جریان نمی تواند عبور کند. اما قطعات دیگری وجود دارند که زیرمجموعه ی تریستورها هستند و می توانند در هر دوجهت هدایت کنند (تمام موج) یا می توان آنها را با سیگنال گیت خاموش کرد.

انواع تریستور ها عبارت اند از:

تریاک ، تریستور خاموش شونده با گیت (GTO) ،ترستور القایی (SITH) ،تریستور های فعال شوندخ ی نوری (LASCR) ،با این همه تنوع ،در ولتاژها و جریانهای مختلف برای انواع کاربرد ها ساخته می شوند.

خلاصه

یکسوساز کنترل شونده ی سیلیکونی یا تریستور از پیوند سه نیمه هادی PNPN ساخته شده است که با توجه به معادل ترانزیستوری آن ،می توان در مدارات به عنوان سوئیچینگ به کار برد که می توانند جایگذین رله ها شوند و دارای مزایای زیادی نسبت به رله هستند مانند نداشتن قطعات متحرک ،بدون قوس الکتریکی ،بدون خوردگی و گرد و خاک. علاوه بر سوئیچینگ در جریانهای بالا بین ON و OFF، تریستور می تواند مقدار جریان بار AC را بدون اتلاف مقدار زیاد انرژی کنترل کند مانند کنترل قدرت در سیستم های روشنایی ،گرمایی و کنترل دور موتور

ویژگی های تریستور

تریستور قطعه ای است که به عنوان سوئیچینگ کاربرد دارد.

تریستور قطعه ای است که توسط گیت جریان های بزرگ را اداره می کند

تریستور زمانی هدایت می کند که در بایاس موافق باشد و جریان گیت به آن اعمال شود

تریستور اگر یک بار روشن شود و در ان حالت باقی ماند مانند یک دیود معمولی رفتار خواهد کرد

در بایاس معکوس جریان مسدود می شود حتی اگر گیت آتش شود

بازار برق ارائه دهنده خدماتی همچون:  خرید قطعات الکترونیکی ، خرید عمده قطعات الکترونیکی ،  فروش قطعات الکترونیکی ، خازن الکترولیتی، خازن پلی استر، مقاومت SMD ، مقاومت آجری، مقاومت ۱/۴ وات ، مقاومت ۲ وات ، قطعات الکترونیکی برق صنعتی ، مبدل برق خودرو، ترمینال فونیکس ، کانکتور PH (مینیاتوری) ، کانکتور xh (دزدگیری) ، کانکتور sm ، کانکتور نظامی ، کانکتور پاور قفل دار (vh) ، کانکتور پاور بدون قفل ، کانکتور مخابراتی، پین فلزی کانکتور می باشد.