Co je to tyristor: vlastnosti, parametry, princip činnosti, typy a účel tyristorů

Tyristor je typ polovodičového zařízení určeného k jednosměrné konverzi proudu (to znamená, že proud teče pouze jedním směrem).

Tyristorový obvod

Tento převodník má dva stabilní stavy: uzavřený (stav s nízkou vodivostí) a otevřený (stav s vysokou vodivostí). Účelem tyristoru je plnit funkci elektrického spínače, jehož zvláštností je nemožnost samostatného spínání do sepnutého stavu. Zařízení plní ve stejnosměrných sítích funkce spínače naprázdno a usměrňovací diody. Hlavním materiálem při výrobě této polovodičové součástky je křemík. Pouzdro je vyrobeno z polymerních materiálů nebo kovu – pro modely pracující s vysokými proudy.

Konstrukce a aplikace tyristorů

Zařízení se skládá ze tří elektrod:

• anoda;
• katoda;
• řídící elektroda

Na rozdíl od dvouvrstvé diody se tyristor skládá ze čtyř vrstev – pnpn. Obě zařízení propouštějí proud v jednom směru. U většiny starších modelů je jeho směr označen trojúhelníkem. Externí napětí se přivádí se znaménkem „-“ na katodovou elektrodu (oblast s elektrickou vodivostí typu n), „+“ – na elektrodu anody (oblast s elektrickou vodivostí typu p).

Tyristory se používají ve svařovacích invertorech, napájecích zdrojích pro autonabíječky, v generátorech a pro jednoduché poplašné systémy reagující na světlo.

Princip činnosti tyristorů

V odborné literatuře je tyristor nazýván „jednoprovozní“ a patří do skupiny nekompletně řízených rádiových prvků. Do aktivního stavu přechází při příjmu impulsu určité polarity z řídicího objektu. Rychlost aktivace a následného fungování je ovlivněna:

• povaha zátěže – indukční, reaktivní;
• hodnota zátěžového proudu;
• rychlost a amplituda nárůstu řídicího impulsu;
• teplota okolí zařízení;
• úroveň napětí.

Přepínání z jednoho stavu do druhého se provádí pomocí řídicích signálů. K úplnému vypnutí tyristoru jsou nutné další kroky. Vypínání se provádí několika způsoby:

• přirozené vypnutí (přirozené přepínání);
• nucené vypnutí (nucené přepínání), tuto možnost lze provést mnoha způsoby.

Během provozu je možné neplánované přepnutí z jedné polohy do druhé, což je vyvoláno změnami charakteristik elektřiny a teploty.

Klasifikační charakteristiky

Podle způsobu řízení se rozlišují následující typy tyristorů:

Dioda (dinistory)

Jsou aktivovány vysokonapěťovým impulsem aplikovaným na anodu a katodu. Konstrukce obsahuje dvě elektrody, bez kontrolní.

trioda (sCR)

Dělí se do dvou skupin. V první je řídicí napětí přiváděno na katodu a řídicí elektrodu, ve druhé – na anodu a řídicí elektrodu.

triaky

Provádějte funkce dvou paralelně zapojených tyristorů.

Optotyristory

Jejich fungování se provádí pod vlivem světelného toku. Funkci řídící elektrody plní fotobuňka.

Podle zpětné vodivosti se tyristory dělí na:

• zpětně vodivé;
• reverzní nevodivé;
• s nenormovanou hodnotou zpětného napětí;
• procházející proudy ve dvou směrech.

Hlavní charakteristiky tyristorů, kterým byste měli věnovat pozornost při nákupu

• Maximální přípustný proud. Tato hodnota charakterizuje nejvyšší hodnotu proudu otevřeného tyristoru. U výkonných zařízení je to několik set ampér.
• Maximální přípustný zpětný proud.
• Stejnosměrné napětí. Tento parametr tyristoru je roven úbytku napětí při maximálním možném proudu.
• Reverzní napětí. Charakterizuje maximální přípustné napětí na zařízení v uzavřeném stavu, ve kterém neztrácí schopnost plnit své funkce.
• Zapínací napětí. To je nejmenší hodnota, při které může tyristor pracovat.
• Minimální proud řídicí elektrody. Rovná se množství proudu, které je dostatečné k aktivaci zařízení.
• Nejvyšší přípustný ztrátový výkon.

Kontrola provozuschopnosti tyristoru

Zařízení lze zkontrolovat několika způsoby, jedním z nich je speciální domácí tester sestavený podle níže uvedeného schématu:

Tento obvod je navržen pro provoz při napětí 9–12 V. Pro ostatní hodnoty napájecího napětí jsou hodnoty R1-R3 přepočítány.

1. kladný pól je připojen k anodě, „-“ je připojen ke katodě;
2. signál k otevření zařízení je odeslán do řídicí elektrody pomocí tlačítka SA;
3. Pokud se LED dioda rozsvítí před stisknutím tlačítka SA nebo se nerozsvítí po stisknutí, pak je zařízení nefunkční.

Tyristor není úplný ovládací spínač. Pokud je přídržný proud, pak po přepnutí do otevřeného stavu v něm tyristor zůstává, i když přestanete vysílat signál do řídicího přechodu.