Tiristoro

La tiristoro estas elektronika duonkonduktaĵa ŝaltilo, kies ŝalto povas esti regata per ĝia pordo (simbolo G, laŭ la angla termino Gate), sed ne ĝia elŝalto. Ĉi lasta okazos nur kiam nuliĝos la enira kurento de la anodo (simbolo A).

Simbolo de tiristoro
G: Pordo - K: Katodo - A: Anodo .

Ekvivalenta cirkvito de tiristoro.

Funkciado de tiristoro:
1. Dekstra ŝaltilo elŝaltas: neniu kurento en la lampo, 2. Dekstra ŝaltilo ŝaltas, 3. Maldekstra ŝaltilo maldaŭre ŝaltas, 4. La lampo lumas.

Komparo de ŝraŭbtiristoro 100 Ampere/800 Volt al tiristoro 13 Ampere/800 Volt (en norma ujo TO-220 grandigita) kaj al krajono.

Aro da tiristoroj en konvertilo de alta tensio (250 kV) kaj kontinua kurento (2000 A) de la kanada kompanio Manitoba Hydro.

Ĝeneralaĵoj

La tiristoro, kies termino estas akronimo de la anglalingva thyrresistor (kie thyr derivas el la greka thura: pordo), estas elektronika duonkonduktaĵo konsistanta el kvar tavoloj de silicio dopitaj alterne pozitive kaj negative. En sia strukturo laŭ la alternaj tavoloj P-N-P-N, la tiristoro povas esti modelita per du transistoroj PNP kaj NPN, kun iliaj du komunaj centraj NP tavoloj.

Kelkfoje nomataj SCRo (Silicon Control Rectifier laŭ la angla, kaj esperante "silicia regita rektifilo"), ĉi tiuj komponantoj estas taŭgaj por stiri ŝtupojn de statikaj konvertoroj de energio, kiel regitaj rektifiloj aŭ "seninterrompaj nutriloj" (UPSo aŭ Uninterruptable Power Supply laŭ la angla).

Tiristoroj ludas gravan rolon en aplikoj de pova elektrotekniko, kiel aviadiko, fervojo, aŭtomobilo, kurentprovizo, ktp.

Funkciado

Laŭ konvencio:

V _AK , estas la tensio inter la anodo kaj la katodo de la tiristoro,

I _AK , estas la kurento konsiderata pozitiva kiam ĝi fluas tra la tiristoro de la anodo al la katodo,

I _G , estas la kurento konsiderata pozitiva enirante la pordon.

Kondiĉoj por ekkondukti

Normala kazo

La tensio V_AK estas pli granda ol la sojla tensio (kelkaj voltoj) kaj injekto de kurento I_G estas pozitiva sur la pordo.

Kiam tiuj du kondiĉoj estas plenumitaj, kurento trairas la tiristoron, kiu sintenas kiel diodo. La kurento I_AK trairas la tiristoron de la anodo al la katodo, kaj ĝia tensio V_AK estas iomete preter la sojla tensio de diodo (pli ol 0,7 V).

Evitendaj kondiĉoj

La sekvaj tri kondiĉoj estas evitindaj:

• Se la tiristoro estas en la blokita stata kaj la tensio V_AK superas altan nivelon nomitan tensio de renversigo (lavanga fenomeno), la tiristoro iĝas konduktanta sen regado per sia pordo.
• Se, dum la blokita stato, la rapido (dV_AK / dt) de la kreskanta tensio estas tro rapida (ekzemple, kvadrata signalo), kaj eĉ se la tensio estas malpli ol la tensio de renversigo la tiristoro iĝas ankaŭ konduktanta sen regado per sia pordo; kutime por protekti la tiristoron kontraŭ tiu misŝalto, RC-cirkvito estas konektita paralele al ĝi.
• Se, dum la kondukta stato, la rapido (dI_AK / dt) de la kreskanta kurento estas tro rapida (ekzemple, ekkondukto sur pura rezistilo), kaj eĉ se la kurento estas formalpli ol la maksimuma kurento (preter kiu la tuta aktiva surfaco de la duonkonduktaĵo tro varmus); kutime por protekti la tiristoron kontraŭ tro-rapida kresko de la kurento kaj tial kontraŭ brulado de ĝia nur partete aktiva surfaco (pro la termika inercio de la duonkonduktaĵo) kiu suferus loke tro altan kurenta denson, malgranda induktilo estas konektita serie al ĝi (kiam la nutrata cirkvito ne estas sufiĉe indukta per si mem).

Kondiĉo por daŭrigi kondukton

La kurento I_AK devas esti pli granda ol la daŭriga kurento I _H (H, pro la angla termino holding current) sendepende de la porda kurento.

Post ŝaltita, la tiristoro ne bezonas pordan kurenton por kondukti elektron. Tiu rimarko estas aparte vera kiam la kurento I_AK estas alta.

Kiam la tiristoro konduktas, ĝia tensio V_AK estas iomete preter la sojla tensio de diodo, t.e. ĉirkaŭ 1 V por la plej komunaj tiristoroj.

Kondiĉo de blokado de tiristoro

Kiam tiristoro funkcias, tio estas, ne plu bezonas kurenton de sia pordo por plu kondukti, kaj la kurento I_AK estas sufiĉe granda por subteni la polarizo de la tiristoro, tiristoroblokado okazos nur kiam la kurento I_AK falos sub la daŭrigan kurenton I _H ; la valoro de la tensio V_AK estos ajna (sinteno de malfermita ŝaltilo).

Aliaj tiristoroj

Estas ankaŭ aliaj specoj de tiristoroj, kiuj ĉiuj havas la bazan funkcion lasi elektran kurenton flui per regado de pordo.

• Tiratrono estas elektrona tubo kun malalta premo de gaso, hejtita per filamento, uzata kiel ŝaltilo regata per pordo, foje nomita krado, pro ties aspekto. Malgraŭ ke ili estas anstataŭataj de tiristoroj pri malaltaj kaj mezaj povoj, ili estas ankoraŭ uzataj en sistemoj de altaj povoj, kun tensioj pli altaj ol 20 kV.
• SCRo (silicia regita rektifilo, angle Silicon Control Rectifier) estas foje mallongigo por signifi iun ajn tiristoron, malgraŭ ke tiu termino estas komerca marko de General Electric pri aparta tipo de tiristoro.
• MGTo (metal-oksida semikonduktaĵa regita tiristoro, angle MOS-Gated Thyristor) estas tiristoro regata de tensio sur la pordo per MOSFETo (Metal-oksida semikonduktaĵa kamp-efika transistoro).
• Fototiristoro estas tiristoro, pri kiu lumo eblas regi la pordon (komparu kun la regado de la bazo pri fototransistoro).
• GTO-tiristoro (elŝalta porda tiristoro, angle Gate Turn-Off thyristor) estas tiristoro, pri kiu eblas ŝalti kaj elŝalti elektran cirkviton per la pordo.
• MCTo (due metal-oksida semikonduktaĵa regita tiristoro, angle MOS-Controlled Thyristor) estas simile, kiel GTO tiristoro regata per tensio sur la pordo per du MOSFEToj (anstataŭ unu laŭ la kazo de MGTo).
• IGCTo (integrit-porda regita tiristoro, angle Integrated Gate Commutated Thyristor) estas pli perfektigita MCTo, pro integrita cirkvito, kiu regas la pordon por ŝalto kaj elŝalto.
• TRIAKo (altern-kurenta triodo, angle TRIodo por Alterna Kurento) estas du kontraŭparalele konektitaj tiristoroj sur unu kristalo kun komuna regelektrodo. Ĉi tiu strukturo ebligas uzi la TRIAKon kun alterna tensio, por elekti kondukton aŭ en pozitiva aŭ en negativa direkto.
• Fototriako estas TRIAKo regebla per lumo (komparu kun la fototiristoro).
• ASCRo (malsimetria SCRo, angle Asymmetrical SCR) estas SCRo, pri kiu la maksimuma inversa blokita tensio V_KA ne egalas ĝian maksimuman direktan blokitan staton V_AK (kontraŭe al normala SCRo), sed valoras nur dekopo da voltoj. Ĝi kutime estas integrita en RCTo, do sen risko de lavanga kondukto, malgraŭ sia malalta inversa tensio de renversigo.
• RCTo (inverse kondukta tiristoro, angle Reverse Conducting Thyristor) estas SCRo kun integrita inversa diodo (diodo de libera rado), ĝi estas uzata en iaj frekvencoreguliloj.

Bibliografio

• D-ro Richard G. Hoft, Instruisto pri elektra inĝenierado, Universitato de Misurio en [Columbia (dir.), The Engineering Staff of International Rectifier (Kontribuantoj), SCR applications handbook, Interntional Rectifier, septembro 1974, 528 p. (angle)
• A.P. Connoly, R.W. Vulpo F.B. Golden, D.R. Gorss, S.R. Korn, R.E. Locher, S.J. Wu, SCR manual, kvina eldono, General Electric, 1977, 687 p. (angle)

• D-Ing. Hans-Peter Hempel
  • Leistungshalbleiter-Handbuch eld. Peter R.W. Martin, SEMIKRON International, 1978, 260 p. (germane)
  • (trad. John R. Welsh) Power Semiconductor Hanbook, eld. Peter R.W. Martin, SEMIKRON International, 1980, 276 p. (ISBN 3-9800346-1-5) (angle).

Eksteraj ligiloj

• Leciono pri tiristoro (france)