السيليكون المعدل للرقابة

2023-07-25

معدل التحكم بالسيليكون (SCR)

معدل التحكم بالسيليكون (SCR) ، المعروف أيضًا باسم الثايرستور ، هو مكون كهربائي عالي الطاقة. تتميز بمزايا الحجم الصغير والكفاءة العالية وعمر الخدمة الطويل. في أنظمة التحكم الأوتوماتيكي ، يمكن استخدامه كمحرك عالي الطاقة للتحكم في الأجهزة عالية الطاقة ذات عناصر التحكم منخفضة الطاقة. لقد تم استخدامه على نطاق واسع في أنظمة التحكم في سرعة المحرك تيار متردد و العاصمة وأنظمة تنظيم الطاقة وأنظمة المؤازرة.


هناك نوعان من الثايرستور: الثايرستور أحادي الاتجاه والثايرستور ثنائي الاتجاه. الثايرستور ثنائي الاتجاه ، المعروف أيضًا باسم الثايرستور ثنائي الاتجاه ثلاثي الاتجاه ، والمختصر باسم ترياك. الثايرستور ثنائي الاتجاه مكافئ هيكليًا لاثنين من الثايرستور أحادي الاتجاه متصلان في الاتجاه المعاكس ، وهذا النوع من الثايرستور له وظيفة توصيل ثنائية الاتجاه. يتم تحديد حالة التشغيل / الإيقاف الخاصة به بواسطة عمود التحكم G. إضافة نبضة موجبة (أو سلبية) إلى عمود التحكم G يمكن أن تجعله يسير في الاتجاه الأمامي (أو العكسي). تتمثل ميزة هذا الجهاز في أن دائرة التحكم بسيطة ولا توجد مشكلة تحمل الجهد العكسي ، لذا فهي مناسبة بشكل خاص للاستخدام كمفتاح غير متصل بالتيار المتردد.

SCR technology Inverter


1 هيكل SCR

نحن نستخدم الثايرستور أحادي الاتجاه ، المعروف أيضًا باسم الثايرستور العادي. وهي تتكون من أربع طبقات من مادة أشباه الموصلات ، مع ثلاثة تقاطعات PN وثلاثة أقطاب كهربائية خارجية [الشكل 2 (أ)]: القطب الذي يخرج من الطبقة الأولى من أشباه الموصلات من النوع P يسمى الأنود A ، ويخرج القطب من الطبقة الثالثة من أشباه الموصلات من النوع P تسمى قطب التحكم G ، ويسمى القطب الخارج من الطبقة الرابعة من أشباه الموصلات من النوع N الكاثود K. من الرمز الإلكتروني للثايرستور [الشكل. 2 (ب)] ، يمكننا أن نرى أنه جهاز موصل أحادي الاتجاه مثل الصمام الثنائي. المفتاح هو إضافة إلكترود تحكم G ، مما يجعله يتمتع بخصائص تشغيل مختلفة تمامًا عن الصمام الثنائي.


بدأ الجهاز الطرفي ثلاثي الطبقات P1N1P2N2 ، المستند إلى بلورة السيليكون الأحادية كمادة أساسية ، في عام 1957. نظرًا لخصائصه المشابهة للثايرستور الفراغي ، يُشار إليه عمومًا باسم الثايرستور السيليكوني ، والمختصر باسم الثايرستور T. بالإضافة إلى ذلك ، لأن الثايرستور تم استخدامها في الأصل في التصحيح الثابت ، وتُعرف أيضًا باسم عناصر المعدل المتحكم فيه بالسيليكون ، والمختصرة باسم الثايرستور SCR.


من حيث الأداء ، لا يحتوي المعدل المتحكم فيه بالسيليكون على موصلية واحدة فحسب ، بل يتمتع أيضًا بإمكانية تحكم أكثر قيمة من مكونات مقوم السيليكون (المعروف باسم"السيليكون الميت"). لديها حالتين فقط: تشغيل وإيقاف.


يمكن للثايرستور التحكم في المعدات الكهروميكانيكية عالية الطاقة بتيار مستوى مللي أمبير. إذا تم تجاوز هذه الطاقة ، فإن متوسط ​​التيار المسموح به بالمرور سينخفض ​​بسبب زيادة كبيرة في فقد تبديل المكونات. في هذا الوقت ، يجب تخفيض التيار الاسمي للاستخدام.


هناك العديد من مزايا الثايرستور ، مثل التحكم في الطاقة العالية مع الطاقة المنخفضة ، ويمكن أن يصل عامل تضخيم الطاقة إلى مئات الآلاف من المرات ؛ استجابة سريعة للغاية ، تشغيل وإيقاف في غضون ميكروثانية ؛ لا توجد عملية اتصال ، ولا شرر ، ولا ضوضاء ؛ كفاءة عالية ، تكلفة منخفضة ، إلخ.


تصنف الثايرستور بشكل أساسي من حيث المظهر على شكل برغي ، وشكل لوحة مسطحة ، وشكل قاع مسطح.


هيكل مكونات الثايرستور


بغض النظر عن مظهر الثايرستور ، فإن جوهره يتكون من أربع طبقات هيكل P1N1P2N2 يتكون من السيليكون من النوع P والسيليكون من النوع N. انظر الشكل 1. يحتوي على ثلاثة تقاطعات PN (J1 ، J2 ، J3) ، مع الأنود A الذي تم إدخاله من الطبقة P1 من الهيكل J1 ، والكاثود K الذي تم إدخاله من طبقة N2 ، وقطب التحكم G الذي تم إدخاله من طبقة P2. لذلك ، فهو عبارة عن جهاز أشباه الموصلات من أربع طبقات وثلاثة أطراف.


2 ـ المبدأ التشغيلي


العناصر الهيكلية


الثايرستور هو عنصر هيكلي طرفي من أربع طبقات P1N1P2N2 مع ثلاثة تقاطعات PN. عند تحليل المبدأ ، يمكن اعتباره مكونًا من ترانزستور PNP وترانزستور NPN ، ويظهر الرسم التخطيطي المكافئ في الشكل الصحيح. الثايرستور ثنائي الاتجاه: الثايرستور ثنائي الاتجاه هو جهاز مقوم يتم التحكم فيه من السيليكون ، يُعرف أيضًا باسم ترياك. يمكن لهذا الجهاز تحقيق التحكم غير التلامسي في طاقة التيار المتردد في الدوائر ، والتحكم في التيارات الكبيرة ذات التيارات الصغيرة. تتميز بمزايا عدم وجود شرارات ، وسرعة الحركة ، وعمر خدمة طويل ، وموثوقية عالية ، وهيكل دائرة مبسط. من المظهر ، يشبه الثايرستور ثنائي الاتجاه إلى حد كبير الثايرستور العادي ، مع ثلاثة أقطاب كهربائية. ومع ذلك ، باستثناء قطب واحد G ، والذي لا يزال يسمى قطب التحكم ، لم يعد يُطلق على القطبين الآخرين عادةً اسم الأنود والكاثود ، ولكن يشار إليهما معًا باسم الأقطاب الكهربائية الرئيسية تل و T2. يختلف رمزه أيضًا عن رمز الثايرستور العادي ، والذي يتم رسمه عن طريق عكس اتصال اثنين من الثايرستور معًا ، كما هو موضح في الشكل 2. يتم تمثيل نموذجها بشكل عام بواسطة"3CTS"أو"كانساس"في الصين؛ يمكن أيضًا تمثيل البيانات الأجنبية بواسطة "ترياك". تختلف المواصفات والنماذج والمظهر وترتيب دبوس القطب للثايرستور ثنائي الاتجاه اعتمادًا على الشركة المصنعة ، ولكن يتم ترتيب معظم دبابيس القطب الكهربائي من اليسار إلى اليمين بترتيب T1 و T2 و G (عند ملاحظتها ، تكون دبابيس الإلكترود متجهًا لأسفل ويواجه الجانب المميز بأحرف). يظهر الشكل 1 ترتيب المظهر والإلكترود للثايرستور ثنائي الاتجاه ذو الهيكل البلاستيكي الأكثر شيوعًا في السوق.

Silicon Controlled Rectifier

Thyristor


3 خصائص SCR

من أجل فهم خصائص عمل الثايرستور بشكل حدسي ، دعنا نلقي نظرة على لوحة التدريس هذه (الشكل 3). يتم توصيل الثايرستور ضد في سلسلة مع المصباح الكهربائي الصغير EL ومتصل بمصدر طاقة التيار المستمر من خلال المفتاح S. لاحظ أن القطب الموجب A متصل بالقطب الموجب لمصدر الطاقة ، والكاثود K متصل بالقطب السالب للطاقة يتم توصيل قطب الإمداد والتحكم G بالقطب الموجب لمزود الطاقة بجهد 1.5 فولت تيار مستمر من خلال مفتاح الزر SB (هنا ، يتم استخدام الثايرستور من نوع KP1 ، وإذا تم استخدام الثايرستور من النوع KP5 ، فيجب توصيله بالقطب الموجب للثايرستور 3V العاصمة امدادات الطاقة). تسمى طريقة الاتصال بين الثايرستور ومصدر الطاقة بالاتصال الأمامي ، مما يعني أن الجهد الموجب يتم تطبيقه على كل من قطبي الأنود والتحكم في الثايرستور. قم بتشغيل مفتاح الطاقة S ، لكن المصباح الصغير لا يضيء ، مما يشير إلى أن الثايرستور لا يعمل ؛ اضغط على زر التبديل SB مرة أخرى لإدخال جهد الزناد إلى عمود التحكم. تضيء المصباح الكهربائي الصغير ، مشيرًا إلى أن الثايرستور يعمل. ما هو الإلهام الذي أعطتنا إياه هذه التجربة الإيضاحية؟


تخبرنا هذه التجربة أنه لجعل الثايرستور موصلًا ، يجب تطبيق جهد أمامي بين الأنود A والكاثود K ، والآخر هو إدخال جهد الزناد الأمامي بين قطب التحكم G والكاثود K. بعد تشغيل الثايرستور. في وضع التشغيل ، حرر مفتاح الزر ، وأزل جهد التشغيل ، واستمر في الحفاظ على حالة التوصيل.

SCR technology Inverter


4 خصائص SCR


بلمسة. ومع ذلك ، إذا تم تطبيق جهد عكسي على القطب الموجب أو قطب التحكم ، فلن يتمكن الثايرستور من التوصيل. تتمثل وظيفة عمود التحكم في تشغيل الثايرستور عن طريق تطبيق نبضة زناد أمامية ، ولكن لا يمكن إيقاف تشغيلها. إذن ، ما هي الطريقة التي يمكن استخدامها لإيقاف تشغيل الثايرستور الموصل؟ من خلال إيقاف تشغيل الثايرستور الموصّل ، يمكن فصل مصدر طاقة الأنود (المفتاح S في الشكل 3) أو يمكن تقليل تيار الأنود إلى الحد الأدنى للقيمة المطلوبة للحفاظ على الاستمرارية (يشار إليها باسم تيار الصيانة). إذا كان هناك جهد تيار متردد أو جهد تيار مستمر نابض مطبق بين القطب الموجب والكاثود للثايرستور ، فسيتم إيقاف تشغيل الثايرستور تلقائيًا عندما يتجاوز الجهد الصفر.


نوع التطبيق


يوضح الشكل 4 المنحنى المميز للثايرستور ثنائي الاتجاه.


كما هو مبين في الشكل ، يتكون المنحنى المميز للثايرستور ثنائي الاتجاه من منحنيات داخل الربعين الأول والثالث. يشير المنحنى في الربع الأول إلى أنه عندما يتسبب الجهد المطبق على القطب الرئيسي في أن يكون للتيار الكهربي قطبية موجبة تجاه T1 ، فإنه يطلق عليه الجهد الأمامي ويمثله الرمز U21. عندما يزداد هذا الجهد تدريجياً إلى جهد نقطة التحول UBO ، يقوم الثايرستور الموجود على الجانب الأيسر من الشكل 3 (ب) بتشغيل التوصيل ، ويكون تيار حالة التشغيل في هذا الوقت هو I21 ، ويتدفق من T2 إلى تل. من الشكل ، يمكن ملاحظة أنه كلما زاد تيار التشغيل ، انخفض جهد الدوران. يتوافق هذا الموقف مع قانون التوصيل المحفز للثايرستور العادي. عندما يتسبب الجهد المطبق على القطب الرئيسي في أن يكون للقطب تل قطبية موجبة تجاه T2 ، يطلق عليه الجهد العكسي ويمثله الرمز U12. عندما يصل هذا الجهد إلى قيمة جهد نقطة التحول ، يقوم الثايرستور الموجود على الجانب الأيمن من الشكل 3 (ب) بتشغيل التوصيل ، والتيار في هذا الوقت هو I12 ، مع اتجاه من T1 إلى T2. في هذه المرحلة ، يظهر المنحنى المميز للثايرستور ثنائي الاتجاه في الربع الثالث من الشكل 4.


أربع طرق تشغيل


نظرًا لحقيقة أنه على القطب الرئيسي للثايرستور ثنائي الاتجاه ، يمكن تشغيله وإجرائه بغض النظر عما إذا كان يتم تطبيق جهد أمامي أو عكسي ، وما إذا كانت إشارة الزناد أمامية أو عكسية ، فلديها طرق التشغيل الأربعة التالية: ( 1) عندما يكون الجهد المطبق بواسطة القطب الرئيسي T2 إلى تل هو جهد أمامي ، فإن الجهد المطبق بواسطة قطب التحكم G على القطب الأول تل هو أيضًا إشارة انطلاق أمامية (الشكل 5 أ). بعد أن يطلق الثايرستور ثنائي الاتجاه التوصيل ، يتدفق اتجاه التيار I2l من T2 إلى T1. من المنحنى المميز ، يمكن ملاحظة أن قانون التوصيل الخاص بمشغل الثايرستور ثنائي الاتجاه يتم تنفيذه وفقًا لخصائص الربع الثاني ، ولأن إشارة الزناد في الاتجاه الأمامي ، يُطلق على هذا المشغل"الزناد الأمامي الأول رباعي"أو طريقة I + المشغل. (2) إذا كان الجهد الأمامي لا يزال مطبقًا على القطب الرئيسي T2 وتم تغيير إشارة الزناد إلى إشارة عكسية (الشكل 5 ب) ، ثم بعد تشغيل الثايرستور ثنائي الاتجاه ، يظل اتجاه تيار الحالة من T2 إلى T1. نسمي هذا الزناد"أول زناد سلبي رباعي"أو طريقة I-مشغل. (3) يتم تطبيق قطبين رئيسيين بجهد عكسي U12 (الشكل 5 ج) ، ويتم إدخال إشارة الزناد الأمامية. بعد تشغيل الثايرستور ثنائي الاتجاه ، يتدفق تيار حالة التشغيل من T1 إلى T2. يعمل الثايرستور ثنائي الاتجاه وفقًا للمنحنى المميز للربع الثالث ، لذلك يُطلق على هذا المشغل طريقة ثالثا + المشغل. (4) لا يزال القطبان الرئيسيان يطبقان الجهد العكسي U12 ، والإدخال هو إشارة الزناد العكسي (الشكل 5 د). بعد تشغيل الثايرستور ثنائي الاتجاه ، لا يزال تيار حالة التشغيل يتدفق من T1 إلى T2. هذا المشغل يسمى ثالثا يلمس

(4) لا يزال القطبان الرئيسيان يطبقان الجهد العكسي U12 ، والإدخال هو إشارة الزناد العكسي (الشكل 5 د). بعد تشغيل الثايرستور ثنائي الاتجاه ، لا يزال تيار حالة التشغيل يتدفق من T1 إلى T2. يسمى هذا المشغل طريقة الزناد الثالث. على الرغم من أن الثايرستور ثنائي الاتجاه لديه طرق التشغيل الأربع المذكورة أعلاه ، إلا أن الجهد والتيار المطلوبين لإطلاق الإشارة السالبة صغيران نسبيًا. العمل موثوق نسبيًا ، لذلك تستخدم طرق التشغيل السلبية على نطاق واسع في الاستخدام العملي.

Silicon Controlled Rectifier


5 الغرض


أبسط استخدام للثايرستور العادي هو التصحيح القابل للتحكم. تنتمي دارة مقوم الصمام الثنائي المألوفة إلى دائرة مقوم لا يمكن السيطرة عليها. إذا تم استبدال الصمام الثنائي بالثايرستور ، فيمكن تشكيل دائرة مقوم يمكن التحكم فيها. أخذ أبسط دائرة مقوم يمكن التحكم فيها نصف موجة أحادية الطور كمثال ، خلال دورة نصف موجبة لجهد التيار المتردد الجيبي U2 ، إذا لم يدخل قطب التحكم لـ ضد نبضة الزناد يوج ، فلا يزال ضد غير قادر على إجراء. فقط عندما يكون U2 في دورة نصف موجبة ويتم تطبيق نبض الزناد يوج على عمود التحكم ، يتم تشغيل الثايرستور لإجراء. ارسم شكلي الموجة (ج) و (د) ، وفقط عند وصول نبضة الزناد ، سيكون هناك خرج ماي للجهد على الحمولة RL. يصل يوج مبكرًا ، ويكون وقت توصيل الثايرستور مبكرًا ؛ وصل أوغ متأخرًا ، وكان وقت توصيل الثايرستور في وقت لاحق. من خلال تغيير الوقت الذي يصل فيه نبضة الزناد يوج إلى عمود التحكم ، يمكن ضبط متوسط ​​جهد الخرج ماي على الحمل. في التكنولوجيا الكهربائية ، غالبًا ما يتم ضبط نصف دورة التيار المتردد على 180 درجة ، والمعروفة بالزاوية الكهربائية. بهذه الطريقة ، تسمى الزاوية الكهربائية التي يتم اختبارها خلال كل نصف دورة موجبة لـ U2 من صفر إلى لحظة وصول نبضة الزناد بزاوية التحكم α الزاوية الكهربائية التي يمر بها الثايرستور داخل كل نصف دورة موجبة تسمى زاوية التوصيل θ 。 من الواضح أن كلا من α و يستخدمان لتمثيل نطاق التوصيل أو الحجب للثايرستور خلال نصف دورة تحمل الجهد الأمامي. عن طريق تغيير زاوية التحكم α أو زاوية التوصيل θ عن طريق تغيير متوسط ​​قيمة ماي للجهد العاصمة النبضي على الحمل ،


1: معدل التحكم بالسيليكون ثنائي الاتجاه المغلف ذو الطاقة المنخفضة يستخدم بشكل شائع كنظام إضاءة صوتي. التصنيف الحالي: I ل أقل من 2A.


2: كبير ؛ يتم استخدام الثايرستور المختوم من البلاستيك ذو الطاقة المتوسطة والحديد المختوم بشكل شائع كدوائر تنظيم الجهد التي يمكن التحكم فيها من نوع الطاقة. مثل مصدر طاقة التيار المستمر الناتج عن الجهد القابل للتعديل ، إلخ.


3: يستخدم الثايرستور عالي التردد عالي الطاقة بشكل شائع في الصناعة ؛ فرن صهر عالي التردد ، إلخ


الحصول على آخر سعر؟ سنرد في أسرع وقت ممكن (خلال 12 ساعة)