Симисторы технические характеристики и параметры: Популярные симисторы ON SEMICONDUCTOR

что это такое, принип работы, ВАХ, маркировка и разновидности

Содержание:

Симистор – электронная деталь, основанная на принципах полупроводимости.. В американской терминологии электроники они называются триаками. Главной особенностью этих радиодеталей является способность проводить ток в оба направления. Симистор выполняет роль ключа-регулятора, который используется для создания цепей и является двунаправленным транзистором. Состоят они из силовых электродов. Один из находится на стороне электрода управления, а другого в его основе.

Свой термин они получили при использовании двух параллельных тиристоров и управляющего электрода. Статья содержит материал по тому как они используются, как и где используются, какую структуру имеют, а также где их можно использовать. В качестве дополнения, статья содержит два видеоматериала, а также научную статью.

Симистор: вид с двух сторон.

Как он работает и для чего нужен

Симистор является полупроводниковым прибором. Его полное название – симметричный триодный тиристор. Его особенность – возможно проводить ток в обе стороны. Данный элемент цепи имеет три вывода: один является управляющим, а два других силовыми. В этой статье мы рассмотрим принцип работы, устройство и назначение симистора в различных схемах электроприборов. В таблице ниже представлены характеристики популярных симисторов:

Таблица характеристик популярных симисторов.

Конструкция и принцип действия

Особенность симистора является двунаправленной проводимости идущего через прибор электрического тока. Конструкция устройства строится на использовании двух встречно-параллельных тиристоров с общим управлением. Такой принцип работы дал название от сокращенного «симметрические тиристоры». Поскольку электроток может протекать в обе стороны, нет смысла обозначать силовые выводы как анод и катод. Дополняет общую картину управляющий электрод. В симисторе есть пять переходов, позволяющих организовать две структуры. Какая из них будет использоваться зависит от места образования (конкретный силовой вывод) отрицательной полярности.

Симистор.

Как работает устройство

Исходно полупроводниковый прибор находится в запертом состоянии и ток по нему не проходит. При подаче тока на управляющий электрод, последний переходит в открытое состояние и симистор начинает пропускать через себя ток. При работе от сети переменного тока полярность на контактах постоянно меняется. Схема, где используется рассматриваемый элемент, при этом будет работать без проблем. Ведь ток пропускается в обоих направлениях. Чтобы симистор выполнял свои функции, на управляющий электрод подают импульс тока, после снятия импульса ток через условные анод и катод продолжает протекать до тех пор, пока цепь не будет разорвана или они не будут находится под напряжением обратной полярности.

Это один из видов тиристоров, отличающийся от базового типа большим числом p-n переходов, и как следствие этого, принципом работы (он будет описан ниже). Характерно, что в элементной базе некоторых стран данный тип считается самостоятельным полупроводниковым устройством.  

При использовании в цепи переменного тока симистор закрывается на обратной полуволне синусоиды, тогда нужно подавать импульс противоположной полярности (той же, под которой находятся «силовые» электроды элемента).

[stextbox id=’info’]Принцип действия системы управления может корректироваться в зависимости от конкретного случая и применения. После открытия и начала протекания подавать ток на управляющий электрод не нужно. Цепь питания разрываться не будет. При надобности отключить питание следует понизить ток в цепи ниже уровня величины удержания или кратковременно разорвать цепь питания.[/stextbox]

Управляющие сигналы

Чтобы добиться желаемого результата с симистором используют не напряжение, а ток. Чтобы прибор открылся, он должен быть на определённом небольшом уровне. Для каждого симистора сила управляющего тока может быть разной, её можно узнать из даташита на конкретный элемент. Например, для симистора КУ208 этот ток должен быть больше 160 мА, а для КУ201 —не менее 70 мА.

Симистор иностранного производства.

Полярность управляющего сигнала должна совпадать с полярностью условного анода. Для управления симистором часто используют выключатель и токоограничительный резистор, если он управляется микроконтроллером – может понадобиться дополнительная установка транзистора, чтобы не сжечь выход МК, или использовать симисторный оптодрайвер, типа MOC3041 и подобных. Четырёхквадрантные симисторы могут отпираться сигналом с любой полярностью. В этом преимуществе есть и недостаток – может потребоваться увеличенный управляющий ток. При отсутствии прибор заменяется двумя тиристорами. При этом следует правильно подбирать их параметры и переделывать схему управления. Ведь сигнал будет подаваться на два управляющих вывода.

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

Достоинства и недостатки

Для чего нужен рассматриваемый полупроводниковый прибор? Самый популярный вариант использования – коммутация в цепях переменного тока. В этом плане симистор очень удобен – используя небольшой элемент можно обеспечить управление высоковольтного питания. Популярны решения, когда им заменяют обычное электромеханическое реле. Плюс такого решения – отсутствует физический контакт, благодаря чему включение питания становится надежнее, переключение бесшумным, ресурс на порядки больше, быстродействие выше. Еще одно достоинство симистора – относительно невысокая цена, что вместе с высокой надёжностью схемы и временем наработки на отказ выглядит привлекательно.

Полностью избежать минусов разработчикам не удалось. Так, приборы сильно нагреваются под нагрузкой. Приходится обеспечивать отвод тепла. Мощные (или «силовые») симисторы устанавливают на радиаторы. Ещё один недостаток, влияющий на использование, это создание гармонических помех в электросети некоторыми схемами симисторных регуляторов (например, бытовой диммер для регулировки освещенности).

[stextbox id=’info’]Отметим, что напряжение на нагрузки будет отличаться от синусоиды, что связано с минимальным напряжением и током, при которых возможно включение. Из-за этого подключать следует только нагрузку, не предъявляющую высоких требований к электропитанию. При постановке задачи добиться синусоиды такой способ коммутации не подойдёт. Симисторы сильно подвержены влиянию шумов, переходных процессов и помех. Также не поддерживаются высокие частоты переключения.[/stextbox]

Область применения

Характеристики, небольшая стоимость и простота устройства позволяет успешно применять симисторы в промышленности и быту. Их можно найти:

• В стиральной машине.
• В печи.
• В духовках.
• В электродвигателе.

• В перфораторах и дрелях.
• В посудомоечной машине.
• В регуляторах освещения.
• В пылесосе.

На этом перечень, где используется этот полупроводниковый прибор, не ограничивается. Применение рассматриваемого проводникового прибора осуществляется практически во всех электроприборах, что только есть в доме. На него возложена функция управления вращением приводного двигателя в стиральных машинках, они используются на плате управления для запуска работы всевозможных устройств – легче сказать, где их нет.

Основные характеристики

Рассматриваемый полупроводниковый прибор предназначен для управления схемами. Независимо от того, где в схеме он применяется, важны следующие характеристики симисторов:

1. Максимальное напряжение. Показатель, который будучи достигнут на силовых электродах не вызовет, в теории, выхода из строя. Фактически является максимально допустимым значением при условии соблюдения диапазона температур. Будьте осторожны – даже кратковременное превышение может обернуться уничтожением данного элемента цепи.
2. Максимальный кратковременный импульсный ток в открытом состоянии. Пиковое значение и допустимый для него период, указываемый в миллисекундах.
3. Рабочий диапазон температур.
4. Отпирающее напряжение управления (соответствует минимальному постоянному отпирающему току).
5. Время включения.
6. Минимальный постоянный ток управления, нужный для включения прибора.
7. Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии. Этот параметр всегда указывают в сопроводительной документации. Обозначает критическую величину напряжения, предельную для данного прибора.
8. Максимальное падение уровня напряжения на симисторе в открытом состоянии. Указывает предельное напряжение, которое может устанавливаться между силовыми электродами в открытом состоянии.
9. Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии и напряжения в закрытом. Указываются соответственно в амперах и вольтах за секунду. Превышение рекомендованных значений может привести к пробою или ошибочному открытию не к месту. Следует обеспечивать рабочие условия для соблюдения рекомендованных норм и исключить помехи, у которых динамика превышает заданный параметр.
10. Корпус симистора. Важен для проведения тепловых расчетов и влияет на рассеиваемую мощность.

Вот мы и рассмотрели, что такое симистор, за что он отвечает, где применяется и какими характеристиками обладает. Рассмотренные простым языком теоретические азы позволят заложить основу для будущей результативной деятельности. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Полупроводниковая структура симистора

Структура симистора состоит из пластины, состоящей из чередующихся слоев с электропроводностями p- и n- типа и из контактов электродов основного и управляющего действия. Всего в структуре полупроводника содержится пять слоев p- и n-типа. Область между слоями называется p-n-переходом, который обладает нелинейной ВАХ с небольшим сопротивлением в обратном направлении, где минус – это n-слой, а плюс – p-слой и высокое значение сопротивления в обратном направлении. Пробой p-n-перехода происходит при напряжении равном несколько тысяч вольт.

Во время включения симистора в прямом направлении в работу вступает правая половина структуры. Левая область структуры выключена, она считается для тока, с обладанием очень высоким сопротивлением. Характеристики симистора динамического и статического плана при его действии в прямом направлении, при поступлении положительного управляющего сигнала соответствуют аналогичным характеристикам тиристора, работающего в прямом направлении.

По этой схеме к СЭУ прилагается напряжение со знаком плюс, относительно СЭ, а p—n-переходы j₂  и j₄  подключаются в прямом, а p—n-переходы j₁  и j₃ – в обратную сторону. Благодаря этому структура может рассматриваться, как структура тиристора, подключенная в обратном направлении, не принимающая участие в работе по пропусканию тока. В этом случае действие прибора определяется при помощи левой части структуры и представляет собой обратно ориентированную p—n—p—n структуру с добавочным пятым слоем n₀ , который граничит со слоем p₁.

Использование симистора

Симистор представляется настолько гибким и универсальным устройством, что благодаря его свойству переключения в проводящее состояние запускаемым импульсом с положительным или отрицательным знаком, который не зависит от источника  проявляющего свойства мгновенной полярности. По сути названия анод и катод для прибора не имеют большой актуальности.

• Одно из популярных и простейших сфер использования симистора может считаться его применение в качестветвердотельного реле. Для него характерно малое значение пускового тока достаточного для нагрузки с большими токами. Функцию ключа в таком устройстве может играть геркон, или обладающее большой чувствительностью термореле и прочие контактные пары с током до 50мА, при этом величина тока нагрузки может ограничиваться исключительно показателями, на которые рассчитан симистор.
• 2Не менее широко использование симистора в качестве регулятора интенсивности освещения и управления скоростью вращения электромотора. Схема построена на спользовании запускающих элементов, которые устанавливаются RC-фазовращателем, такой элемент, как потенциометр регулирует интенсивность освещения, а резистор служит для ограничения тока нагрузки. Формирование импульсов выполняется с помощью динистора. После пробоя в динисторе, который происходит в результате разности потенциалов на конденсаторе, импульс разряда конденсатора, возникающий мгновенно включает симистор.
• Управление мощностью в нагрузке с использованием в схеме добавочной RC-цепочки, что дает большой фазовый сдвиг, который облегчает задачу по управлению мощности.

Обозначение симистора на схеме.

Преимущества использования симисторов

• Увеличение разрешенной критической величины напряжения коммутации, что разрешает управления большими реактивными нагрузками без существенных сбоев в коммутации. Это позволяет уменьшить число компонентов, размеры печатной платы, снизить цену и убрать потери на рассеивание энергии демпфером.
• Повышение критической величины изменения тока коммутации, что повышает качество работы на высокой частоте для несинусоидального напряжения.
• Большая чувствительность к высокой температуре рабочего процесса.
• Высокое значение допустимого напряжения снижает стремление к самовключению из состояния отсутствия проводимости при большой температуре, что разрешает их использование для резистивных нагрузок по управлению бытовой и нагревательной техникой.
• Долговечность симистора, обусловленная рабочими температурными перепадами, отличается практически неограниченным ресурсом.
• Отсутствие искрообразования и возможность управления в момент нулевого тока в сети, что снижает электромагнитные помехи.

Основные достоинства симистора:

1. большая частота срабатывания для высокой точности управления;
2. высокий ресурс по сравнению с релейными электромеханическими устройствами;
3. возможность добиться небольших размеров приборов;
4. отсутствие шума при включении и отключении электроцепей.

Силовая электроника, с использованием  симисторов, разработанная отечественными производителями благодаря своим качественным показателям может составить западным фирмам высокую конкуренцию.

Материал по теме: Как подключить конденсатор

Виды симисторов

Говоря о видах симисторов, следует принять тот факт, что это симистор является одним из видов тиристоров.  Когда имеются в виду различия по работе, то и тиристор можно представить своего рода разновидностью симистора. Различия касаются лишь по управляющему катоду и в разных принципах работы этих тиристоров. Читайте что такое импульсный блок питания.

Поврежденные симисторы.

Импортные симисторы широко представлены на отечественном рынке. Их основное отличие от отечественных  симисторов заключается в том, что они не требуют предварительной настройки в самой схеме, что позволяет экономить  детали и место на печатной плате. Как правило, они начинают работать сразу после включения в схему. Следует лишь точно подобрать необходимый симистор по всем требуемым характеристикам.

• На замену Z00607 хорошо подходят ы BT131-600, только они максимально подходят по всем характеристикам
• Полностью аналогичный у Z7M является МАС97А8.
• z3m . Такой же , как и чуть выше.  Различия в токе по управляющему ключу и в максимальном напряжении. Полностью аналогичен по замене на  MAC97A8
• ВТА 16 600 — импортный , рассчитанный на использование в цепях до 16 ампер и напряжением до 600 вольт
• Этот очень часто используется концерном Samsung в производстве бытовых приборов.   Аналогом этого полупроводника и, несомненно, более лучшим, является BT 134-800. ы m2lz47 являются не самыми надежными с точки зрения условий эксплуатации в приборах с нестабильными параметрами питающей сети.
• тс122 25. Данный симистор очень часто называют силовым тиристором, так как он используется в электроприборах или электроинструменте в механизмах плавного пуска.  Отличительной особенность данного а является его большая надежность на протяжении большого срока работы.
• 131 6 , другое название данного а  ВТ 131-600, но есть и упрощенное  название, и на многих деталях имеется именно упрощенная маркировка. С этим моментом очень часто связано то, что по оригинальной или упрощенной маркировке не всегда можно найти именно ту информацию, которая нужна.

Схемы управления

Схемы управления симистором отличаются простотой и надежностью. Там, где без применения симисторов требовалось большое количество деталей, и производилась тщательная подгонка по параметрам – симисторы значительно упростили всю принципиальную схему.  Включение в схему только основных элементов позволяет миниатюризировать не только саму печатную плату, но и весь прибор в целом. Читайте принцип работы индикаторной отвертки.

[stextbox id=’warning’]Схема диммера на симисторе позволяет создать компактное дополнение к выключателю освещения, для плавной регулировки уровня освещения. При необходимости схему можно дополнить компонентами для плавного изменения освещения в зависимости от яркости внешнего фона.[/stextbox]

Схема регулятора на симисторе включает в себя непосредственно сам датчик температуры, питающую сеть, и прибор нагрузки. Изменение показаний датчика температуры приводит к изменени показателей тока на ключе симистора, что приводит либо к увеличению напряжения, либо к уменьшению. Забудьте о сложных механических устройствах с биметаллическими пластинами и выгорающих контактах. Схемы управления скоростью вращения двигателя принципиально ничем не отличаются по принципу построения от других аналогичных. Нюансы касаются только параметров тока и напряжения на двигатель.

Симистр на электронной схеме.

Управление симистором через оптопару позволяет подключать электрооборудование, которым нужно управлять. Непосредственно к компьютеру через порт LPT. Оптопара в данном примере позволяет защитить непосредственно материнскую плату компьютера от перегрузки и выхода из строя.  Своего рода умны предохранитель с функцией управления. Управление симистором с микроконтроллера позволяет добиться очень точных показателей по току и напряжению, при которых происходит управление самим симистором и распределению питающего напряжения на различные устройства нагрузки.

Заключение

Рейтинг автора

Написано статей

В статье описаны все особенности строения и работы симистора. Более подробно о них можно узнать из статьи Работа симистора. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.elektronchic.ru

www.samelectrik.ru

www.howelektrik.com

www.principraboty.ru

Предыдущая

ПолупроводникиЧто такое динистор?

Следующая

ПолупроводникиЧто такое тиристоры?

что такое, из чего состоит и как проверить

Доброго времени суток, уважаемые читатели нашего сайта! В данной статье мы решили рассказать вам о таком важном маленьком приборчике, без которого современную электронику представить себе очень сложно. Для того, чтобы понять, что такое симистор, давайте сначала поговорим немного о полупроводниках.

Что такое полупроводник?

Полупроводники — это нечто среднее между проводниками и диэлектриками (про них у нас есть отдельная статья, рекомендуем ознакомиться). Да, они проводят электрический ток, но проводят они их не так хорошо, как проводники. Физики любят говорить, что у них есть “определенный коэффицент” проводимости. Нам же больше нравится называть их такими веществами, которые достаточно плохо проводят ток. Так вот, из полупроводников изготавливают тиристоры. Что это такое?

Перейдем к тиристорам

Тиристоры — это штуки, которые очень напоминают электронные ключи, однако у них нет закрытого состояния? Как? А вот так! У них немного другое предназначение. По сути, это 2 транзистора, которые управляют мощностью нагрузки с помощью очень слабого сигнала. Обычные тиристоры состоят из 3 деталей — катода, управляющего электрода и анода.

Тиристор

Виды тиристоров

Давайте теперь узнаем, какие тиристоры существуют в природе и какие из них будут интересны нам в первую очередь:

• динисторы (тиристоры, у которых всего 2 вывода — анод и катод)
• триодный тиристор (с 3 выводами)
• тетроидный тиристор (с 4 выводами)
• симистор или симметричный тиристор (именно его мы сегодня изучим доскосконально)

Симистор? Впервые слышу

Симистор — это один из подвидов тиристоров, который обычно состоит из множества тиристоров. По-другому его также называют симметричный симистор.

Из чего состоит этот симистор?

Симистор очень часто физики представляют в виде пятислойного полупроводника. Также бывают и изображения в виде 2 тиристоров. При этом, управление сильно отличается от того, как управляется включенные триодные тиристоры потому их и выделили в отдельную группу. Давайте теперь узнаем, как работает управление.

Управление симистором

Дело в том, что у обыкновенного тиристора есть как катод, так и анод, причем каждый из них выполняет строго определенную функцию, а вот у симистора все немного иначе. Представим, что у нас есть и катод и анод, но когда симистор подключен и работает, то катод становится анодом, а анод — катодом. Вот такое чудесное превращение. Именно поэтому мы не можем сказать, что они здесь присутствуют в явном виде и будет просто называть их выходами (электродами). Для того, чтобы точно не ошибиться, давайте будет называть выходы симистора условными катодом и анодом. Еще немного теории.

У симистора управление работает следующим образом: на входе полярность может быть либо отрицательной — это первый вариант. Второй вариант — это тот, когда она совпадает с полярностью на аноде, что встречается реже. Далее все просто — задаем нужную силу тока и ее хватает для отпирания симистора. Обратите внимание, что для тока специально сделан управляющий электрод, именно им мы и пользуемся для этой цели.

Вуаля! Главная сложность для нас здесь — это подобрать идеальный ток, вот и все!

Симистор схема

Теперь, когда мы уже знаем достаточно много о структуре симисторов и том, каким образом они обычно управляются, пришло время посмотреть, как они выглядят на схемах и что здесь есть интересного. Взгляните, например, на эту схему:

Здесь нам стоит сразу отметить, какие есть условные обозначения, чтобы дальше без проблем разбираться во всех схемах. Симисторы обычно имеют 3 электрода, один из которых — это затвор. Его обозначают через английскую букву G. Что, уже гораздо больше понимания, верно? Отлично! Теперь давайте разберемся со схемой немного другого симистора. Замечаете отличия? Да, ведь здесь симистор составлен из целых 2 тиристоров!

Ага, а почему же тогда это симистор? Почему нельзя было сюда поставить схему обычного эквивалентного тиристора? А все дело в том, что управляется такая схема несколько иначе.

Регулятор на симисторе

Теперь пришло время нам обсудить, каким образом симистор регулирует напряжение. Это на самом деле очень интересно. Смотрите. Как только симистор начинает работать, на один из его электронов сразу же подается напряжение, которое всегда является переменным. Далее на управляющий электрод дается отрицательный ток, который и будет управлять процессом. Как будет преодолен порог включения (он всегда известен заранее, в этом и удобство), симистор откроется и ток начнет проходить через него. Отметим, что симистор перестанет работать в тот момент, когда ток поменяет полярность (другими словами он закроется). Далее все идет цикл за циклом и повторяется.

Ага, вроде понятно. А что влияет на скорость открытия и закрытия симистора? Что влияет на силу на выходе? Здесь все опять же очень просто. При нарастании входного напряжения импульс на выходе также увеличивается. Соответственно, если на входе маленькое напряжение — то и на выходе импульс будет короткий. Приведем в пример обыкновенную лампочку с симистором. Чем больше подаем напряжения — тем ярче лампочка. Здорово, не так ли?

Режимы работы симистора

Симистор может работать как под воздействием отрицательного тока, так и под воздействием положительного. Всего выделяют четыре основных режима работы: все зависит от полярности и входного напряжения.

В чем главные достоинства симистора

Давайте рассмотрим симистор как реле. В такой роли у него много существенных преимуществ:

• дешево. Да, это тоже плюс. Ну а что? Когда вам нужно сразу много, то будет очень хорошо, если потратить нужно будет меньше
• служит очень долго (конечно же, по сравнению с другими приборами этого класса)
• надежность из-за отсутствия контактов

Но есть у него и минусы

Конечно, идеальных приборов пока не придумали, поэтому здесь мы тоже не в праве их скрывать:

• сильная чувствительность к высоким температурам
• работает только на низких частотах (уж слишком долго он открывается и закрывается)
• иногда бывают внезапные срабатывания из-за естественного внешнего электромагнитного воздействия

Как проверить симистор?

Поговорив о положительных и отрицательных моментах симистора, мы плавно подвели наше с вами изучение симисторов к очень важному аспекту, а именно — к проверке. Вы можете сказать? Что это еще за проверка. Наверняка это что-то бесполезное. А мы вам ответим, что проверять симисторы — это очень важно, ведь на нем по сути держится весь электроприбор, и выявив брак или неисправность хотя бы в одном симисторе из партии, у вас есть шанс спасти целые электроприборы от серьезных поломок. Но и здесь новички задают вопрос.

А на фабриках, где изготавливают эти симисторы разве их не проверяют. Вопрос этот очень интересен, но ответ тоже довольно прост. На заводах нет времени на проверку каждого отдельного симистора, поэтому от силы проверке может подвергаться один прибор из партии. Поэтому давайте теперь уже поговорим о том, как же все-таки можно проверить на исправность этот замечательный прибор.

Существует сразу несколько эффективных способов проверки симистора. Давайте подробно разберемся с каждым из них. Для начала сразу скажем, что проверять симистор внутри схемы — это совершенно неверное действие. Вам сначала обязательно нужно извлечь его из платы, а потом уже работать с ним. Почему?

Тут все очень просто. Если вы будете проверять свой симистор и при этом он будет внутри схемы, то вы можете проверить его и он будет неисправен, но на самом деле будет неисправен соседний элемент, подключенный к нему параллельно. Поэтому нужно исключить все факторы, отключив симистор от схемы, выпаяв его. Отметим, что проверять нужно будет каждый отдельный элемент, иначе вы не сможете найти причину поломки. Сначала, как правило, проверяют силовые цепи, потом уже переходят к ключам, сделанным из полупроводниковых материалов. Как же можно проверить полупроводниковые ключи:

1. проверка мультиметром (например прозвонкой или омметром). Это работает по следующему принципу: используем мультиметр в режиме измерения сопротивления Контактами присоединяем к нашему симистору, а затем смотрим полученные измерения. Дело в том, что у исправного симистора значение на омметре должно быть большим или очень большим.

   Вот так выглядит мультиметр

2. проверка батарейкой в паре с лампочкой. На первый взгляд такая идея может показаться глупой и нерациональной, но на деле же это не так. Давайте узнаем, как это работает. Тут все немного сложнее, но все по порядку. Для начала нам нужно будет подсоединить лампочку одним контактом к катоду (условному) нашего симистора. Далее второй контакт лампочки подключается к “отрицательной” стороне батарейки. Останется только присоединить “плюсовой” конец к аноду. Если лампочка горит нормально, то значит и симистор полностью рабочий.

Мощность симистора

Теперь, когда мы уже достаточно много знаем о симисторах, пришло время перейти к технической части. Как? Уже? Ага, вы уже к этому готовы. Итак, самый главный аспект, который волнует всех покупателей этого замечательного прибора — это мощность. Конечно, под этим понимается обычно целая совокупность технических характеристик симистора. О них и пойдет речь. Отметим, что мы разберем характеристики на примере довольно популярной модели — BT139-800.

Сначала давайте узнаем. Что вообще из себя представляют технические характеристики. Больше всего нас будут волновать:

• самое большое напряжение, которое только возможно
• самое большое напряжение, когда симистор открыт
• то напряжение, при котором симистор отпирается
• самый маленький ток, при котором открывается симистор
• температуры, при которых работает симистор
• время отклика (срабатывания)

Ага, вроде бы мы обо всем этом уже говорили, поэтому не так уж и сложно. Хорошо. Теперь о каждой характеристике немного подробнее.

Время отклика (срабатывания)

Скорость срабатывания симистора — это тоже очень важный параметр. Почему? Когда в цепи много таких симисторов и если каждый будет долго срабатывать, то большой аппарат будет очень долго реагировать на каждую команду или даже вообще не сможет работать.

У тока тоже есть своя скорость, а если на его задержку еще будет накладываться куча других, то прибор может стать ну очень медленным, поэтому на это тоже нужно обращать внимание. Наш симистор срабатывает в среднем за 2 микросекунды и это очень хороший результат. Формально, это то время, которое пройдет с момента, когда симистор начинает открываться и уже открыт.

Температура тоже важна

Симисторы, конечно же, работают при достаточно обычных для нас температурах. Однако при помещении его в критические условия будет лучше, если этот диапазон будет очень широким. Наш симистор работает при температуре от МИНУС 40, до ПЛЮС 125 градус по Цельсию. В обычной жизни этот диапазон оптимален, поэтому тут добавить нечего.

Самое большее возможное напряжение

В симисторе BT139-800 это 800 вольт и других моделей этот параметр может отличаться. Не стоит считать, что это напряжение, при котором симистор отлично работает. Нет, напротив — это теоретическое напряжение, от которого симистор еще не выйдет из строя. То есть при идеальных условиях для конкретной модели этот симистор еще вытянет такое напряжение в цепи, однако при превышении его шансов на дальнейшую работоспособностью почти нет. Идем дальше.

Минимальный ток управления

Начнем с того, что этот ток принято измерять в миллиамперах. Разумеется, все зависит от того, как определена полярность симистора в данное время, а также от полярности входного напряжения. Наш симистор имеет мин ток управления от 5 до 22 миллиампер. Однако при проектировании схемы, в которой будет работать симистор, правильнее всего будет ориентироваться на максимальные значения тока. Для нашего симистора это значения, которые находятся между 35 и 70 миллиамперами.

Общие сведения о технических характеристиках и параметрах симистора » Примечания по электронике

Существует множество различных симисторов, от маленьких до больших, которые можно использовать в цепях — правильный выбор является ключом к успешной работе схемы симистора.

---

Симистор, диак, тиристор Учебное пособие Включает:
Основы работы с тиристорами Структура тиристорного устройства Тиристорный режим Затвор выключения тиристора, ГТО Технические характеристики тиристора Что такое симистор Технические характеристики симистора Обзор Диака

---

При выборе симистора для конкретной схемы важно выбрать тот, который будет работать требуемым образом и сможет выдерживать напряжения и токи, которые он должен выдерживать.

Ключом к выбору правильного симистора является понимание спецификаций и параметров, указанных в технических описаниях. Таким образом, можно узнать, на что указывают цифры, и, следовательно, выбрать лучшее устройство для схемы.

9Спецификация симистора 0002 выделяет характеристики Спецификации симистора

и характеристики тиристоров во многом схожи, как и следовало ожидать, но одно из основных отличий состоит в том, что симисторы работают на обеих половинах цикла формы волны переменного тока.

В результате спецификации симистора должны учитывать это, и часто спецификации симистора включают количество квадрантов, в которых они работают.

Спецификация симистора

Общие характеристики симистора и параметры таблицы
	Спецификация	/ Сведения о параметрах
В РРМ / В РРМ	Повторяющееся пиковое напряжение в закрытом состоянии	Этот параметр представляет собой максимальное пиковое напряжение, допустимое для TRIAC. Этот параметр нельзя превышать даже мгновенно, иначе устройство может выйти из строя. Также всегда хорошо оставлять достаточный запас для переходных процессов. Этот параметр указан для условий вплоть до максимальной температуры перехода. Также токи утечки (I DRM / I RRM ) также обычно определяются в соответствии с этой спецификацией.
I Т(СКЗ)	Среднеквадратичное значение тока в открытом состоянии	Эта спецификация симистора является максимально допустимым среднеквадратичным значением тока через устройство. Он указан для данной температуры. В различных спецификациях может быть указана температура окружающей среды, T a , температура корпуса, T c , или даже температура свинца, T l . Метод, используемый для определения температуры, обычно зависит от типа корпуса, используемого для симистора.
dI/dt	Максимальное повышение тока в открытом состоянии	Для симистора задана максимальная скорость нарастания тока в открытом состоянии во время включения. Если этот показатель превышен, то устройство может быть повреждено.
I 2 т	Защита от перегрузки по току	Параметр I 2 t указывает на предохранитель, который требуется для защиты симистора и его цепи. Обычно это соответствует длительности перегрузки по току 10 мс, но это будет указано в техническом описании.
И Т(АВ)	Средний ток в открытом состоянии	Этот параметр отличается от среднеквадратичного значения тока, поскольку он определяет среднее значение тока, а не среднеквадратичное значение. Среднеквадратичное значение даст истинный эффект нагрева тока.
I ТСМ	Неповторяющийся выброс тока в открытом состоянии	Как следует из названия, этот параметр таблицы данных для тиристоров определяет максимальный пиковый ток в устройстве в импульсных условиях. Нужно смотреть точные условия для рассматриваемого производителя, но часто определяется для полусинусоиды. Продолжительность указана для 50 Гц (длительность 10 мс) и 60 Гц (длительность 8,3 мс). Это необходимо, поскольку импульсный ток, превышающий максимальный, может привести к выходу устройства из строя.
я GT	Ток запуска стробирования	Этот параметр представляет собой ток, необходимый в цепи затвора симистора, чтобы позволить симистору срабатывать и фиксироваться во включенном состоянии, при условии наличия достаточного анодно-катодного тока для поддержания протекания тока.
Я ГМ	Пиковый ток затвора	Этот параметр спецификации представляет собой максимальный уровень тока затвора для симистора.
В ГТ	Напряжение срабатывания затвора	Эта спецификация отражает напряжение, которое необходимо приложить к затвору симистора, чтобы обеспечить достижение тока запуска затвора и срабатывание устройства.

Ниже приведены некоторые из основных спецификаций или параметров, включенных в технические описания симисторов. Они помогают выбрать наилучший симистор для любого применения в схеме.

Больше электронных компонентов:
Батареи конденсаторы Соединители Диоды полевой транзистор Индукторы Типы памяти Фототранзистор Кристаллы кварца Реле Резисторы ВЧ-разъемы Переключатели Технология поверхностного монтажа Тиристор Трансформеры Транзистор Клапаны/трубки
    Вернуться в меню «Компоненты». . .

симистор | Руководство для начинающих

В этом руководстве мы познакомимся с некоторыми основами TRIAC. В процессе мы поймем структуру, символ, работу, характеристики, области применения TRIAC.

Краткое описание

Введение

Как известно, тринистор является однонаправленным устройством и имеет характеристики обратной блокировки, которые предотвращают протекание тока в условиях обратного смещения. Но для многих приложений требуется двунаправленное управление током, особенно в цепях переменного тока. Чтобы добиться этого с помощью SCR, два SCR должны быть соединены встречно-параллельно, чтобы контролировать как положительные, так и отрицательные полупериоды входа.

Однако эта структура может быть заменена специальным полупроводниковым устройством, известным как TRIAC, для осуществления двунаправленного управления. TRIAC представляет собой двунаправленное коммутационное устройство, которое может эффективно и точно управлять мощностью переменного тока. Они часто используются в регуляторах скорости двигателя, цепях переменного тока, системах контроля давления, диммерах и другом оборудовании управления переменным током.

Вернуться к началу

Основы работы с симистором

Симистор является важным элементом семейства тиристорных устройств. Это двунаправленное устройство, которое может пропускать ток как при прямом, так и при обратном смещении, и, следовательно, это устройство управления переменным током. Симистор эквивалентен двум встречным тиристорам, соединенным с одной клеммой затвора, как показано на рисунке.

TRIAC является аббревиатурой переключателя переменного тока TRIode. TRI означает, что устройство состоит из трех клемм, а AC означает, что оно управляет мощностью переменного тока или может проводить переменный ток в обоих направлениях.

Симистор имеет три контакта, а именно: основной контакт 1 (MT1), основной контакт 2 (MT2) и ворота (G), как показано на рисунке. Если MT1 смещен в прямом направлении по отношению к MT2, то ток течет от MT1 к MT2. Точно так же, если MT2 смещен в прямом направлении по отношению к MT1, то ток течет от MT2 к MT1.

Вышеуказанные два условия достигаются всякий раз, когда строб запускается соответствующим стробирующим импульсом. Подобно SCR, симистор также включается путем подачи соответствующих импульсов тока на клемму затвора. Как только он включается, он теряет контроль за воротами над своей проводимостью. Таким образом, traic можно отключить, уменьшив ток до нуля через основные клеммы.

Вернуться к началу

Конструкция симистора

Симистор представляет собой пятислойное полупроводниковое устройство с тремя выводами. Клеммы обозначены как MT1, MT2 как анодные и катодные клеммы в случае SCR. А затвор изображается как G, аналогичный тиристору. Терминал затвора соединен с областями N4 и P2 металлическим контактом и находится рядом с терминалом MT1.

Терминал MT1 подключен к регионам N2 и P2, а терминал MT2 подключен к регионам N3 и P1. Следовательно, клеммы MT1 и MT2 подключены к обеим областям P и N устройства, и, таким образом, полярность приложенного напряжения между этими двумя клеммами определяет ток, протекающий через слои устройства.

При открытых воротах МТ2 становится положительным по отношению к МТ1 для траектории со смещением вперед. Следовательно, traic работает в режиме прямой блокировки до тех пор, пока напряжение на симисторе не станет меньше, чем прямое напряжение отключения. Точно так же для симистора с обратным смещением MT2 становится отрицательным по отношению к MT1 с открытым затвором.

Пока напряжение на симисторе меньше напряжения обратного пробоя, устройство работает в режиме обратной блокировки. Трассу можно сделать проводящей за счет положительного или отрицательного напряжения на клемме затвора.

Вернуться к началу

Работа и эксплуатация симистора

К клеммам симистора можно подключать различные комбинации отрицательного и положительного напряжения, поскольку это двунаправленное устройство. Четыре возможные комбинации потенциалов электродов, которые заставляют симистор работать в четырех различных рабочих квадрантах или режимах, представлены следующим образом.

1. MT2 положителен по отношению к MT1 с положительной полярностью затвора по отношению к MT1.
2. MT2 положителен по отношению к MT1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к MT1.
3. MT2 является отрицательным по отношению к MT1 с отрицательной полярностью затвора по отношению к MT1.
4. MT2 отрицателен по отношению к MT1 с положительной полярностью затвора по отношению к MT1.

Как правило, ток фиксации выше во втором квадранте или режиме, в то время как ток запуска затвора выше в четвертом режиме по сравнению с другими режимами для любого симистора.

В большинстве приложений используется цепь с отрицательным током запуска, что означает, что 2 и 3 квадранты используются для надежного запуска при двунаправленном управлении, а также когда критична чувствительность затвора. Чувствительность затвора самая высокая при обычном использовании режимов 1 и 4.

Режим 1: MT2 положительный, положительный ток затвора

Когда вывод затвора становится положительным по отношению к MT1, ток затвора протекает через соединение P2 и N2. При протекании этого тока слой P2 заполняется электронами и далее эти электроны диффундируют к краю перехода J2 (или перехода P2-N1).

Эти электроны, собранные слоем N1, создают объемный заряд на слое N1. Следовательно, больше дырок из области P1 диффундирует в область N1, чтобы нейтрализовать отрицательные объемные заряды. Эти дырки достигают соединения J2 и создают положительный пространственный заряд в области P2, что приводит к тому, что больше электронов вводится в P2 из N2.

Это приводит к положительной регенерации, и, наконец, основной ток течет от MT2 к MT1 через области P1-N1-P2-N2.

Режим 2: MT2 положительный, отрицательный ток затвора

Когда MT2 положительный, а вывод затвора отрицательный по отношению к MT1, ток затвора протекает через соединение P2-N4. Этот ток затвора смещает переход P2-N4 для вспомогательной структуры P1N1P2N4. Это приводит к тому, что симистор сначала проводит через слои P1N1P2N4.

Это еще больше повышает потенциал между P2N2 по направлению к потенциалу MT2. Это приводит к тому, что ток устанавливается слева направо в слое P2, который смещает соединение P2N2 в прямом направлении. И, следовательно, основная структура P1N1P2N2 начинает проводить.

Первоначально проведенная вспомогательная структура P1N1P2N4 рассматривается как пилотная SCR, а позже проводимая структура P1N1P2N2 считается основной SCR. Следовательно, анодный ток пилотного тиристора служит током затвора основного тиристора. В этом режиме чувствительность к току затвора меньше, и, следовательно, для включения симистора требуется больший ток затвора.

Режим 3: MT2 отрицательный, положительный ток затвора

В этом режиме MT2 становится отрицательным по отношению к MT1, и устройство включается путем подачи положительного напряжения между затвором и клеммой MT1. Включение инициируется N2, который действует как дистанционное управление затвором, а структура приводит к включению симистора P2N1P1N3.

Внешний ток затвора смещает соединение P2-N2 в прямом направлении. Слой N2 инжектирует электроны в слой P2, которые затем собираются переходом P2N1. Это приводит к увеличению тока через переход P2N1.

Дырки, введенные из слоя P2, диффундируют через область N1. Это создает положительный объемный заряд в области P. Следовательно, больше электронов из N3 диффундирует в P1, чтобы нейтрализовать положительные пространственные заряды.

Таким образом, эти электроны достигают соединения J2 и создают отрицательный объемный заряд в области N1, что приводит к инжекции большего количества дырок из P2 в область N1. Этот регенеративный процесс продолжается до тех пор, пока структура P2N1P1N3 не включит симистор и не пропустит внешний ток.

Поскольку симистор включается удаленным затвором N2, в этом режиме устройство менее чувствительно к положительному току затвора.

Режим 4: MT2 отрицательный, отрицательный ток затвора

В этом режиме N4 действует как удаленный затвор и вводит электроны в область P2. Внешний ток затвора смещает вперед переход P2N4. Электроны из области N4 собираются переходом P2N1, увеличивая ток через переход P1N1.

Следовательно, структура P2N1P1N3 включается регенеративным действием. Симистор более чувствителен в этом режиме по сравнению с положительным током затвора в режиме 3.

Из приведенного выше обсуждения можно сделать вывод, что режимы 2 и 3 являются менее чувствительной конфигурацией, которая требует большего тока затвора для срабатывания симистора, тогда как более распространенными являются режимы срабатывания симистора 1 и 4, которые имеют большую чувствительность. На практике более чувствительный режим работы выбирается так, чтобы полярность затвора совпадала с полярностью клеммы МТ2.

Вернуться к началу

V-I Характеристики симистора

Функция траектории подобна двум тиристорам, включенным встречно-параллельно, и, следовательно, характеристики VI симистора в 1-м и 3-м квадрантах будут аналогичны характеристикам VI тиристоров. Когда терминал MT2 является положительным по отношению к терминалу MT1, считается, что трасса находится в режиме прямой блокировки.

Через устройство протекает небольшой ток утечки при условии, что напряжение на устройстве ниже напряжения отключения. Как только достигается напряжение отключения устройства, симистор включается, как показано на рисунке ниже.

Однако также возможно включить симистор ниже VBO, подав импульс затвора таким образом, чтобы ток через устройство был больше, чем ток фиксации симистора.

Аналогично, когда терминал МТ2 становится отрицательным по отношению к МТ1, трасса находится в режиме обратной блокировки. Небольшой ток утечки протекает через устройство до тех пор, пока оно не сработает по напряжению пробоя или по методу срабатывания затвора. Следовательно, положительный или отрицательный импульс на затвор запускает симистор в обоих направлениях.

Напряжение питания, при котором симистор начинает работать, зависит от тока затвора. Если ток затвора больше, меньше будет напряжение питания, при котором включается симистор. Обсуждаемый выше запуск в режиме -1 используется в первом квадранте, тогда как запуск в режиме 3 используется в 3-м квадранте.

Из-за внутренней структуры симистора фактические значения тока фиксации, тока срабатывания затвора и тока удержания могут незначительно отличаться в разных режимах работы. Поэтому номиналы траков значительно ниже, чем у тиристоров.

Вернуться к началу

Преимущества

Симистор может запускаться как положительной, так и отрицательной полярностью напряжения на затворе.

• Он может работать и переключать оба полупериода сигнала переменного тока.
• По сравнению с встречно-параллельной тиристорной конфигурацией, для которой требуются два радиатора немного меньшего размера, для симистора требуется один радиатор немного большего размера. Следовательно, симистор экономит место и стоимость в приложениях с питанием переменным током.
• В приложениях постоянного тока тиристоры должны быть соединены с параллельным диодом для защиты от обратного напряжения. А вот симистор может работать и без диода, возможен безопасный пробой в любую сторону.

Вернуться к началу

Недостатки

• Имеются более низкие характеристики по сравнению с тиристорами.
• Необходимо внимательно отнестись к выбору схемы запуска затвора, поскольку симистор может запускаться как при прямом, так и при обратном смещении.
• Имеют низкий показатель dv/dt по сравнению с тиристорами.
• Имеют очень маленькую частоту переключения.
• Симисторы менее надежны, чем тиристоры.

Вернуться к началу

Области применения

Благодаря двунаправленному управлению переменным током, симисторы используются в качестве регуляторов мощности переменного тока, контроллеров вентиляторов, контроллеров нагревателей, пусковых устройств для тиристоров, трехпозиционных статических переключателей, регуляторов освещенности и т. д. приложения переключения и управления фазой обсуждаются ниже.

Симистор в качестве переключателя высокой мощности

Поскольку симистор использует низкое напряжение и ток затвора для управления высоким напряжением и током нагрузки, он часто используется в качестве переключающего устройства во многих операциях переключения. На рисунке ниже показано использование симистора в качестве переключателя ВКЛ/ВЫКЛ переменного тока для управления лампой высокой мощности.

Когда переключатель S находится в положении 1, симистор находится в режиме прямой блокировки, поэтому лампа остается в выключенном состоянии. Если переключатель переведен в положение 2, через клемму затвора протекает небольшой ток затвора, и, следовательно, симистор включается. Это дополнительно заставляет лампу включаться, чтобы дать полную мощность.

Управление фазой с использованием симистора

Как и SCR, с помощью симистора также возможен метод управления фазой путем изменения средней мощности нагрузки. Путем управления углом срабатывания в каждом полупериоде входного переменного тока регулируется мощность, подаваемая на нагрузку. Задержка, на которую откладывается срабатывание, называется углом задержки, а угол, на который работает симистор, называется углом проводимости.

На приведенном ниже рисунке показано использование симистора для управления фазой с целью обеспечения переменной мощности нагрузки. Диоды D1 и D2 пропускают ток на клемму затвора в положительном и отрицательном полупериодах соответственно.

Как только в схему подается входное питание переменного тока, симистор находится в состоянии блокировки (в прямом или обратном направлении) при условии, что приложенное напряжение меньше VBO или ток затвора меньше минимального тока затвора. Во время положительного полупериода входа диод D1 смещен в прямом направлении, и, следовательно, на затвор подается положительный ток затвора.

Следовательно, затвор срабатывает и симистор переходит в состояние проводимости. Во время отрицательного полупериода входа диод D2 смещен в прямом направлении, поэтому ток затвора протекает через него, и симистор включается.

Аналогичным образом мощность переменного тока, подаваемая на нагрузку, регулируется в любом направлении путем применения соответствующего стробирующего сигнала. Угол проводимости симистора регулируется изменением сопротивления R2 в приведенной выше схеме.

Вернуться к началу

Triac против SCR

• Triac — двунаправленное устройство, тогда как SCR — однонаправленное устройство.