♦ Jak jsme již zjistili, tyristor je polovodičová součástka, která má vlastnosti elektrického ventilu. Tyristor se dvěma vývody (A - anoda, K - katoda) , to je dinistor. Tyristor se třemi vývody (A – anoda, K – katoda, Ue – řídící elektroda) , to je tyristor, nebo se mu v běžném životě říká jednoduše tyristor.
♦ Pomocí řídicí elektrody (za určitých podmínek) můžete změnit elektrický stav tyristoru, tj. převést jej ze stavu „vypnuto“ do stavu „zapnuto“.
Tyristor se otevře, pokud přivedené napětí mezi anodou a katodou překročí hodnotu U = Up, tedy velikost průrazného napětí tyristoru;
Tyristor lze otevřít při napětí menším než Up mezi anodou a katodou (U< Uпр)
, pokud mezi řídicí elektrodu a katodu přivedete napěťový impuls kladné polarity.
♦ Tyristor může zůstat v otevřeném stavu libovolně dlouho, dokud je na něj přivedeno napájecí napětí.
Tyristor lze uzavřít:
- - pokud snížíte napětí mezi anodou a katodou až U = 0;
- - pokud snížíte anodový proud tyristoru na hodnotu menší než přídržný proud Iud.
- — přivedením blokovacího napětí na řídicí elektrodu (pouze u vypínacích tyristorů).
Tyristor může také zůstat v uzavřeném stavu po libovolně dlouhou dobu, dokud nepřijde spouštěcí impuls.
Tyristory a dinistory pracují v obvodech stejnosměrného i střídavého proudu.
Činnost dinistoru a tyristoru ve stejnosměrných obvodech.
Podívejme se na praktické příklady.
První příklad použití dinistoru je generátor relaxačního zvuku
.
Používáme ho jako dinistor KN102A-B.
♦ Generátor funguje následovně.
Po stisknutí tlačítka Kn, přes odpory R1 a R2 Kondenzátor se postupně nabíjí S(+ baterie – sepnuté kontakty tlačítka Kn – odpory – kondenzátor C – mínus baterie).
Ke kondenzátoru je paralelně připojen řetězec telefonní kapsle a dinistoru. Telefonní kapslí a dinistorem neprotéká žádný proud, protože dinistor je stále „uzamčen“.
♦ Když kondenzátor dosáhne napětí, při kterém prorazí dynistor, projde puls vybíjecího proudu kondenzátoru cívkou telefonní kapsle (C – telefonní cívka – dynistor – C). Z telefonu se ozývá cvaknutí, kondenzátor je vybitý. Dále se kondenzátor C znovu nabije a proces se opakuje.
Frekvence opakování kliknutí závisí na kapacitě kondenzátoru a hodnotě odporu rezistorů R1 a R2.
♦ Se jmenovitými hodnotami napětí, odporu a kondenzátoru uvedenými na diagramu lze frekvenci zvukového signálu pomocí odporu R2 změnit v rámci 500 – 5000
hertz. Telefonní kapsle musí být použita s nízkoimpedanční cívkou 50-100 ohmů, už ne, například telefonní kapsle TK-67-N.
Telefonní kapsle musí být zapojena se správnou polaritou, jinak nebude fungovat. Na kapsli je označení + (plus) a – (mínus).
♦ Toto schéma (obrázek 1) má jednu nevýhodu. Vzhledem k velkému rozptylu parametrů dinistoru KN102 (různé napětí porucha), v některých případech bude nutné zvýšit napájecí napětí na 35-45 voltů, což není vždy možné a pohodlné.
Ovládací zařízení sestavené na tyristoru pro zapínání a vypínání zátěže pomocí jednoho tlačítka je na obr. 2. Obr.
Zařízení funguje následovně.
♦ Ve výchozím stavu je tyristor uzavřen a světlo nesvítí.
Stiskněte tlačítko Kn pro 1–2 sekundy. Kontakty tlačítka se otevřou, tyristorový katodový obvod je přerušený.
V tuto chvíli kondenzátor S nabíjené ze zdroje přes odpor R1. Napětí na kondenzátoru dosáhne U napájení.
Uvolněte tlačítko Kn.
V tomto okamžiku se kondenzátor vybije přes obvod: rezistor R2 - řídicí elektroda tyristoru - katoda - sepnuté kontakty tlačítka Kn - kondenzátor.
Proud poteče v obvodu řídicí elektrody, tyristoru "otevře se".
Rozsvítí se světlo
a podél obvodu: plus baterie - zátěž ve formě žárovky - tyristor - uzavřené kontakty tlačítka - mínus baterie.
Obvod zůstane v tomto stavu tak dlouho, jak je požadováno.
.
V tomto stavu je kondenzátor vybit: rezistor R2, přechodová řídicí elektroda - tyristorová katoda, kontakty tlačítka Kn.
♦ Chcete-li žárovku zhasnout, krátce stiskněte tlačítko Kn. V tomto případě je přerušen hlavní napájecí obvod žárovky. Tyristor "zavírá". Když jsou kontakty tlačítka sepnuté, tyristor zůstane v sepnutém stavu, protože řídicí elektroda tyristoru Uynp = 0(kondenzátor je vybitý).
Testoval jsem a spolehlivě pracoval různé tyristory v tomto obvodu: KU101, T122, KU201, KU202, KU208 .
♦ Jak již bylo zmíněno, dinistor a tyristor mají svůj vlastní tranzistorový analog .
Tyristorový analogový obvod se skládá ze dvou tranzistorů a je zobrazen na obr. 3.
Tranzistor Tr 1 má p-n-p vodivost, tranzistor Tr 2 má n-p-n
vodivost. Tranzistory mohou být buď germaniové nebo křemíkové.
Tyristorový analog má dva řídicí vstupy.
První vstup: A – Ue1(emitor - báze tranzistoru Tr1).
Druhý vchod: K – Ue2(emitor - báze tranzistoru Tr2).
Analog má: A - anodu, K - katodu, Ue1 - první řídicí elektrodu, Ue2 - druhou řídicí elektrodu.
Pokud se nepoužijí řídící elektrody, tak to bude dinistor, s elektrodami A - anoda a K - katoda .
♦ Dvojice tranzistorů, pro analog tyristoru, musí být zvolena o stejném výkonu s proudem a napětím vyšším, než je potřeba pro provoz zařízení. Tyristorové analogové parametry (průrazné napětí Unp, přídržný proud Iyд) , bude záviset na vlastnostech použitých tranzistorů.
♦ Pro stabilnější analogový provoz jsou do obvodu přidány odpory R1 a R2. A pomocí rezistoru R3 průrazné napětí lze upravit Up a udržující proud Iyd analog dinistoru - tyristoru. Je znázorněno schéma takového analogu na obr. 4.
Pokud je v obvodu generátoru zvukové frekvence (obrázek 1), místo dinistoru KN102 zapněte analogový dinistor, získáte zařízení s různými vlastnostmi (Obrázek 5) .
Napájecí napětí takového obvodu bude od 5 do 15 voltů. Změna hodnot odporu R3 a R5 Můžete změnit tón zvuku a provozní napětí generátoru.
Variabilní odpor R3 Průrazné napětí analogu se volí podle použitého napájecího napětí.
Pak jej můžete nahradit konstantním odporem.
Tranzistory Tr1 a Tr2: KT502 a KT503; KT814 a KT815 nebo jakékoli jiné.
♦ Zajímavé obvod stabilizátoru napětí s ochranou proti zkratu zátěže (Obrázek 6).
Pokud zatěžovací proud překročí 1 ampér, ochrana bude fungovat.
Stabilizátor se skládá z:
- - ovládací prvek - zenerova dioda KS510, který určuje výstupní napětí;
- - akční tranzistory KT817A, KT808A, působící jako regulátor napětí;
- - jako snímač přetížení se používá rezistor R4;
- — ochranný mechanismus akčního členu používá analog dinistoru na tranzistorech KT502 a KT503.
♦ Na vstupu stabilizátoru je kondenzátor jako filtr C1. Rezistor R1 je nastaven stabilizační proud zenerovy diody KS510, velikost 5 – 10 mA. Napětí na zenerově diodě by mělo být 10 voltů.
Rezistor R5 sady počáteční režim stabilizaci výstupního napětí.
Rezistor R4 = 1,0 Ohm, je zapojen do série se zátěžovým obvodem. Čím větší je zátěžový proud, tím více napětí úměrného proudu se uvolní.
V počátečním stavu, kdy je zátěž na výstupu stabilizátoru malá nebo vypnutá, je analog tyristoru uzavřen. Napětí 10 voltů, které je na něj přivedeno (ze zenerovy diody), nestačí k průrazu. V tomto okamžiku pokles napětí na rezistoru R4 téměř rovna nule.
Pokud postupně zvyšujete zatěžovací proud, úbytek napětí na rezistoru se zvýší R4. Při určitém napětí na R4 prorazí analog tyristoru a mezi bodem se ustaví napětí Bod1 a společný drát rovný 1,5 - 2,0 voltů.
Toto je napětí přechodu anoda-katoda otevřeného analogu tyristoru.
Současně se rozsvítí LED D1, signalizace nouzová situace. Napětí na výstupu stabilizátoru se v tomto okamžiku bude rovnat 1,5 - 2,0 voltů.
Chcete-li obnovit normální práce stabilizátor, je třeba vypnout zátěž a stisknout tlačítko Kn, resetování bezpečnostního zámku.
Na výstupu stabilizátoru bude opět napětí 9 voltů a LED zhasne.
Nastavení rezistoru R3, můžete zvolit provozní proud ochrany od 1 ampéru nebo více
. Tranzistory T1 a T2 Lze instalovat na jeden radiátor bez izolace. Samotný radiátor by měl být izolován od krytu.
Probírali jsme, co je to dinistor, dnes máme před sebou další zařízení - symetrický dinistor nebo, jak se také říká těm, kdo rádi nerušsky mluví - diak. Toto je také dvouelektrodové zařízení, zbývá zjistit, proč je symetrické a jak to ovlivňuje jeho provoz. Ve schématu zapojení je symetrický dinistor označen jinak. Například takto:
Na základě logiky a předchozích zkušeností můžeme předpokládat, že symetrický dinistor jsou dva obyčejné zapojené (pokud věříte grafickému označení) zády k sobě v sérii. Ale pokud je to tak, pak bez ohledu na to, jak přivedete napětí do zařízení, v každém případě bude jeden z dinistorů zapnutý v opačném směru a bez ohledu na to, jak se na to díváte, zařízení prostě neprojde proudem. Ani tady, ani tam (dinistor, jak si pamatujeme, se zavírá, když je zpětné napětí). Proč je to potom potřeba? Nebo je chyba v našich teoretických výpočtech? No, pojďme se na to podívat. Znovu sestavujeme náš hypotetický obvod, ale místo běžného dinistoru nainstalujeme symetrický:
Začneme snižovat odpor rezistoru, napětí na dinistoru se zvyšuje, ale není žádný proud. V určitém okamžiku se naše zařízení úplně otevře jako běžný dinistor a vypne se pouze tehdy, když proud, který jím prochází, není menší než přídržný proud ( porazil jsem). Prozatím máme klasický dinistor. Změňte polaritu baterie a opakujte experiment:
Výsledek je stejný: zařízení je „tiché“, dokud napětí na něm nedosáhne hodnoty určené jeho parametry - otevírací napětí ( U otevřené). Pak se úplně otevře a nezavře se, dokud jím nesnížíme proud na určitou úroveň - přídržný proud ( porazil jsem). Obrázek se ukáže být přesně opačný než ten, který jsme vypočítali logikou. Symetrický dinistor jsou dva běžné dinistory stejného typu, zapojené opačně, ale ne v sérii, jak je znázorněno na grafickém symbolu výše, ale paralelně:
Které konvenční grafické označení (CGO) tedy odpovídá pravdě? Samozřejmě to druhé, ale schémata zapojení symetrický dinistor může být označen tímto způsobem, tímto způsobem a mnohem více.
Dinistor DB3 je obousměrná dioda (spouštěcí dioda), která je speciálně navržena pro ovládání triaku nebo tyristoru. Dinistor DB3 v základním stavu nevede proud skrz sebe (kromě mírného svodového proudu), dokud na něj není přivedeno průrazné napětí.
V tomto okamžiku přechází dinistor do režimu lavinového průrazu a vykazuje vlastnost záporného odporu. V důsledku toho dojde na dinistoru DB3 k poklesu napětí o přibližně 5 voltů a začne jím procházet proud dostatečný k otevření triaku nebo tyristoru.
Diagram proudově-napěťové charakteristiky dinistoru DB3 je uveden níže:
Dinistorový vývod DB3
Od tento typ polovodič je symetrický dinistor (oba jeho vývody jsou anody), pak není absolutně žádný rozdíl, jak jej zapojit.
Charakteristika DB3 dinistoru
Analogy DB3 dinistoru
- HT-32
- STB120NF10T4
- STB80NF10T4
- BAT54
Jak zkontrolovat DB3 dinistor
Jediné, co lze jednoduchým multimetrem zjistit, je zkrat v dinistoru, v takovém případě jím projde proud v obou směrech. Tento typ kontroly dinistoru je podobný.
Abychom plně prověřili funkčnost dinistoru DB3, musíme plynule přivést napětí a poté zjistit, při jaké hodnotě dojde k průrazu a objeví se vodivost polovodiče.
Napájení
První věc, kterou potřebujeme, je nastavitelný zdroj stejnosměrného proudu od 0 do 50 voltů. Obrázek nahoře ukazuje jednoduchý obvod podobný zdroj. Regulátor napětí uvedený na obrázku je běžný stmívač používaný k nastavení osvětlení místnosti. Takový stmívač má zpravidla knoflík nebo posuvník pro plynulou změnu napětí. Síťový transformátor 220V/24V. Diody VD1, VD2 a C1, C2 tvoří půlvlnný filtr.
Ověřovací kroky
Krok 1: Nastavte nulové napětí na pinech X1 a X3. Připojte DC voltmetr k X2 a X3. Pomalu zvyšujte napětí. Když napětí na pracovním dinistoru dosáhne cca 30 (podle datasheetu od 28V do 36V), napětí na R1 prudce stoupne na cca 10-15 voltů. To je způsobeno tím, že dinistor vykazuje v okamžiku poruchy negativní odpor.
Krok 2: Pomalu otáčejte knoflíkem stmívače směrem ke snížení napájecího napětí a při asi 15 až 25 voltech by mělo napětí na rezistoru R1 prudce klesnout na nulu.
Krok 3: Je nutné opakovat kroky 1 a 2, ale zapojením dinistoru obráceně.
Kontrola dinistoru pomocí osciloskopu
Máte-li osciloskop, pak umíme sestavit relaxační generátor pomocí testovaného dinistoru DB3.
V tomto obvodu se nabíjí přes rezistor s odporem 100k. Když nabíjecí napětí dosáhne průrazného napětí dinistoru, kondenzátor se přes něj prudce vybije, dokud napětí neklesne pod přídržný proud, při kterém se dinistor sepne. V tomto okamžiku (při napětí asi 15 voltů) se kondenzátor začne znovu nabíjet a proces se bude opakovat.
je obousměrná spouštěcí neřízená dioda, podobná konstrukce jako nízkopříkonový tyristor. Jeho konstrukce neobsahuje řídicí elektrodu. Má nízké lavinové průrazné napětí, do 30 V. Dinistor lze považovat za nejdůležitější prvek určený pro automatická spínací zařízení, pro obvody generátorů relaxačních kmitů a pro převod signálu.
Dinistory jsou vyráběny pro maximální proudové obvody do 2 A trvalé a do 10 A pro provoz v pulzním režimu pro napětí od 10 do 200 V.
Rýže. č. 1 Difuzní silikonový dinistor p — n — p — n (dioda) značka KN102 (2N102). Zařízení se používá v pulzních obvodech a provádí spínací akce. Konstrukce je vyrobena z kovového skla a má flexibilní vývody.
Princip činnosti dinistoru
Přímé připojení dinistoru ze zdroje vede k přímému předpětí pnp přechodu P1 a P3. P2 pracuje v opačném směru, proto je stav dinistoru považován za uzavřený a k poklesu napětí dochází na přechodu P2.
Velikost proudu je určena svodovým proudem a pohybuje se v mezích setin mikroA (sekce OA). S postupným zvyšováním napětí se proud bude pomalu zvyšovat, když napětí dosáhne spínací hodnoty blízké hodnotě průrazného napětí p-n přechodu P2, pak jeho proud prudce vzroste a podle toho napětí klesne.
Poloha zařízení je otevřená, jeho pracovní složka přechází do oblasti BV. Rozdílový odpor zařízení v této oblasti má kladnou hodnotu a leží v malých mezích od 0,001 Ohm do několika jednotek odporu (Ohm).
Pro vypnutí dinistoru je nutné snížit hodnotu proudu na hodnotu přídržného proudu. Pokud je na zařízení přivedeno zpětné napětí, přechod P2 se otevře, přechod P1 a P3 se uzavřou.
Rýže. č. 2 (a) Struktura dinistoru; (b) CVC
Rozsah použití dinistoru
- Dinistor lze použít pro generování impulsu určeného k odblokování tyristoru díky jednoduché konstrukci a nízké ceně je dinistor považován za ideální prvek pro použití v obvodu tyristorový regulátor výkonový nebo pulzní generátor
- Další běžnou aplikací dinistoru je použití při návrhu vysokofrekvenčních měničů pro práci s elektrickou sítí 220 V pro napájení žárovek a kompaktních zářivek (CFL) ve formě součásti obsažené v zařízení „elektronický transformátor“. Jedná se o takzvaný DB3 nebo symetrický dinistor . Tento dinistor se vyznačuje rozložením průrazného napětí. Zařízení se používá pro klasickou i povrchovou montáž.
Reverzibilní výkonové dinistory
Rozšířila se řada dinistorů s vlastnostmi zpětného pulsu. Tato zařízení umožňují mikrosekundové přepínání stovek a dokonce milionů ampér.
Reverzní pulzní dinistory (RPD) se používají při návrhu polovodičových spínačů pro elektrárny, RVD a pracují v rozsahu mikrosekund a submilisekund. Spínají pulzní proudy do 500 kA v obvodech unipolárních pulzních generátorů ve vícefrekvenčním režimu.
Rýže. č. 3. Označení RVD používané v monopulsním režimu.
Vzhled klíčů sestavených na základě RVD
Rýže. č. 4. Provedení bezrámové hadice.
RSI.č.5. Konstrukce vysokotlakého motoru je v peletově utěsněném pouzdře.
Počet RVD závisí na hodnotě napětí pro provozní režim spínače, pokud je spínač navržen pro napětí 25 kVdc, je jejich počet 15 kusů. Konstrukce přepínače na bázi RVD je podobná konstrukci vysokonapěťové sestavy s tyristory zapojenými do série s tabletovým zařízením a chladičem. Zařízení i chladič jsou vybírány na základě provozního režimu určeného uživatelem.
Struktura výkonového RVD krystalu
Polovodičová struktura reverzibilně spínaného dinistoru obsahuje několik tisíc tyristorových a tranzistorových sekcí se společným kolektorem.
Zařízení se zapne po krátké změně polarity vnějšího napětí a průchodu krátkého pulzního proudu sekcemi tranzistoru. Do n-báze se vstříkne elektronové plazma a podél roviny celého kolektoru se vytvoří tenká vrstva plazmatu. Saturovatelný reaktor L slouží k oddělení výkonové a řídící části okruhu, po zlomku mikrosekundy je reaktor nasycen a do zařízení přichází napětí primární polarity. Vnější pole vytahuje otvory z vrstvy plazmatu do p-báze, což vede k vstřikování elektronů a zařízení se přepíná po celém svém povrchu nezávisle na velikosti plochy. Díky tomu je možné spínat velké proudy s vysokou rychlostí náběhu.
Rýže. č. 6. Polovodičová struktura RVD.
Rýže. č. 7. Typický průběh přepínání.
Vyhlídky na používání RVD
Moderní verze dizistorů vyráběných v aktuálně dostupných křemíkových průměrech umožňují spínací proudy až 1 mA. Prvky na bázi karbidu křemíku se vyznačují: vysokou saturací rychlostí elektronů, lavinou průrazného pole s vysokou hodnotou a trojnásobnou tepelnou vodivostí.
Jejich provozní teplota je díky široké zóně mnohem vyšší, dvojnásobná radiační odolnost – to vše jsou hlavní výhody křemíkových dinisterů. Tyto parametry umožňují zlepšit kvalitu charakteristik veškerého výkonu elektronických zařízení, vyrobený na jejich základě.
Pište komentáře, doplnění článku, možná mi něco uniklo. Mrkněte na to, budu rád, když se vám na tom mém ještě něco hodí.
Dnes se podíváme na dinistor, princip jeho činnosti, označení, v jakých obvodech se nachází a k čemu je potřeba. Dinistor svým složením souvisí s polovodiči, přesněji s tyristory a obsahuje až tři p-n křižovatka. Nemá řídicí elektrodu a v elektronice je použití spíše vzácné.
Princip činnosti dinistoru
Pokusím se vysvětlit princip fungování dinistoru přístupným jazykem. Začněme tím, že když je dinistor přímo připojen k obvodu, začne procházet proud pouze tehdy, když se napětí na něm zvýší na požadovanou hodnotu, několik desítek voltů. Na rozdíl od diody se otevírá při několika zlomcích voltu.
Když se dinistor otevře, bude velikost proudu v obvodu záviset pouze na odporu samotného obvodu, klíč fungoval. Dinistor se nazývá neúplně ovládaný spínač, lze jej vypnout, pokud snížíte proud procházející prvkem.
Nyní jej musíme zavřít, začneme snižovat napětí na koncích dinistoru. V souladu s tím se sníží proud procházející zařízením. Při určité hodnotě proudu procházejícího prvkem se dinistor uzavře. Proud v obvodu okamžitě klesne na nulu, klíč se zavře.
Vše lze pochopit z grafu pro ty, kdo to mají těžké a ne zcela jasné, shrňme. Dinistor se otevírá při určitém napětí a zavírá při určité hodnotě proudu.
Jak je na schématu vyznačen dinistor? Skoro jako dioda, jen má uprostřed svislou čáru. I když to není jeho jediné označení, všechny patří do třídy tyristorů, proto ta rozmanitost.
Kde se používají dinistory?
Používá se hlavně v regulátorech výkonu a pulzních generátorech. Vysavače, stolní, zářivky, v elektronických transformátorech. Úhlové brusky, vrtačky a další nářadí.
