थायरिस्टर्सचे डिव्हाइस आणि पॅरामीटर्स

थायरिस्टर हे तीन (किंवा अधिक) p-n जंक्शन असलेले सेमीकंडक्टर उपकरण आहे, ज्याचे वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य आहे ज्यामध्ये नकारात्मक विभेदक प्रतिरोधक विभाग असतो आणि जो इलेक्ट्रिकल सर्किट्समध्ये स्विच करण्यासाठी वापरला जातो.

दोन आउटपुटसह सर्वात सोपा थायरिस्टर डायोड थायरिस्टर (डायनिस्टर) आहे. ट्रायोड थायरिस्टर (SCR) मध्ये तिसरा (नियंत्रण) इलेक्ट्रोड आहे. दोन्ही डायोड आणि ट्रायोड थायरिस्टर्समध्ये तीन p–n जंक्शन असलेली चार-स्तरांची रचना असते (चित्र 1).

p1 आणि n2 च्या शेवटच्या भागांना अनुक्रमे एनोड आणि कॅथोड म्हणतात, एक कंट्रोल इलेक्ट्रोड मध्यभागी p2 किंवा n1 पैकी एकाशी जोडलेला असतो. P1, P2, P3- p- आणि n-क्षेत्रांमधील संक्रमणे.

बाह्य पुरवठा व्होल्टेजचा स्रोत E कॅथोडशी संबंधित सकारात्मक ध्रुवासह एनोडशी जोडलेला आहे. ट्रायोड थायरिस्टरच्या कंट्रोल इलेक्ट्रोडद्वारे वर्तमान Iу शून्य असल्यास, त्याचे ऑपरेशन डायोडच्या ऑपरेशनपेक्षा वेगळे नसते. काही प्रकरणांमध्ये, दोन ट्रान्झिस्टरच्या समतुल्य सर्किट म्हणून थायरिस्टरचे प्रतिनिधित्व करणे सोयीचे असते, विविध प्रकारच्या विद्युत चालकता p-n-p आणि n-R-n (Fig. 1, b) सह ट्रान्झिस्टर वापरून.

अंजीर. १.ट्रायोड थायरिस्टरची रचना (a) आणि दोन-ट्रान्झिस्टर समतुल्य सर्किट (b)

अंजीर पासून पाहिले जाऊ शकते. 1, b, संक्रमण P2 हे समतुल्य सर्किटमधील दोन ट्रान्झिस्टरचे एक सामान्य संग्राहक संक्रमण आहे आणि संक्रमण P1 आणि P3 हे उत्सर्जक जंक्शन आहेत. जसजसे फॉरवर्ड व्होल्टेज Upr वाढते (जे पॉवर स्त्रोत E चे emf वाढवून प्राप्त केले जाते), तोपर्यंत थायरिस्टर करंट थोडासा वाढतो जोपर्यंत व्होल्टेज Upr ब्रेकडाउन व्होल्टेजच्या विशिष्ट गंभीर मूल्यापर्यंत पोहोचत नाही, टर्न-ऑन व्होल्टेज Uin (Fig) . 2).

तांदूळ. 2. वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्ये आणि ट्रायोड थायरिस्टरचे पारंपारिक पदनाम

P2 संक्रमणामध्ये वाढत्या विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली व्होल्टेज Upr मध्ये आणखी वाढ झाल्यामुळे, अणूंसह चार्ज वाहकांच्या टक्कर दरम्यान प्रभाव आयनीकरणाचा परिणाम म्हणून तयार झालेल्या चार्ज वाहकांच्या संख्येत तीव्र वाढ दिसून येते. परिणामी, जंक्शन करंट झपाट्याने वाढतो कारण n2 लेयरमधील इलेक्ट्रॉन्स आणि p1 लेयरमधील छिद्रे p2 आणि n1 थरांमध्ये घुसतात आणि त्यांना अल्पसंख्यक चार्ज वाहकांसह संतृप्त करतात. स्त्रोत E च्या EMF मध्ये आणखी वाढ किंवा रेझिस्टर R च्या प्रतिकारशक्तीमध्ये घट झाल्यामुळे, I — V वैशिष्ट्याच्या अनुलंब विभागानुसार डिव्हाइसमधील विद्युत् प्रवाह वाढतो (चित्र 2)

किमान फॉरवर्ड करंट ज्यावर थायरिस्टर चालू राहतो त्याला होल्डिंग करंट Isp म्हणतात. जेव्हा फॉरवर्ड करंट Ipr <Isp (चित्र 2 मधील I — V ची उतरत्या शाखा) मूल्यापर्यंत कमी होते, तेव्हा कनेक्शनचा उच्च प्रतिकार पुनर्संचयित केला जातो आणि थायरिस्टर बंद होतो. p — n जंक्शनचा प्रतिकार पुनर्प्राप्ती वेळ सामान्यतः 1 — 100 µs असतो.

व्होल्टेज Uin ज्यावर हिमस्खलन सारखी वर्तमान वाढ सुरू होते ते P2 जंक्शनला लागून असलेल्या प्रत्येक स्तरामध्ये अल्पसंख्याक शुल्क वाहक आणून कमी केले जाऊ शकते. हे अतिरिक्त चार्ज वाहक P2 p-n जंक्शनमध्ये आयनीकरण क्रियांची संख्या वाढवतात आणि त्यामुळे टर्न-ऑन व्होल्टेज Uincl कमी होते.

अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या ट्रायोड थायरिस्टरमधील अतिरिक्त चार्ज वाहक. 1, स्वतंत्र व्होल्टेज स्त्रोताद्वारे समर्थित सहायक सर्किटद्वारे p2 लेयरमध्ये सादर केले जाते. नियंत्रण प्रवाह वाढल्याने टर्न-ऑन व्होल्टेज किती प्रमाणात कमी होते ते अंजीर मध्ये वक्रांच्या कुटुंबाद्वारे दर्शविले आहे. 2.

ओपन (चालू) अवस्थेत हस्तांतरित करताना, नियंत्रण प्रवाह Iy शून्यावर कमी होत असताना देखील थायरिस्टर बंद होत नाही. थायरिस्टर एकतर बाह्य व्होल्टेज एका विशिष्ट किमान मूल्यापर्यंत कमी करून बंद केले जाऊ शकते, ज्यावर वर्तमान होल्डिंग करंटपेक्षा कमी होते किंवा कंट्रोल इलेक्ट्रोडच्या सर्किटला नकारात्मक वर्तमान नाडी पुरवून, ज्याचे मूल्य, तथापि , फॉरवर्ड स्विच चालू Ipr च्या मूल्याशी सुसंगत आहे.

ट्रायोड थायरिस्टरचा एक महत्त्वाचा पॅरामीटर म्हणजे अनलॉकिंग कंट्रोल करंट Iu ऑन - कंट्रोल इलेक्ट्रोडचा करंट, जो थायरिस्टरचे ओपन स्टेटमध्ये स्विचिंग सुनिश्चित करतो. या प्रवाहाचे मूल्य अनेक शंभर मिलीअँपिअरपर्यंत पोहोचते.

अंजीर. 2 हे पाहिले जाऊ शकते की जेव्हा थायरिस्टरवर रिव्हर्स व्होल्टेज लागू केले जाते तेव्हा त्यात एक लहान प्रवाह येतो, कारण या प्रकरणात पी 1 आणि पी 3 संक्रमणे बंद असतात. उलट दिशेने थायरिस्टरचे नुकसान टाळण्यासाठी (जे स्ट्रोकच्या थर्मल ब्रेकडाउनमुळे थायरिस्टरला ऑपरेशनच्या बाहेर ठेवते), रिव्हर्स व्होल्टेज Urev.max पेक्षा कमी असणे आवश्यक आहे.

सममितीय डायोड आणि ट्रायोड थायरिस्टर्समध्ये, व्यस्त I — V वैशिष्ट्य फॉरवर्ड डायोडशी एकरूप होते. हे दोन समान चार-स्तर संरचनांच्या विरोधी-समांतर कनेक्शनद्वारे किंवा चार p-n जंक्शनसह विशेष पाच-स्तर संरचना वापरून प्राप्त केले जाते.

तांदूळ. 3. सममित थायरिस्टरची रचना (a), त्याचे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व (b) आणि वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य (c)

सध्या, थायरिस्टर्स 3000 A पर्यंतच्या प्रवाहांसाठी आणि 6000 V पर्यंत चालू व्होल्टेजसाठी तयार केले जातात.

बहुतेक थायरिस्टर्सचे मुख्य तोटे म्हणजे अपूर्ण नियंत्रणक्षमता (नियंत्रण सिग्नल काढून टाकल्यानंतर थायरिस्टर बंद होत नाही) आणि तुलनेने कमी वेग (दहापट मायक्रोसेकंद). अलीकडे, तथापि, थायरिस्टर्स तयार केले गेले आहेत ज्यामध्ये पहिला दोष काढून टाकला गेला आहे (कंट्रोल करंट वापरून थायरिस्टर्स लॉक करणे बंद केले जाऊ शकते).

पोटापोव्ह एल.ए.