Симистор. Принцип работы, параметры и схематические обозначения

Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя.

Симистор

Если проанализировать путь развития полупроводниковой электроники, то почти сразу становится ясно, что все полупроводниковые приборы формируются на переходах или слоях (n-p, p-n).

Простейший полупроводниковый диод имеет один переход (p-n) и два слоя.

Биполярный транзистор имеет два перехода и три слоя (n-p-n, p-n-p). Что произойдет, если мы добавим еще один слой?

Затем мы получаем четырехслойный полупроводниковый прибор, который называется тиристор. Два тиристора, соединенные в противоположных направлениях, образуют симистор, или симметричный тиристор.

В английской технической литературе вы найдете название TRIACTRIAC – триод для переменного тока).

Именно так симистор изображается на схемах.

Симистор имеет три электрода (вывода). Один из них – управляющий электрод. Он обозначается буквой G (от слова ворота). Два других – питающие электроды (T1 и T2). На схемах они также могут обозначаться буквой A (A1 и A2).

А это эквивалентная схема симистора, состоящего из двух тиристоров.

Обратите внимание, что симистор управляется несколько иначе, чем эквивалентная тиристорная схема.

Симистор – довольно редкое явление в семействе полупроводниковых приборов. По той простой причине, что он был изобретен и запатентован в СССР, а не в США или Европе. К сожалению, чаще бывает наоборот.

Как работает симистор?

В то время как тиристор имеет определенные анод и катод, электроды симистора не могут быть описаны таким образом, поскольку каждый электрод является одновременно анодом и катодом. Поэтому, в отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлениисимистор способен проводит ток в обоих направлениях. Поэтому симистор идеально подходит для сетей переменного тока.

Очень простая схема, описывающая принцип работы и применение симистора, может быть электронным регулятором мощности. В качестве нагрузки можно использовать что угодно: лампочку, паяльник или электрический вентилятор.

Симисторный регулятор

Когда устройство подключено к сети, на один из электродов симистора подается переменное напряжение. Отрицательное управляющее напряжение подается с диодного моста на управляющий электрод. Когда порог включения превышен, симистор открывается и ток течет в нагрузку. Когда напряжение на входе симистора изменит полярность, симистор закроется. Затем этот процесс повторяется.

Чем выше уровень управляющего напряжения, тем быстрее включается симистор и тем больше длительность импульса на нагрузке. Если управляющее напряжение уменьшается, длительность импульса на нагрузке будет короче. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса. В этом случае, изменяя управляющее напряжение, мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру наконечника паяльника.

Симистор управляется как отрицательным, так и положительным током. В зависимости от полярности управляющего напряжения рассматриваются четыре так называемых сектора или режима работы. Но этот материал достаточно сложен для одной статьи.

Если рассматривать симистор как электронный переключатель или реле, то его преимущества неоспоримы:

По сравнению с электромеханическими устройствами (электромагнитными и герконовыми реле) оно характеризуется длительным сроком службы.

Нет контактов и, следовательно, нет искрения или дребезга.

Недостатками являются:

Симистор очень чувствителен к перегреву и установлен на теплоотводе.

Не работает на высоких частотах, потому что просто не успевает перейти из открытого состояния в закрытое.

Он реагирует на внешние электромагнитные помехи, которые вызывают ложные срабатывания.

Для защиты от ложного срабатывания между клеммами питания симистора подключена RC-цепь. Значение резистора R1 50-470 Ом, размер конденсатора C1 0,01 – 0,1 мкф. В некоторых случаях эти значения определяются экспериментально.

Основные параметры симистора.

Основные параметры удобно описывать на примере популярного бытового симистора KU208G. Разработанный и изготовленный довольно давно, он до сих пор пользуется интересом у любителей делать что-то своими руками. Вот его основные параметры.

Максимальное обратное напряжение составляет 400 В. Это означает, что он прекрасно справляется с нагрузкой от сети 220 В и при этом имеет большой запас мощности.

В импульсном режиме напряжение точно такое же.

Максимальный ток в разомкнутом состоянии составляет 5А.

Максимальный ток в импульсном режиме составляет 10 А.

Наименьший постоянный ток, необходимый для открытия симистора, составляет 300 мА.

Наименьший импульсный ток составляет 160 мА.

Напряжение открытия при токе 300 мА составляет 2,5 В.

Напряжение открытия при 160 мА – 5 В.

Время – 10 мкс.

Время выключения – 150 мкс.

Как мы видим, для открытия симистора необходима комбинация тока и напряжения. Больше ток, меньше напряжение и наоборот. Обратите внимание на большую разницу между временем включения и выключения (10 мкс. против 150 мкс.).

Оптосимистор.

Современным и перспективным вариантом симистора является оптосимистор. Название говорит само за себя. Симистор оснащен светодиодом вместо управляющего электрода и управляется путем изменения напряжения на светодиоде. На рисунке показан внешний вид оптосимистора MOC3023 и его внутренняя конструкция.

MOC3023 Оптосимистор

Проектирование оптосимисторов

Как вы можете видеть, внутри корпуса установлен светодиод и симистор, который управляется излучением светодиода. Контакты с маркировкой N/C и NC не используются и не подключены к элементам цепи. NC – обозначает Nот Connect, что в переводе с английского означает “не подключен”.

Самое ценное в оптосимисторе – это полная гальваническая развязка между цепью управления и цепью питания. Это повышает электробезопасность и надежность схемы.

Рисунок 1: Схема подключения симистора (2 тиристора) и графическое представление

Обзор

Симистор – это тиристор с большим количеством типов p-n-переходов. Он подходит для использования в цепях переменного тока для электронного управления. Для чайников в этой области следует объяснить его структуру, функции и области применения, чтобы понять, как работают симисторы.

Ключевая информация

Ключи – это устройства, которые используются для переключения или переключения в электрических цепях. Существует три типа, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Клавиши классифицируются в зависимости от типа переключения:

1. Механические.
2. Электромеханическая.
3. Электронные.

Механические ключи включают выключатели и автоматические выключатели. Они используются для создания одного или нескольких наборов контактов, которые должны переключаться вручную. Реле (контакторы) – это электромеханические переключатели. Электромагнитное реле состоит из магнита, который представляет собой катушку с подвижным сердечником. Когда на катушку подается напряжение, она притягивает сердечник с помощью группы контактов: один контакт замыкается, а другой размыкается.

Преимущества использования электромеханических переключателей включают: отсутствие падения напряжения или потери мощности через контакты, а также изоляцию нагрузки и цепей переключения. У этого типа ключей есть недостатки:

1. Количество переключений ограничено, так как контакты изнашиваются.
2. При размыкании контактов возникает электрическая дуга, которая приводит к разрушению контактов (электрическая эрозия). Не может использоваться во взрывоопасных зонах.
3. Очень медленное время отклика.

В основе электронных переключателей лежат различные полупроводниковые элементы: транзисторы, управляемые диоды (тиристоры) и симметричные управляемые диоды (симисторы). Простейший электронный ключ – это биполярный транзистор с коллектором, эмиттером и базой, состоящей из 2 p-n-переходов. По структуре они бывают двух типов: n-p-n и p-n-p.

Поскольку транзистор состоит из двух p-n-переходов, существует 4 режима работы в зависимости от того, в каком состоянии они находятся: активный, обратный, насыщение и отсечка. В активном режиме коллекторный переход открыт, а в обратном режиме открыт эмиттерный переход. Когда два транзистора открыты, транзистор находится в режиме насыщения. Если оба разъема замкнуты, устройство будет работать в режиме отключения.

Транзистору требуется только 2 состояния для работы. Режим отсечки возникает при отсутствии тока базы, поэтому ток коллектора равен 0. Если на базу подается достаточный ток, полупроводниковый прибор будет работать в режиме насыщения, то есть в открытом состоянии.

Если рассматривать полевые транзисторы, то можно изменять их проводимость, варьируя величину напряжения на затворе, который выступает в качестве управляющего электрода. Управляя его работой путем воздействия на ворота, можно получить два состояния: открытое и закрытое. Ключи полевых транзисторов работают быстрее, чем ключи биполярных транзисторов.

Электронные переключатели на основе тиристоров обладают определенными характеристиками. Тиристор – это полупроводниковый радиочастотный элемент с p-n-p-n или n-p-n-p переходами, имеющий 3 или иногда 4 вывода. Он состоит из p-слоя (катода), n-слоя (анода) и управляющего электрода (базы). Его можно заменить двумя транзисторами с разной структурой. Он представляет собой 2 транзисторных переключателя, подключенных в противоположных направлениях. База одного транзистора соединена с коллектором другого.

При подаче тока на базу управляемый диод открывается и остается в этом состоянии до тех пор, пока ток не уменьшится до нуля. Когда ток базы высок, тиристор представляет собой простой полупроводниковый диод, проводящий ток в одном направлении.

Он может работать в цепях переменного тока, но только на половинной мощности. Для этого необходимо использовать симистор.

Принцип работы симистора

Основное различие между симистором и тиристором заключается в двунаправленной проводимости. Симистор можно заменить двумя тиристорами, которые на рисунке 1 соединены встречно. Здесь показаны графические символы симисторов в электрических схемах. В некоторой литературе вы также можете найти другие названиясимистор и симметрично управляемый диод.

Рисунок 1: Симистор (электрическая схема из 2 тиристоров) и его графическое обозначение

Существует простой пример, который позволит даже “чайникам” понять, как работает симистор. Дверь отеля может открываться в двух направлениях, и два человека могут входить и выходить одновременно. Этот простой пример показывает, что симистор может пропускать ток в обоих направлениях (вперед и назад), поскольку он состоит из 5 p-n-переходов. Его работа контролируется базой.

Слои симистора из полупроводника похожи на переход транзистора, но имеют 3 дополнительные области n-типа. Четвертый слой находится рядом с катодом и разделен, потому что анод и катод выполняют определенные функции, когда течет ток, и меняются местами, когда ток течет в противоположном направлении. Пятый слой находится около основания.

Когда сигнал подается на управляющий вывод, симметричный управляющий диод открывается, поскольку его анод имеет положительный потенциал. В этом случае ток будет протекать через верхний тиристор. При изменении полярности ток будет протекать через нижний тиристор (рис. 1). На это указывает вольт-амперная характеристика (ВАХ), показанная на рисунке 2. Она состоит из двух кривых, повернутых на 180 градусов.

Рисунок 2: I-V кривая симистора

Буква “А” обозначает закрытое состояние, а “В” – открытое. Urrm и Udrm – допустимые значения прямого и обратного напряжений. Idrm и Irrm – прямой и обратный токи.

Типы и применение

Поскольку симистор является разновидностью тиристора, их основное отличие заключается в параметрах управляющего электрода (базы). Кроме того, Они также классифицируются по другим признакам:

1. Дизайн.
2. Величина тока, при котором возникает перегрузка.
3. Базовые характеристики.
4. Значения прямого и обратного токов.
5. Величины переменного и обратного напряжения.
6. Тип электрической нагрузки. Это энергетические нагрузки и нормальные нагрузки.
7. Параметр, определяющий величину тока, необходимого для открытия ворот.
8. Отношение dv/dt, которое представляет собой скорость, с которой происходит переключение.
9. Производитель.
10. Мощность.

Благодаря способности пропускать ток в двух направлениях, они используются в цепях переменного тока, поскольку тиристоры не могут работать на полную мощность. Симметричные тиристоры В таких приложениях обычно используются тиристоры:

1. Диммирующие устройства или диммеры.
2. Регуляторы скорости для различных инструментов (лобзики, шуруповерты и т.д.).
3. Электронный контроль температуры для индукционных варочных панелей.
4. Охлаждающее оборудование для двигателей с плавным пуском.
5. Бытовая техника.
6. Промышленность для освещения, плавного пуска машин и машинных приводов.

Преимуществами симисторов являются их низкая стоимость, надежность, отсутствие генерации помех (отсутствие механических контактов) и длительный срок службы. Основными недостатками являются необходимость в дополнительных теплоотводах, невозможность использования на высоких частотах и влияние различных видов помех и шумов.

Для подавления помех между катодом и анодом симистора необходимо параллельно подключить ряд конденсаторов и резисторов от 0,02 до 0,3 мкФ и от 45 до 500 Ом соответственно. Для использования в любой схеме или устройстве необходимо знать основные технические характеристики, поскольку знание этой информации поможет избежать многих трудностей начинающему радиолюбителю.

Полярность напряжения открытия должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью напряжения “анода” (т.е. быть положительной при положительном полуволновом потоке и отрицательной при отрицательном полуволновом потоке).

Симистор. Описание, принцип работы, свойства и характеристики.

Что ж, на предыдущей странице мы подробно обсудили свойства и характеристики полупроводникового прибора под названием тиристор, пренебрежительно назвали его “довольно архаичным”, настало время представить разумную альтернативу.
Симистор заменил тиристор в качестве рабочей лошадки, практически полностью заменив его в электрических цепях переменного тока.
История симистора также не нова и восходит к 1960-м годам, когда он был изобретен и запатентован в СССР группой коллег из Мордовского института радиотехники.

Итак:
Симистор, он же симметричный триодный тиристор, – это полупроводниковый прибор, который является разновидностью тиристора, но в отличие от него способен пропускать ток в двух направлениях и используется для переключения нагрузки в цепях переменного тока.

На рис.1 слева направо показана топологическая структура симистора, затем обычная, но очень условная эквивалентная схема, выполненная с использованием двух тиристоров, и, наконец, изображение симистора в электрических схемах.
MT1 и MT2 – это провода питания, которые могут быть обозначены как T1&T2; TE1&TE2; A1&A2; катод&анод. Контрольный электрод обычно обозначается латинской буквой G или русской U.

Глядя на эквивалентную схему, может возникнуть иллюзия, что симистор – это компонент, полностью симметричный относительно горизонтальной оси, что позволяет ему свободно вращаться вокруг управляющего электрода. Это неправда.
Так же, как и тиристор, управляющий электрод симистора должен быть подключен относительно опорного катода (MT1, T1, TE1, A1).
Иногда производитель может указывать номер 1 как вывод “анод”, а номер 2 как вывод “катод”, поэтому всегда следуйте обозначениям, приведенным в технических характеристиках устройства.

Полярность напряжения открытия должна быть либо отрицательной для обеих полярностей условного анодного напряжения, либо совпадать с полярностью “анодного” напряжения (т.е. быть положительной при прохождении положительной полуволны и отрицательной при прохождении отрицательной полуволны).

Приведем вольт-амперные характеристики тиристора и схемы, реализующей простейший способ управления симисторами – подачу на управляющий электрод прибора постоянного тока величины, необходимой для его включения (рис.2).

Рис.2

Большим преимуществом симистора по сравнению с тиристором является возможность работы в стандартном режиме с полупериодами сетевого напряжения разной полярности. Вольт-амперная характеристика симметрична, нет необходимости использовать выпрямительный мост, схема проще, но самое главное – элемент (выпрямитель), на котором рассеивается около 50% мощности холостого хода, выключен.

Рассмотрим работу симистора с отрицательной полярностью на его управляющем входе (рис.2, справа), поскольку мы помним, что эта полярность напряжения открытия универсальна как для положительных, так и для отрицательных полупериодов сетевого напряжения. Фактически, он точно такой же, как и тиристор, описанный на предыдущей странице.
Давайте рассмотрим, чему мы научились.

1 Сначала мы рассмотрим случай, когда управляющий электрод симистора выключен (S1 на схеме разомкнут, Iu на TLC равен 0). Нет тока через нагрузку (раздел III по CVC), симистор закрыт, и чтобы открыть его, нужно поднять напряжение на “аноде” симистора так, чтобы произошел лавинный пробой p-n полупроводника.
Оговоримся: мы не можем зафиксировать этот процесс, так как это напряжение составляет несколько сотен вольт и обычно превышает значение амплитуды сетевого напряжения.
Тем не менее, при достижении этого уровня напряжения (точка II на VAC), симистор открывается, падение напряжения между питающими проводами падает до единиц вольт, нагрузка подключается к сети – начинается режим открытого симистора (точка I на VAC).
Чтобы закрыть симистор, ток, протекающий через нагрузку (или напряжение “анода”), должен уменьшиться ниже тока удержания.

(2) Чтобы уменьшить величину напряжения включения симистора, замкните S1 и тем самым подайте на управляющий электрод ток, определяемый величиной переменного резистора R1. Чем больше ток Iu, тем меньше анодное напряжение, симистор переходит в состояние проводимости.
А при определенном значении тока управляющего электрода, называемом током выпрямителя (не показанном на ЦВК), на характеристике вообще не будет горба, и напряжение открытия симистора будет ничтожно малым, измеряемым в единицах вольт.
Точно так же, как и в предыдущем пункте, чтобы закрыть симистор, ток, протекающий через нагрузку (или напряжение на “аноде”), должен уменьшиться ниже тока удержания.

Другими словами, он точно такой же, как и тиристор. Чтобы открыть симистор, подайте на управляющий электрод устройства постоянный ток величины, необходимой для его включения; чтобы закрыть его, уменьшите ток, протекающий через нагрузку (или напряжение на “аноде”), ниже значения тока удержания.
Это означает, что в нашем случае, показанном на рис. 2, симистор будет открываться при замыкании S1 всякий раз, когда напряжение “анода” превысит определенное значение, зависящее от номинала R1, и будет закрываться с каждым полупериодом сетевого напряжения по мере приближения его уровня к нулю.

Описанный выше способ управления симистором путем подачи постоянного напряжения на управляющий электрод имеет существенный недостаток – он требует достаточно большого тока (и соответственно мощного) управляющего сигнала (по паспорту – до 250мА для КУ208). Поэтому в большинстве случаев для управления симисторами используется импульсный метод или метод, при котором открытый симистор шунтирует цепь управления, предотвращая бесполезное рассеивание мощности элементами схемы.

В качестве примера рассмотрим простую, но отлично работающую схему симистора, позволяющую управлять нагрузкой до 2000 Вт.

Как видите, помимо симистора VS2, есть еще малопонятный элемент VS1 – диод. Для интересующихся хочу отметить, что принцип работы, свойства и характеристики устройств этого типа подробно рассмотрены на странице по ссылке.

Как все это работает?
В начале положительного полуцикла симистор закрыт. При повышении сетевого напряжения конденсатор C1 заряжается последовательно соединенными резисторами R1 и R2. Увеличение напряжения на конденсаторе C1 задерживается (сдвиг фазы) по отношению к напряжению сети на величину, которая зависит от общего сопротивления резисторов и величины конденсатора C1. Чем больше значение резисторов и конденсатора, тем больше сдвиг фазы.
Конденсатор заряжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет порога срабатывания диода (около 35 В). Как только диод откроется (а значит, откроется и симистор), через нагрузку потечет ток, который определяется суммарным открытым сопротивлением симистора и нагрузки.
Это гарантирует, что симистор будет оставаться открытым до конца полуцикла, т.е. пока полуволна сетевого напряжения не приблизится к нулю.
Переменный резистор R2 используется для установки времени срабатывания открытого диода и симистора, регулируя таким образом мощность, подаваемую на нагрузку.

Принцип работы такой же, когда активна отрицательная полуволна.

Графики напряжения нагрузки при различных значениях резистора показаны на рисунке 3 справа.

Чтобы избежать ложных срабатываний симисторов, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в двигателях), симисторы должны иметь дополнительные элементы защиты. Обычно это RC-цепь демпфирования (snubber circuit) между питающими электродами симистора, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (показана синим цветом на рис. 3).
В некоторых случаях, когда нагрузка явно емкостная, необходима индуктивность между силовыми электродами для ограничения скорости изменения тока при переключении.

И для полноты картины основные свойства отечественных и зарубежных симисторов.

Тип	U макс, V	I max, А	Iu отп, мА
KU208G	400	5
BT 131-600	600	1
BT 134-500	500	4
BT 134-600	600	4
BT 134-600D	600	4
BT 136-500E	500	4
BT 136-600E	600	4
BT 137-600E	600	8
BT 138-600	600	12
BT 138-800	800	12
BT 139-500	500	16
BT 139-600	600	16
BT 139-800	800	16
BT 140-600	600	25
BTF 140-800	800	25
BT 151-650R	650	12
BT 151-800R	800	12
BT 169D	400	12
BTA/BTB 04-600S	600	4
BTA/BTB 06-600C	600	6
BTA/BTB 08-600B	600	8
BTA/BTB 08-600C	600	8
BTA/BTB 10-600B	600	10
BTA/BTB 12-600B	600	12
BTA/BTB 12-600C	600	12
БТА/БТБ 12-800Б	800	12
BTA/BTB 12-800C	800	12
BTA/BTB 16-600B	600	16
BTA/BTB 16-600C	600	16
BTA/BTB 16-600S	600	16
BTA/BTB 16-800B	800	16
BTA/BTB 16-800S	800	16
BTA/BTB 24-600B	600	25
BTA/BTB 24-600C	600	25
BTA/BTB 24-800B	800	25
BTA/BTB 25-600C	600	25
BTA/BTB 26-600A	600	25
BTA/BTB 26-600B	600	25
BTA/BTB 26-700B	700	25
BTA/BTB 26-800B	800	25
BTA/BTB 40-600B	600	40
BTA/BTB 40-800B	800	40
BTA/BTB 41-600B	600	41
BTA/BTB 41-800B	800	41
MAC8M	600	8
MAC8N	800	8
MAC9M	600	9
MAC9N	800	9
MAC12M	600	12
MAC12N	800	12
MAC15M	600	15
MAC12N	800	15

Симисторы с обозначением BTA отличаются от других тем, что имеют изолированный корпус.
Падение напряжения на открытом симисторе составляет около 1-2 В и лишь незначительно зависит от протекающего тока.

Тиристорная защита:

Где используется и как выглядит

Симистор чаще всего используется для коммутации в цепях переменного тока (подача питания на нагрузку). Это удобно, поскольку номинал низкого напряжения можно использовать для управления источником высокого напряжения. В некоторых схемах вместо обычного электромеханического реле используется симистор. Преимущество очевидно – нет физического контакта, что делает электропитание более надежным. Второе преимущество – относительно низкая цена. И это при значительном времени работы и высокой надежности схемы.

Есть и недостатки. Эти устройства могут сильно нагреваться под нагрузкой, поэтому необходимо обеспечить адекватный отвод тепла. Силовые симисторы (обычно называемые “силовыми” симисторами) устанавливаются на теплоотводы. Другим недостатком является то, что напряжение на выходе симистора имеет пилообразную форму. Это означает, что можно подключать только те нагрузки, которые не предъявляют высоких требований к качеству электроэнергии. Если требуется синусоидальный выход, этот метод переключения не подходит.

Симистор можно заменить двумя тиристорами. Однако их нужно правильно выбрать, а схему управления придется перепроектировать – в этой версии два управляющих вывода.

Трудно отличить тиристор от симистора, глядя на них. Даже обозначение может быть похожим – с буквой “К”. Однако существуют также серии, начинающиеся с “TS”, что означает “симметричный тиристор”. С точки зрения расположения контактов, именно это отличает тиристор от симистора. Тиристор имеет анод, катод и управляющий контакт. В случае симистора названия “анод” и “катод” неприменимы, поскольку вывод может быть как катодом, так и анодом. Поэтому их обычно называют просто “питающий провод” и добавляют к ним номер. Тот, что слева – первый, тот, что справа – второй. Управляющий электрод можно назвать гейтом (от английского слова Gate, которое означает именно этот электрод).

Перед установкой осмотрите корпус устройства и радиатор на наличие царапин и зазубрин. Они не должны присутствовать. Затем поверхность протирается чистой тряпкой, обезжиривается и наносится термопаста. Затем вставьте его в резьбовое отверстие в радиаторе и зажмите шайбу. Момент затяжки должен составлять 0,55 Нм – 0,8 Нм. Это означает, что необходимо обеспечить надлежащий контакт, но при этом следует избегать чрезмерной затяжки, так как существует риск повреждения корпуса.

Сигналы управления

Симистор управляется не напряжением, а током. Чтобы открыть затвор, к нему должен быть приложен ток определенного уровня. В спецификации указан минимальный ток размыкания, и это правильное значение. Обычно ток открытия очень мал. Например, для переключения нагрузки 25 А используется управляющий сигнал силой около 2,5 мА. Однако чем выше напряжение, приложенное к затвору, тем быстрее открывается переход.

Схема напряжения питания для управления симистором

Чтобы симистор перешел в открытое состояние, между затвором и опорным катодом должно быть приложено напряжение. Условно, потому что в разное время катод является то одним выходом, то другим.

Полярность управляющего напряжения обычно должна быть отрицательной или совпадать с полярностью условного анода. Поэтому часто используется метод симисторного управления, при котором управляющий электрод подключается к условному аноду через токоограничивающий резистор и переключатель. Часто бывает удобно управлять симистором, устанавливая определенную величину тока на управляющем электроде, достаточную для его отпирания. Некоторые типы симисторов (называемые четырехполюсными) могут включаться сигналом любой полярности, хотя при этом может потребоваться больший ток управления (больший ток управления требуется в четвертом квадранте, т.е. когда условный анод имеет отрицательную полярность, а управляющий электрод – положительную).

Тринисторы проверяются следующим образом:

Что такое симистор (симистор), характеристики, схемы: принцип работы, схемы, характеристики

В этой статье мы подробно рассмотрим, что такое симистор, его конструкцию и символику, характеристики симистора и фазовое управление симистором.

Введение

Тиристоры, как полупроводниковые приборы, могут использоваться для управления лампами, двигателями, нагревателями и т.д. Однако одна из проблем использования тиристора для управления такими схемами заключается в том, что, как и диод, “тиристор” является однонаправленным устройством, то есть он проводит ток только в одном направлении – от анода к катоду.

Для цепей коммутации постоянного тока такая “однонаправленная” характеристика коммутации может быть приемлемой, поскольку после запуска вся мощность постоянного тока поступает непосредственно на нагрузку.

Но в синусоидальных цепях переключения переменного тока такое однонаправленное переключение может стать проблемой, поскольку оно проводит только один полуцикл (например, полуволновой выпрямитель), когда анод положителен, независимо от того, что делает сигнал затвора.

В этом случае на тиристор подается только половина мощности для работы на переменном токе.

Для достижения двухволнового управления мощностью мы можем подключить один тиристор внутри двойного полуволнового выпрямительного моста, который будет работать на каждой положительной полуволне, или мы можем подключить два тиристора вместе в обратной параллели (спина к спине), как показано ниже. но это увеличивает сложность и количество компонентов, используемых в схеме переключения.

Конфигурации тиристоров

Однако существует и другой тип полупроводниковых приборов, называемый “триодным переключателем переменного тока” или “Симистор” для краткости. Симисторы также относятся к семейству тиристоров и, подобно кремниевым управляемым выпрямителям, могут использоваться в качестве твердотельных переключателей мощности, но, что более важно, симисторы являются “двунаправленными” устройствами. Другими словами, симистор может включаться в работу как положительным, так и отрицательным напряжением, приложенным к его аноду, и положительным и отрицательным импульсами, приложенными к его затвору, что делает его двухквадрантным переключающим устройством.

Симистор ведет себя как два обычных тиристора, соединенных параллельно в положении “спина к спине” относительно друг друга, и благодаря такой конструкции оба тиристора имеют общую клемму Gate, и все это в одном трехконтактном корпусе.

Поскольку симистор проводит синусоидальную волну в обоих направлениях, термин анодная и катодная клеммы, используемый для обозначения основных силовых выводов тиристора, был заменен на МТ 1 для главной клеммы 1 и МТ 2 для главного терминала 2.

В большинстве коммутационных устройств переменного тока затворная клемма симистора подключена к МТ 1аналогично отношению затвор/катод тиристора или база/эмиттер транзистора. Конструкция, PN легирование и символы, используемые для обозначения симисторпоказаны ниже.

Схема и обозначение симистора

Мы уже знаем, что симистор – это четырехполюсный PNPN в положительном направлении и NPNP в отрицательном направлении, трехполюсный двунаправленный прибор, который блокирует ток в выключенном состоянии, действуя как переключатель разомкнутой цепи, но в отличие от обычного тиристора, симистор может проводить ток в обоих направлениях при запуске одним импульсом затвора. В этом случае симистор имеет четыре возможных режима работы, как показано ниже.

• Режим + Режим = положительный (+ ve) ток MT 2, положительный (+ ve) ток затвора
• Режим – Режим = положительный (+ ve) ток MT2, отрицательный (-ve) ток затвора
• Режим + Режим = MT 2 отрицательный ток (-ve), положительный ток затвора (+ ve)
• Режим – Режим = MT 2 отрицательный ток (-ve), отрицательный ток затвора (-ve)

И эти четыре режима, в которых может работать симистор, показаны на характеристических кривых симистора IV.

Характеристики симистора IV

В квадранте симистор обычно включается в режим проводимости положительным током затвора, обозначенным выше как Ι + режим. Но он также может быть вызван отрицательным током затвора, режим Ι-. Аналогично, в квадранте

Читайте далее:

• Принцип работы транзисторов Мосфета.
• Биполярные транзисторы.
• Полупроводниковые диоды.
• Основные параметры выпрямительных диодов; Школа для инженеров-электриков: Электротехника и электроника.
• Что такое полевой транзистор и как его проверить.
• Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
• Как работает транзистор.