1.2. Tiristor - Thyristor (silicon-controlled rectifier - SCR)
Nguyên lí cấu tạo
Đặc tính, thông số
Kết cấu
Mở tiristor
Khóa tiristor
Kiểm tra
1. Nguyên lí cấu tạo
Cấu tạo từ bốn chất bán dẫn đặt liên tiếp nhau.
Nếu đặt điện áp ngoài vào trong các tiếp giáp trên có một tiếp giáp ngược
UAK>0 có J2 ngược
UAK<0 có J1, J3 ngược
Cả hai trường hợp này đều không dòng điện.
Muốn có dòng điện chạy qua pn cần có dòng điện điều khiển (xoá đi một cặp bán dân nào đó)
Cấu tạo p - n của tiristor
Nguyên lí làm việc loại điều khiển từ anod
Đưa thêm một cực G (gate) vào n1
Khi có điện trường UAK>0, có dòng điện iAG cặp bán dẫn p1, n1 thành dây dẫn, khi đó A coi như được đặt trực tiếp vào p2, khi đó xuất hiện dòng iAK
Khi đã có dòng iAK, dòng điều khiển không còn ý nghĩa nữa. Các chất bán dẫn p,n chỉ trở về trạng thái ban đầu khi ngưng dòng điện
Nguyên lí làm việc loại điều khiển từ Katod
Đưa thêm một cực G (gate) vào p2
Khi có điện trường UAK>0, có dòng điện iGK cặp bán dẫn p2, n2 thành dây dẫn, khi đó K coi như được đặt trực tiếp vào n1, khi đó xuất hiện dòng iAK
Khi đã có dòng iAK, dòng điều khiển không còn ý nghĩa nữa. Các chất bán dẫn p,n chỉ trở về trạng thái ban đầu khi ngưng dòng điện
a)
c)
+
_
+
2. Đặc tính và thông số
Đặc tính có dạng như hình bên
Thông số:
Có các thông số như diod
đã nói ở trên
Các thông số riêng của tiristor
ITG - dòng điện tự giữ;
tm, tk - thời gian mở, khóa tiristor, tCM = tm + tK
Uđk, iđk - điện áp và dòng điện điều khiển
dU/dt, di/dt - giới hạn tốc độ biến thiên điện áp và dòng điện
+
So sánh tiristor với các linh kiện bán dẫn công suất khác
Ưu điển chính của tiristor là có mật độ dòng điện cao, tổn hao nhỏ
Nhược điểm: tốc độ chuyển mạch chậm, tần số làm việc thấp

3. Kết cấu
Đặc điểm kết cấu cơ bản của tiristor là dẫn nhiệt ra ngoài nhanh nhất.
Kết cấu tiristor có dạng như hình T3
4. Mở tiristor
Định nghĩa việc mở tiristor là chuyển nó từ trạng thái không dòng điện sang trạng thái có dòng điện.
Điều kiện có dòng điện chạy qua tiristor
Muốn có dòng điện chạy qua tiristor phải đáp ứng hai điều kiện:
Có điện áp UAK>0;
Có dòng điện điều khiển iGK?0
Trong mạch điện một chiều, tiristor được mở dễ dàng, còn trong mạch xoay chiều việc mở tiristor phức tạp hơn do điện áp và dòng điện thừơng xuyên đổi chiều
Một số sơ đồ mở tiristor trong mạch xoay chiều
U1
U1
U1
Mở tiristor bằng điện áp anod
Mở tiristor bằng nguồn phụ
Điều khiển bằng mạch ĐK
K
K
Up
a)
b)
c)
U,i
U,i
U,i
t
t
t
5. Khoá tiristor
Định nghĩa việc khoá tiristor là chuyển từ trạng thái có dòng điện về trạng thái không dòng điện (hay pn trở về trạng thái ban đầu)
Điều kiện để khoá tiristor là phải đưa dòng điện chạy qua nó về 0
Có thể hiểu về điều kiện này là đặt một điện áp ngược trực tiếp trên hai đầu UAK<0, tiristor được khoá.
Việc đặt điện áp ngược như thế không phải khi nào cũng thuận tiện, do đó có một số cách khoá như sau:
Một số sơ đồ khoá tiristor trong mạch một chiều
Trong mạch điện xoay chiều tiristor tự khoá do dòng điện tự động đổi chiều theo điện áp, khi dòng điện bằng 0 tiristor tự khoá.
Một số sơ đồ khoá tiristor trong mạch một chiều
IT
IN
Hở mạch dòng điện
Ngắn mạch tiristor
Tạo dòng chạy ngược tiristor với IT +IN=0
a)
b)
c)
Một số sơ đồ mạch khoá tiristor bằng mạch điện phụ
f.
d.
c.
T1
T2
C
L
D1
Zd
Ud
Id
T3
C
L
Zd
Ud
Id
L2
T4
T5
C
U1
T1
T2
U1
U1
L2
T1
T3
T2
Id
Zd
D0
Ud
A
B
+
IN
IT
+
6. Ki?m tra so b?
Bước 1: Ki?m tra b?ng dồng hồ vạn năng
Để thang điện trở đo lớn nhất:
? A với ? K (đổi đầu que đo) có điện trở ? ?
? A với G (đổi đầu que đo) có điện trở ? ?.
? K với G (đổi đầu que đo) có điện trở (5 - 20) ?
Được như thế này có thể mắc tiristor vào mạch
Bước 2. Kiểm tra điều khiển
Dùng các mạch a, b ở mục 4 để kiểm tra tiristor
Ví dụ mạch kiểm tra
Tiristor được mắc vào lưới điện xoay chiều như các hình vẽ dưới.
Điều kiện được phép mắc tiristor vào mạch: UN>2. U~
Khi khoá K hở tiristor khoá đèn không sáng
Khi khoá K đóng tiristor dẫn đèn sáng 1/4 công suất
7. Diod Shockley (cùng họ đặc tính còn có SUS - SiliconUnilateral Switch)
Diod Shockley có cấu tạo bốn chất bán dẫn như tiristor nhưng không có cổng điều khiển.
Người ta chế tạo linh kiện này có đỉnh đặc tính phi tuyến ở góc phần tư thứ nhất nhỏ. Linh kiện này giống diod ổn áp là chúng cho dòng điện chạy qua khi điện áp vượt một ngưỡng nào đó. Khi có dòng điện chạy qua rồi, diod shockley có sụt áp bằng 0