تریستور BT152-600R (اصلی)

یکسوساز کنترل شده ی سیلیکونی (SCR) یا تریستور

تریستورها یا یکسوسازهای کنترل شده ی سیلیکونی (SCR) کاربردهای زیادی در الکترونیک و به طور خاص با هدف کنترل توان یافته اند.

تریستورها می توانند مقادیر بالای توان را سوئیچ نمایند، به همین دلیل در گستره ی وسیعی از کاربردها استفاده می شوند. تریستورها حتی در صنایع الکترونیک با توان پائین نیز مورد استفاده قرار می گیرند. آن ها در بسیاری از مداها از دیمرهای روشنایی تا محافظ ولتاژ منابع تغذیه، به کار می روند. عبارت یکسوساز کنترل شده ی سیلیکونی (SCR) به عنوان مترادف تریستور به کار می رود.

 اکتشاف SCR

ایده ی تریستور برای اولین بار در سال 1950 میلادی توسط شاکلی (Shockley) ارائه شد، که به صورت یک ترانزیستور دو قطبی با یک کنترل کننده ی P-N بیان شد. مکانیسم عملکرد در سال 1952 توسط ایبرز ( Ebers) بیشتر تجزیه و تحلیل شد.

سپس در سال 1956 مول (Moll)مکانیسم سوئیچینگ تریستور را توسعه داد. توسعه و پیشرفت ادامه یافت و مسائل بیشتری در مورد این قطعه آموزش داده شد به طوری که اولین یکسو سازهای کنترل شده ی سیلیکونی در اوایل دهه ی 1960 در دسترس قرار گرفتند و محبوبیت قابل ملاحظه ای به عنوان سوئیچ های قدرت به دست آوردند.

کاربردهای تریستور

تریستورها، یا یکسو سازهای کنترل شده ی سیلیکونی در بخش های مختلفی از صنایع الکترونیکی استفاده می شوند. برخی از کاربردهای متداول آن ها به شرح زیر است :

–          کنترل توان AC (مانند لامپ ها، موتورها و …)

–          اهرم حفاظتی اضافه ولتاژ در منابع تغذیه

–          سوئیچ های قدرت AC

–          عناصر کنترلی در کنترل کننده های فاز

–          درون ساختمان فلش های عکاسی که به عنوان سوئیچی برای دشارژ ولتاژ ذخیره شده درون فلش لامپ، استفاده می شوند و در زمان لازم آن را قطع می کند.

تریستورها قادر هستند ولتاژهای بالا را سوئیچ کنند و می توانند در مقابل ولتاژهای معکوس مقاومت کنند که این مسئلع آن ها را برای کاربردهای سوئیچینگ مخصوصا سناریوهای AC مناسب می سازد.

مبانی تریستور

تریستور یا SCR دارای تعدادی ویژگی های غیر معمول است. این قطعه دارای سه ترمینال می باشد : آند، کاتد و گیت که یاد آور تکنولوژی لوله ی گرمایونی است (لوله ی الکترونی که در آن الکترون به وسیله ی حرارت دادن به الکترود منتشر می شود). همان طور که انتظار می رود گیت ترمینال کنترل کننده است در حالی که جریان اصلی بین ترمینال های آند و کاتد جاری می شود.

همان طور که با توجه به نماد مداری که در ادامه نشان داده شده است، می توان تصور نمود که این قطعه یک قطعه ی “یک طرفه” می باشد. بنابراین وقتی از این قطعه در حالت AC استفاده می شود، حداکثر یک نیم سیکل را می تواند عبور دهد.

در عمل تریستور یا SCR در ابتدا هدایت نمی کند، بلکه لازم است مقدار معینی جریان درون گیت آن جاری شده تا روشن شود. بعد از روشن شدن تریستور در حالت هدایت باقی می ماند تا ولتاژ دو سر آند و کاتد حذف شود. واضح است این مسئله در پایان نیم سیکلی که در آن تریستور هدایت می کند اتفاق می افتد. نیم سیکل بعدی به دلیل عملکرد یکسو کننده بلوک می شود. برای این که SCR مجددا روشن شود باید جریان لازم در گیت آن جاری شود.

نماد مداری تریستور

نماد مداری زیر برای تریستور یا SCR استفاده می شود که علاوه بر مشخصات یکسو سازی بر کنترل گیت نیز تاکید می کند. در نتیجه نماد مداری تریستور مشابه نماد مداری مرسوم برای دیود است که یک ورودی کنترل گیت نزدیک پیوند آن ترسیم می شود.

نماد مداری تریستور یا SCR

انواع دیگر تریستور یا SCR

انواع مختلفی از SCR وجود دارد که گونه های دیگری از قطعه ی اصلی می باشند، ولی قابلیت های متفاوتی دارند که می تواند در موارد مختلف استفاده شود و می تواند در مدار معینی مفید باشد.

تریستور هدایت کننده ی معکوس (RCT) :

گرچه تریستورها در حالت عادی جریان را در جهت معکوس بلوک می کنند، ولی نوعی از تریستور وجود دارد که تریستور هدایت کننده ی معکوس (reverse conducting thyristor) نامیده می شود که دارای یک دیود معکوس بوده که می تواند در جهت معکوس نیز هدایت کند، البته هیچ کنترلی بر جریان معکوس وجود ندارد.

درون تریستور هدایت کننده ی معکوس، خود قطعه ی تریستور و دیودش به طور همزمان هدایت نمی کنند. این بدین معناست که آن ها به طور همزمان حرارت تولید نمی کنند، در نتیجه می توانند به صورت مجتمع در کنار یکدیگر قرار گیرند و با هم خنک شوند.

RCT می تواند در کاربردهایی که به دیود معکوس یا هرزگرد نیاز است، استفاده شود. این قطعه اغلب در تغییر دهنده های فرکانسی و اینورترها به کار می رود.

تریستور با گیت کمکی خاموش کننده (GATT) :

GATT در مواردی استفاده می شود که قطعه باید به سرعت خاموش شود. برای کمک به این فرآیند، گاهی مواقع می توان یک ولتاژ منفی به گیت اعمال نمود. این کار علاوه بر کاهش ولتاژ آند-کاتد، به تخلیه ی حامل های اقلیت ذخیره شده در ناحیه ی نوع n بیس کمک نموده و این اطمینان را می دهد که پیوند گیت-کاتد به صورت مستقیم بایاس نشده است.

ساختار GATT مشابه تریستور استاندارد است، به جز اینکه نوارهای باریک کاتد اغلب استفاده می شود گیت کنترل بیشتری داشته باشد، زیرا به مرکز کاتد نزدیک تر است.

تریستور خاموش شونده با گیت (GTO) :

این قطعه در خانواده ی تریستورها غیر معمول است زیرا می تواند به سادگی با اعمال ولتاژ منفی به گیت آن خاموش شود، و دیگر لازم نیست که ولتاژ دو سر آند-کاتد حذف شود.

تریستور نامتقارن :

این قطعه در مدارهایی استفاده می شود که تریستور در معرض هیچ ولتاژ معکوسی قرار نمی گیرد و بنابراین به قابلیت یکسو سازی نیازی نمی باشد. در نتیجه این امکان وجود دارد که پیوند دوم که اغلب J2 نامیده می شود، بسیار باریک تر ساخته شود. ناحیه ی n در بیس دارای  V_on کمتری خواهد بود که باعث بهبود زمان روشن و خاموش شدن می شود.

ارائه شده در فروشگاه قطعات الکترونیک بازار برق