تریستور چیست ؟ ویژگی ها و کاربردهای آن کدام است؟

تریستور چیست؟

تریستور یک  به عنوان یک کلید عمل می کند که فقط می تواند جریان را در یک جهت ، از آند به کاتد، هنگامی که توسط یک پالس به گیت راه اندازی شود، هدایت کند.  و در حالی که ولتاژ در سراسر دستگاه بایاس رو به جلو است( یعنی مثبت به پایه آند و منفی به پایه کاتد)  به هدایت خود ادامه می دهد. این قطعه دارای چهار لایه و سه پایه است که هر لایه از مواد متناوب نوع N و P (ساختار PNPN) تشکیل شده است. این سه پایه عبارتند از:

آند (A)
کاتد (K)
دروازه (G)
تریستور در حالت خاموش باقی می ماند تا زمانی که یک پالس به ترمینال گیت اعمال شود. پس از راه‌اندازی، تا زمانی که جریان عبوری از آن به زیر یک آستانه معین نزول کند، روشن می‌ماند.

ساختار تریستور چیست ؟

ساختار PNPN:

تریستور از چهار لایه مواد نیمه هادی تشکیل شده است که سه اتصال PN را تشکیل می دهد.

نحوه عملکرد:

حالت خاموش:

این قطعه الکترونیکی تا زمانی که یک پالس به گیت اعمال نشود، نارسانا و یا خاموش باقی می ماند.

حالت روشن:

هنگامی که یک پالس به گیت اعمال می شود، تریستور به حالت رسانا تغییر وضعیت داده  و به جریان بین آند و کاتد اجازه عبور می دهد.

ماندگاری:

تریستور حتی اگر پالس روی گیت برداشته شود، تا زمانی که جریان عبوری از آند و کاتد بالای جریان نگهدارنده باقی بماند، روشن می ماند.

خاموش کردن:

تریستور زمانی خاموش می شود که جریان عبوری از آن کمتر از جریان نگهدارنده باشد.

 

ویژگی های کلیدی تریستور چیست؟

ولتاژ شکست:

حداقل ولتاژ رو به جلو که در آن تریستور بدون تحریک گیت هدایت می کند.

جریان راه انداز دروازه (I_GT):

حداقل جریان مورد نیاز برای تغییر تریستور از حالت خاموش به حالت روشن.

جریان نگهدارنده (I_H):

حداقل جریانی که در زیر آن تریستور به حالت خاموش باز می گردد.

جریان نگهدارنده (I_L):

حداقل جریان مورد نیاز برای حفظ تریستور در حالت روشن بلافاصله پس از راه اندازی.

Repetitive Peak Off-State Voltage (V_DRM):

حداکثر ولتاژی که تریستور می تواند در حالت خاموش تحمل کند.

قابلیت تحمل جریان ( On-State RMS Current) :

حداکثر جریان عبوری که تریستور می تواند برای مدت کوتاهی بدون آسیب تحمل کند.

مشخصات تریستور BT152 :

BT152 یک نوع محبوب تریستور (همچنین به عنوان یکسوساز کنترل شده با سیلیکون یا SCR شناخته می شود) است که به طور گسترده در مدارات مختلف کنترل قدرت استفاده می شود. در زیر مویژگه ها و مشخصات کلیدی تریستور BT152 آورده شده است:

نوع: تریستور (SCR)
بسته: TO-220
ولتاژمجاز : 650 ولت
تحمل جریان عبوری: 20A (RMS)
جریان راه انداز گیت (I_GT): 15 میلی آمپر
جریان نگهدارنده (I_H): 50 میلی آمپر
حداکثر جریان نوسانی غیر تکراری (I_TSM): 200A
ولتاژ حالت (V_TM): 1.5 ولت
حداکثر ولتاژ قابل تحمل در حالت خاموش (V_DRM): 650 ولت

انواع تریستور چیست؟

یکسو کننده کنترل شده سیلیکونی (SCR):

رایج ترین نوع است که عمدتاً برای برنامه های سوئیچینگ و کنترل قدرت استفاده می شود. از انجا که تریستورها اصولا یک وسیله کنترل کننده از جنس سیلیکون میباشند ،  این دسته از تریستورها با نام یکسو کننده های کنترل شونده سیلیکونی نیز شناخته میشوند.

 ترایاک یا Triac:

ترایاک نوعی تریستور  است که می تواند در هر دو جهت جریان را هدایت کند  و  درمدارات کنترل برق AC استفاده می شود.این نوع از تریستور را میتوان رایج ترین و پرکاربردترین آن نامید .

تریستور خاموش کننده دروازه (GTO):

نوعی تریستور است که می توان آن را با اعمال پالس گیت منفی خاموش کرد.

تریستور القایی استاتیک (SITH):

برای سوئیچینگ سریع و افت ولتاژ کم در حالت روشن شناخته شده است.

تریستور رسانای معکوس (RCT):

یک دیود را به موازات معکوس با تریستور ترکیب می کند که در مدارهای اینورتر استفاده می شود.

کاربردهای تریستور چیست؟

1. کنترل قدرت
تریستورها به طور گسترده در برنامه های کنترل برق AC و DC استفاده می شوند. آنها در تنظیم کننده های قدرت، دیمرهای نور و کنترل کننده های سرعت موتور استفاده می شوند.

2. یکسو کننده ها
در مدارهای یکسوسازی از تریستورها برای تبدیل AC به DC استفاده می شود. یکسو کننده های کنترل شده می توانند ولتاژ خروجی را با تغییر زاویه هدایت تنظیم کنند.

3. اینورترها
تریستورها در مدارهای اینورتر برای تبدیل DC به AC استفاده می شوند. آنها در کاربردهایی مانند منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) و سیستم های انرژی تجدیدپذیر ضروری هستند.

4. کنترل فاز
در الکترونیک صنعتی و مصرفی از تریستورها برای کنترل فاز استفاده می شود. آنها توان تحویلی به بار را با تنظیم زاویه فازی که تریستور در آن راه اندازی می کند، کنترل می کنند.

5. حفاظت از اضافه ولتاژ
تریستورها در مدارهای حفاظتی برای محافظت در برابر شرایط اضافه ولتاژ استفاده می شوند. آنها ولتاژ بیش از حد را از اجزای حساس منحرف می کنند.

6. سوئیچ های استاتیک
تریستورها در رله‌های حالت جامد و سوئیچ‌های استاتیک استفاده می‌شوند که در مقایسه با رله‌های مکانیکی، مزایایی مانند عملکرد با سرعت بالا، عمر طولانی و عملکرد بی‌صدا را ارائه می‌کنند.

مزایای تریستور چیست؟

راندمان بالا: تریستورها می‌توانند مقادیر زیادی توان را با حداقل تلفات تحمل کنند، که آنها را برای کاربردهای با قدرت بالا کارآمد می‌کند.
استحکام: مقاوم هستند و می توانند ولتاژ و جریان بالا را تحمل کنند.
اندازه فشرده: تریستورها کوچک هستند و به راحتی می توان آنها را در مدارها ادغام کرد.
طول عمر: بدون قطعات متحرک، عمر عملیاتی طولانی دارند.
کنترل دقیق: آنها امکان کنترل دقیق بر تحویل و سوئیچینگ را فراهم می کنند.

کارآیی در مدارات AC و DC : تریستورها در هر دو نوع مدارات AC  و Dc  کارآیی خاص خود را دارند

معایب تریستور چیست؟

محرک دروازه پیچیده: تریستورها به مدارهای محرک گیت دقیق نیاز دارند تا از راه اندازی و خاموش شدن مناسب اطمینان حاصل شود.
محدود به برنامه های AC: برخی از انواع، مانند SCR استاندارد، به برنامه های AC محدود می شوند و برای استفاده DC به اجزای اضافی نیاز دارند.
نویز سوئیچینگ: تریستورها می توانند در حین سوئیچینگ نویز الکتریکی ایجاد کنند که ممکن است نیاز به فیلتر داشته باشد.
زمان خاموش شدن آهسته: در مقایسه با سایر قطعات نیمه هادی، تریستورها زمان خاموش شدن آهسته تری دارند که می تواند استفاده از آنها را در کاربردهای پرسرعت محدود کند.

در مطلب تریستور چیست ، دیدیم که یک تریستور اساساً قطعه نیم موجی است که زمانیکه آند مثبت باشد، فقط نیم موج مثبت را هدایت می‌کند و وقتی ولتاژ‌ آند منفی شود، بدون توجه به سیگنال گیت، جریان را مانند یک دیود سد می‌کند. یادگیری و آموزش صحیح ویژگی ها و عملکرد آنها برای طراحی مدارهای الکترونیکی کارآمد و قابل اعتماد بسیار مهم است.