พื้นฐานและลักษณะการสอนวงจรเรียงกระแสไทริสเตอร์หรือซิลิคอน

โดยทั่วไปเราใช้หลาย ๆ ชิ้นส่วนไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ในขณะที่ออกแบบโครงการอิเล็กทรอนิกส์และวงจรทั่วไป ส่วนประกอบพื้นฐานเหล่านี้ ได้แก่ ตัวต้านทานทรานซิสเตอร์ตัวเก็บประจุไดโอดตัวเหนี่ยวนำ LED ไทริสเตอร์หรือวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอนไอซีและอื่น ๆ ให้เราพิจารณาวงจรเรียงกระแสซึ่งแบ่งออกเป็นสองประเภทเช่น วงจรเรียงกระแสที่ไม่มีการควบคุม (ไดโอด) และวงจรเรียงกระแสที่ควบคุม (ไทริสเตอร์) จริงๆแล้วนักศึกษาวิศวกรรมและนักทำงานอดิเรกอิเล็กทรอนิกส์หลายคนต้องการที่จะรู้พื้นฐานเกี่ยวกับส่วนประกอบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ แต่ในบทความนี้จะให้เราพูดถึงรายละเอียดเกี่ยวกับพื้นฐานและลักษณะการสอนวงจรเรียงกระแสไทริสเตอร์หรือซิลิคอน

วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน

ไทริสเตอร์หรือวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์หลายชั้นและคล้ายกับทรานซิสเตอร์ วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน ประกอบด้วยสามขั้ว (ขั้วบวกแคโทดและประตู) ซึ่งแตกต่างจากเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสองขั้ว (ขั้วบวกและขั้วลบ) ไดโอดถูกเรียกว่าเป็นวงจรเรียงกระแสที่ไม่มีการควบคุมในขณะที่ดำเนินการ (ในสภาวะอคติไปข้างหน้าโดยไม่มีการควบคุมใด ๆ ) เมื่อใดก็ตามที่แรงดันแอโนดของไดโอดมากกว่าแรงดันไฟฟ้าแคโทด

ไดโอดและไทริสเตอร์

แต่วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนจะไม่ทำงานแม้ว่าแรงดันขั้วบวกจะมากกว่าแรงดันไฟฟ้าแคโทดเว้นแต่จนกว่าขั้วเกต (เทอร์มินัลที่สาม) จะถูกกระตุ้น ดังนั้นเราจึงสามารถควบคุมการทำงาน (เปิดหรือปิด) ของไทริสเตอร์ได้ ดังนั้นไทริสเตอร์จึงเรียกอีกอย่างว่าวงจรเรียงกระแสควบคุมหรือวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอน

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน

ซึ่งแตกต่างจากสองชั้น (P-N) ในไดโอดและสามชั้น (P-N-P หรือ N-P-N) ในทรานซิสเตอร์วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนประกอบด้วยสี่ชั้น (P-N-P-N) ที่มีสามชั้น ทางแยก P-N ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนหรือไทริสเตอร์แสดงด้วยสัญลักษณ์ดังที่แสดงในรูป

วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน

วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอนยังเป็นอุปกรณ์ทิศทางเดียวเนื่องจากดำเนินการในทิศทางเดียวเท่านั้น ด้วยการทริกเกอร์อย่างเหมาะสมไทริสเตอร์สามารถใช้เป็นสวิตช์วงจรเปิดและเป็นไดโอดแก้ไข อย่างไรก็ตามไทริสเตอร์ไม่สามารถใช้เป็นแอมพลิฟายเออร์ได้และสามารถใช้สำหรับการสลับการทำงานที่ควบคุมด้วยพัลส์ทริกเกอร์ของเทอร์มินัลเกตเท่านั้น

ไทริสเตอร์สามารถผลิตได้โดยใช้วัสดุหลายประเภทเช่นซิลิกอนซิลิกอนคาร์ไบด์แกลเลียมอาร์เซไนด์แกลเลียมไนไตรด์และอื่น ๆ แต่การนำความร้อนที่ดีความสามารถในการจ่ายกระแสไฟฟ้าสูงความสามารถด้านไฟฟ้าแรงสูงการประมวลผลที่ประหยัดของซิลิกอนทำให้เป็นที่ต้องการเมื่อเทียบกับวัสดุอื่น ๆ ในการทำไทริสเตอร์ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าเป็นวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอน

วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอนทำงาน

การทำงานของไทริสเตอร์สามารถเข้าใจได้โดยพิจารณาจากโหมดการทำงานทั้งสามสถานะของวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน สามโหมดการทำงานของไทริสเตอร์มีดังนี้:

• ย้อนกลับโหมดการปิดกั้น
• ส่งต่อโหมดการปิดกั้น
• โหมดการดำเนินการไปข้างหน้า

ย้อนกลับโหมดการปิดกั้น

ถ้าเราย้อนกลับการเชื่อมต่อแอโนดและแคโทดของไทริสเตอร์ไดโอดด้านล่างและด้านบนจะมีความเอนเอียงแบบย้อนกลับ ดังนั้นจึงไม่มีเส้นทางการนำกระแสจึงไม่มีกระแสไหล ดังนั้นจึงเรียกว่าเป็นโหมดการบล็อกย้อนกลับ

ไปข้างหน้าโหมดการปิดกั้น

โดยทั่วไปแล้วหากไม่มีพัลส์ทริกเกอร์ไปยังเทอร์มินัลเกตวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนจะยังคงปิดอยู่แสดงว่าไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางไปข้างหน้า (จากแอโนดไปยังแคโทด) นี่เป็นเพราะเราเชื่อมต่อไดโอดสองตัว (ทั้งไดโอดบนและล่างจะเอนเอียงไปข้างหน้า) เพื่อสร้างไทริสเตอร์ แต่จุดเชื่อมต่อระหว่างไดโอดทั้งสองนี้มีความเอนเอียงแบบย้อนกลับซึ่งจะกำจัด การไหลของกระแส จากบนลงล่าง. ดังนั้นสถานะนี้จึงเรียกว่าโหมดการบล็อกไปข้างหน้า ในโหมดนี้แม้ว่าไทริสเตอร์จะมีสภาพเหมือนไดโอดแบบเอนเอียงไปข้างหน้าทั่วไป แต่ก็จะไม่ทำงานเนื่องจากขั้วประตูไม่ถูกกระตุ้น

โหมดการดำเนินการไปข้างหน้า

ในโหมดการดำเนินการไปข้างหน้านี้ไฟล์ แรงดันไฟฟ้าขั้วบวกต้องมากกว่าแรงดันไฟฟ้าแคโทด และประตูเทอร์มินัลที่สามจะต้องถูกกระตุ้นอย่างเหมาะสมสำหรับการนำของไทริสเตอร์ เนื่องจากเมื่อใดก็ตามที่เทอร์มินัลประตูถูกทริกเกอร์ทรานซิสเตอร์ตัวล่างจะทำหน้าที่ซึ่งสลับไปที่ทรานซิสเตอร์ตัวบนจากนั้นทรานซิสเตอร์ตัวบนจะสลับที่ทรานซิสเตอร์ตัวล่างและทำให้ทรานซิสเตอร์ทำงานซึ่งกันและกัน กระบวนการตอบรับเชิงบวกภายในของทรานซิสเตอร์ทั้งสองจะทำซ้ำจนกว่าทั้งสองจะได้รับการเปิดใช้งานอย่างสมบูรณ์จากนั้นกระแสจะจากแอโนดไปยังแคโทด ดังนั้นโหมดการทำงานของวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนนี้จึงเรียกว่าโหมดการนำไปข้างหน้า

ลักษณะวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน

ลักษณะวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน

รูปแสดงลักษณะวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนและยังแสดงถึงการทำงานของไทริสเตอร์ในสามโหมดที่แตกต่างกันเช่นโหมดการปิดกั้นย้อนกลับโหมดการบล็อกไปข้างหน้าและโหมดการดำเนินการไปข้างหน้า ลักษณะ V-I ของไทริสเตอร์ยังแสดงถึงแรงดันการปิดกั้นย้อนกลับ, แรงดันไฟฟ้าที่ปิดกั้นไปข้างหน้า, แรงดันพังย้อนกลับ, การถือครองปัจจุบัน, แรงดันไฟฟ้าเกินและอื่น ๆ ดังแสดงในรูป

การประยุกต์ใช้วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน

การประยุกต์ใช้วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนใช้ในวงจรที่เกี่ยวข้องกับกระแสและแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่เช่น ระบบไฟฟ้า วงจรที่มีกระแสมากกว่า 1kV หรือมากกว่า 100A

ไทริสเตอร์ถูกใช้เป็นพิเศษเพื่อลดการสูญเสียพลังงานภายในวงจร สามารถใช้วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนเพื่อควบคุมกำลังในวงจรโดยไม่มีการสูญเสียใด ๆ โดยใช้การควบคุมสวิตช์เปิด - ปิดของไทริสเตอร์

นอกจากนี้ยังใช้วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอนเพื่อวัตถุประสงค์ในการแก้ไขเช่นจาก กระแสสลับเป็นกระแสตรง . โดยปกติแล้วไทริสเตอร์จะใช้ใน ตัวแปลง AC เป็น AC (cycloconverters) ซึ่งเป็นการประยุกต์ใช้วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนโดยทั่วไป

การประยุกต์ใช้วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอนในทางปฏิบัติ

ไซโคลคอนเวอร์เตอร์ที่ใช้ SCR โดย Edgefxkits.com

ไซโคลคอนเวอร์เตอร์ที่ใช้ SCR คือการประยุกต์ใช้วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนในทางปฏิบัติซึ่งควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียวในสามขั้นตอน มอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นเครื่องจักรที่มีความเร็วคงที่และมักใช้ในการใช้งานหลายประเภทเช่นเครื่องซักผ้าปั๊มน้ำเป็นต้น การใช้งานเหล่านี้ต้องการความเร็วของมอเตอร์ที่แตกต่างกันซึ่งสามารถทำได้โดยใช้เทคนิคที่ใช้ SCR นี้

แผนภาพบล็อก Cycloconverter SCR โดย Edgefxkits.com

ไซโคลคอนเวอร์เตอร์ที่ใช้ไทริสเตอร์ใช้สำหรับควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำตามขั้นตอน ในโครงการนี้สวิตช์คู่จะเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 และใช้สำหรับเลือกความเร็วที่ต้องการ (F, F / 2 และ F / 3) ของมอเตอร์ ตามสถานะของสวิตช์ไมโครคอนโทรลเลอร์จะส่งพัลส์ทริกเกอร์ไปยังวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนของสะพานคู่ ดังนั้นความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำจะถูกควบคุมในสามขั้นตอนตามความต้องการ

คุณต้องการออกแบบ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ ขึ้นอยู่กับวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอน? จากนั้นโพสต์ความคิดของคุณในส่วนความคิดเห็นด้านล่างเพื่อขอความช่วยเหลือด้านเทคนิคในการออกแบบโครงการวิศวกรรมของคุณ