Перейти к содержанию

Тиристор (тринистор, SCR)

Тиристор открывается коротким импульсом и остаётся открытым, даже когда управление снято. Закрыть его можно, только уменьшив ток почти до нуля. Из этого свойства вытекают все его применения — от фазовых регуляторов и управляемых выпрямителей до защиты блоков питания от перенапряжения.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Тиристор (thyristor), в узком смысле тринистор или SCR (silicon controlled rectifier), — полупроводниковый прибор из четырёх слоёв p-n-p-n с тремя выводами: анодом, катодом и управляющим электродом. Небольшой ток в управляющий электрод открывает прибор, после чего он остаётся открытым без управления, пока ток через него не упадёт ниже тока удержания. Kuphaldt объясняет это моделью из двух транзисторов, p-n-p и n-p-n, где коллектор каждого питает базу другого: стоит одному открыться, и пара удерживает себя сама (Lessons In Electric Circuits, Vol. III, гл. 7).

Как включается и выключается

По Kuphaldt, тринистор открывается тремя путями:

  • импульсом на управляющем электроде — штатный способ; напряжение переключения выбирают заведомо выше рабочего, чтобы прибор открывался только по команде;
  • превышением напряжения переключения между анодом и катодом;
  • слишком быстрым нарастанием напряжения — ёмкости переходов дают ток, достаточный для включения; от этого защищает критическая скорость нарастания напряжения и снаббер.

Закрывается тиристор, когда ток анода падает ниже тока удержания. В сети переменного тока это происходит в конце каждого полупериода — такое выключение называют естественной коммутацией. Поэтому мощность регулируют моментом включения внутри полупериода.

Параметры на примере VS-25TTS08

ПараметрVS-25TTS08 (Vishay, doc. 96288)
Напряжение VDRM/VRRM800 В
Средний / действующий ток16 А / 25 А
Ударный ток ITSM (10 мс)320 А без повторно приложенного напряжения, 270 А при VRRM
Ток отпирания IGT при 25 °Cдо 45 мА
Ток удержания IHдо 150 мА
Падение напряжения VTM при 16 Адо 1,25 В
dV/dt / dI/dt500 В/мкс / 150 А/мкс

Ток в управляющий электрод, нужный для включения, — это ток отпирания. Подробно этот прибор разобран на странице VS-25TTS08.

Где применяют

Тиристор проводит ток только в одну сторону, поэтому для обеих полуволн нужны два прибора или симистор — по Vishay, это два встречно-параллельных тринистора с общим управляющим электродом (AN34). Тринисторы ставят в управляемые выпрямители и фазовые регуляторы, а на постоянном токе — в защиту crowbar: при перенапряжении тиристор замыкает выход источника и пережигает предохранитель (Kuphaldt, гл. 7). Vishay называет среди применений VS-25TTS crowbar входного выпрямителя для мягкого пуска и ключ переменного тока в приводах, ИБП и зарядных устройствах.

Частые вопросы

Чем тиристор отличается от транзистора?

Транзистор проводит, пока есть управляющий сигнал, а тиристор после включения держится открытым сам. Kuphaldt называет это гистерезисом: импульс на управляющем электроде переводит тиристор в проводящее состояние, и снять его можно только уменьшением тока ниже тока удержания. Поэтому тиристор — ключ «включил и забыл», а не усилитель.

Как выключить тиристор на постоянном токе?

Прервать или отвести ток нагрузки, чтобы он упал ниже тока удержания: разомкнуть цепь, на мгновение закоротить тиристор или подать на него обратное напряжение. Снятие сигнала с управляющего электрода не помогает. На переменном токе выключение происходит само в конце каждого полупериода — это естественная коммутация.

Тринистор и тиристор — одно и то же?

В обиходе да. Строго говоря, тиристор — название семейства четырёхслойных приборов, куда входят динистор, тринистор (SCR), симистор и запираемый тиристор. Когда в схеме написано просто «тиристор», почти всегда имеют в виду тринистор — прибор с анодом, катодом и управляющим электродом.

Источники

  1. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. III — Semiconductors, ch. 7 «Thyristors» (CC BY) — тиристоры — приборы с гистерезисом: включённые остаются включёнными, выключенные — выключенными; модель из двух транзисторов с положительной обратной связью; SCR — диод Шокли с управляющим электродом; способы включения: импульс на управляющий электрод, превышение напряжения переключения, слишком быстрое нарастание напряжения; выключение — спадом тока ниже тока удержания или (не всегда) обратным током управляющего электрода; естественная коммутация в конце полупериода; встроенный резистор между управляющим электродом и катодом у крупных SCR; схема crowbar; SCR — выпрямитель, для полной волны нужны два прибора
  2. Vishay. VS-25TTS08-M3, VS-25TTS12-M3: Thyristor High Voltage, Phase Control SCR, 25 A (doc. 96288, revision 26-Nov-2024) — с. 1: IT(AV) 16 А, IRMS 25 А, VDRM/VRRM 800 и 1200 В, ITSM 320 А (с. 2: 320 А без повторно приложенного напряжения, 270 А при приложенном VRRM), VTM 1,25 В при 16 А, dV/dt 500 В/мкс, dI/dt 150 А/мкс, TJ −40…+125 °C, применения — crowbar входного выпрямителя (мягкий пуск), ключ переменного тока; с. 2: IH до 150 мА, IL до 200 мА, IGT 45 мА при 25 °C, VGT 2,0 В, VGD 0,25 В и IGD 2 мА при 125 °C, tq 110 мкс типично
  3. Vishay. Application Note 34: Phototriac Basics (doc. 84780, revision 28-Sep-2018) — разд. «Output (detector side)»: тиристоры — четырёхслойные биполярные приборы; модель из двух транзисторов, где коллектор одного управляет базой другого; SCR — однонаправленный ключ переменного тока, выключается при переходе тока через ноль; симистор — два встречно-параллельных SCR с общим управляющим электродом

Нашли ошибку?

Смотрите также