Double thyristor. Thyristor pour les nuls : circuit de commutation et méthodes de contrôle. Mode de verrouillage direct

Pour comprendre le fonctionnement d'un diagramme, vous devez connaître l'action et le but de chacun des éléments. Dans cet article, nous examinerons le principe de fonctionnement d'un thyristor, les différents types et modes de fonctionnement, les caractéristiques et les types. Nous essaierons de tout expliquer le plus facilement possible afin que ce soit clair même pour les débutants.

Un thyristor est un élément semi-conducteur qui n'a que deux états : "ouvert" (le courant circule) et "fermé" (pas de courant). De plus, les deux états sont stables, c'est-à-dire que la transition ne se produit que sous certaines conditions. La commutation elle-même est très rapide, mais pas instantanée.

Dans son mode d'action, il peut être comparé à un interrupteur ou à une clé. C'est juste que le thyristor commute à l'aide de la tension et est désactivé par la perte de courant ou par la suppression de la charge. Ainsi, le principe de fonctionnement des thyristors est facile à comprendre. Considérez-le comme une clé à commande électrique. Eh bien pas vraiment.

Un thyristor a généralement trois sorties. Un contrôle et deux à travers lesquels le courant passe. Vous pouvez essayer de décrire brièvement comment cela fonctionne. Lorsqu'une tension est appliquée à la sortie de commande, le circuit est commuté via l'anode-collecteur. C'est-à-dire qu'il est comparable à un transistor. La seule différence est que le débit de courant du transistor dépend de la tension appliquée à la broche de commande. Et le thyristor est soit complètement ouvert, soit complètement fermé.

Apparence

L'aspect du thyristor dépend de la date de sa fabrication. Éléments de l'époque de l'Union soviétique - métal, sous la forme d'une "soucoupe volante" à trois fils. Deux fils - la cathode et l'électrode de commande - sont situés au "fond" ou au "couvercle" (de quel côté regarder). De plus, l'électrode de commande est plus petite. L'anode peut être située sur le côté opposé de la cathode, ou dépasser latéralement sous la rondelle, qui se trouve sur le corps.

Deux types de thyristors - modernes et soviétiques, désignation sur les schémas

Les thyristors modernes sont différents. Il s'agit d'un petit rectangle en plastique avec une plaque de métal en haut et trois épingles en bas. Dans la version moderne, il y a un inconvénient : il faut regarder dans la description laquelle des bornes est l'anode, où se trouve la cathode et l'électrode de commande. En règle générale, la première est l'anode, puis la cathode et l'extrême droite est l'électrode. Mais c'est généralement, c'est-à-dire pas toujours.

Principe d'opération

Par le principe de fonctionnement, un thyristor peut également être comparé à une diode. Il fera passer le courant dans un sens - de l'anode à la cathode, mais cela ne se produira que dans l'état "ouvert". Dans les schémas, un thyristor ressemble à une diode. Il y a aussi une anode et une cathode, mais il y a aussi un élément supplémentaire - une électrode de commande. Il est clair qu'il existe des différences dans la tension de sortie (par rapport à une diode).

Dans les circuits de tension alternative, le thyristor ne laissera passer qu'une demi-onde - la supérieure. Lorsque l'alternance inférieure arrive, elle est remise à l'état "fermé".

Le principe de fonctionnement d'un thyristor en termes simples

Considérons le principe de fonctionnement des thyristors. L'état initial de l'élément est fermé. Le « signal » du passage à l'état « ouvert » est l'apparition d'une tension entre l'anode et la sortie de commande. Il existe deux manières de ramener le thyristor à l'état « fermé » :

• retirer la charge ;
• réduire le courant en dessous du courant de maintien (une des spécifications techniques).

Dans les circuits alternatifs, en règle générale, le thyristor est réinitialisé selon la deuxième option. Le courant alternatif dans un réseau domestique est sinusoïdal lorsque sa valeur approche de zéro et qu'une réinitialisation se produit. Dans les circuits alimentés par des sources CC, vous devez soit retirer de force l'alimentation, soit retirer la charge.

C'est-à-dire que le thyristor fonctionne différemment dans les circuits de tension alternative et continue. Dans un circuit à tension constante, après une brève apparition d'une tension entre l'anode et la borne de commande, l'élément passe à l'état "ouvert". De plus, il peut y avoir deux options pour le développement d'événements:

• L'état « ouvert » est maintenu même après la disparition de la tension de sortie de l'anode de commande. Ceci est possible si la tension appliquée à la borne de commande de l'anode est supérieure à la tension de non-déverrouillage (cette donnée est dans les spécifications techniques). Le flux de courant à travers le thyristor ne s'arrête, en fait, qu'en coupant le circuit ou en coupant la source d'alimentation. De plus, la coupure/coupure du circuit peut être de très courte durée. Une fois le circuit rétabli, aucun courant ne circule jusqu'à ce que la borne de commande d'anode soit à nouveau sous tension.
• Après avoir coupé la tension (elle est inférieure à la tension de déverrouillage), le thyristor passe immédiatement à l'état "fermé".

Ainsi, dans les circuits à courant continu, il existe deux options pour utiliser un thyristor - avec et sans maintien en position ouverte. Mais le plus souvent, ils sont utilisés selon le premier type - lorsqu'il reste ouvert.

Le principe de fonctionnement d'un thyristor dans les circuits de tension alternative est différent. Là, le retour à l'état verrouillé se produit "automatiquement" - lorsque le courant tombe en dessous du seuil de maintien. Si la tension est appliquée à l'anode-cathode en permanence, à la sortie du thyristor nous obtenons des impulsions de courant qui vont avec une certaine fréquence. C'est ainsi que sont construites les alimentations à découpage. A l'aide d'un thyristor, ils convertissent la sinusoïde en impulsions.

Contrôle fonctionnel

Vous pouvez vérifier le thyristor soit avec un multimètre, soit en créant un simple circuit de test. Si vous avez des caractéristiques techniques sous les yeux lors de la numérotation, vous pouvez par la même occasion vérifier la résistance des transitions.

Se connecter avec un multimètre

Pour commencer, analysons la continuité avec un multimètre. Nous transférons l'appareil en mode de numérotation.

Veuillez noter que la valeur de résistance est différente pour différentes séries - vous ne devez pas y prêter une attention particulière. Si vous souhaitez vérifier la résistance des jonctions, regardez dans les spécifications techniques.

La figure montre les schémas de test. La figure à l'extrême droite est une version améliorée avec un bouton qui est installé entre la cathode et le terminal de commande. Pour que le multimètre enregistre le courant circulant dans le circuit, appuyez brièvement sur le bouton.

Utiliser une ampoule et une source de courant constant (une batterie fonctionnera aussi)

S'il n'y a pas de multimètre, vous pouvez vérifier le thyristor à l'aide d'une ampoule et d'une source d'alimentation. Même une batterie ordinaire ou toute autre source de tension constante fera l'affaire. Mais la tension doit être suffisante pour allumer l'ampoule. Vous aurez besoin d'une autre résistance ou d'un morceau de fil ordinaire. Un circuit simple est assemblé à partir de ces éléments :

• Nous fournissons plus de la source d'alimentation à l'anode.
• Nous connectons une ampoule à la cathode, connectons sa deuxième sortie au moins de la source d'alimentation. La lampe est éteinte car la thermistance est verrouillée.
• Pendant une courte période (à l'aide d'un fil ou d'une résistance), nous connectons l'anode et la borne de commande.
• La lampe s'allume et reste allumée, bien que le cavalier soit retiré. La thermistance reste ouverte.
• Si vous dévissez l'ampoule ou éteignez la source d'alimentation, la lumière s'éteindra naturellement.
• Si le circuit / l'alimentation est rétabli, il ne s'allumera pas.

Parallèlement à la vérification, ce circuit permet de comprendre le principe de fonctionnement du thyristor. Après tout, l'image est très claire et compréhensible.

Types de thyristors et leurs propriétés particulières

La technologie des semi-conducteurs est toujours en cours de développement et d'amélioration. Depuis plusieurs décennies, de nouveaux types de thyristors sont apparus, qui présentent quelques différences.

• Dinistors ou thyristors à diodes. Ils diffèrent en ce qu'ils n'ont que deux conclusions. Ils sont ouverts en appliquant une haute tension à l'anode et à la cathode sous la forme d'une impulsion. Aussi appelés « thyristors non contrôlés ».
• SCR ou SCR. Ils ont une électrode de commande, mais une impulsion de commande peut être fournie :
  • Vers la sortie de contrôle et la cathode. Nom - avec contrôle cathodique.
  • Sur l'électrode de commande et l'anode. En conséquence - contrôle de l'anode.

Il existe également différents types de thyristors en termes de mode de verrouillage. Dans un cas, il suffit de réduire le courant anodique en dessous du niveau du courant de maintien. Dans un autre cas, une tension de blocage est appliquée à l'électrode de commande.

Par conductivité

Nous avons dit que les thyristors conduisent le courant dans un seul sens. Il n'y a pas de conduction inverse. De tels éléments sont appelés inversement non conducteurs, mais il n'y en a pas que de tels. Il y a aussi d'autres options :

• Ils ont une faible tension inverse, ils sont appelés conducteurs inverses.
• Avec une conductivité inverse anormale. Ils sont installés dans des circuits où la tension inverse ne peut pas se produire.
• Triacs. Thyristors symétriques. Ils conduisent le courant dans les deux sens.

Les thyristors peuvent fonctionner en mode clé. C'est-à-dire que lorsqu'une impulsion de commande arrive, fournissez du courant à la charge. La charge, dans ce cas, est calculée sur la base de la tension ouverte. La dissipation de puissance la plus élevée doit également être prise en compte. Dans ce cas, il vaut mieux choisir des modèles en métal en forme de "soucoupe volante". Il est pratique de leur fixer un radiateur - pour un refroidissement plus rapide.

Classification selon des modes de fonctionnement particuliers

Vous pouvez également distinguer les sous-espèces de thyristors suivantes :

• Verrouillable et non verrouillable. Le principe de fonctionnement d'un thyristor non verrouillable est légèrement différent. Il est à l'état ouvert lorsque le plus est appliqué à l'anode, le moins est appliqué à la cathode. Se ferme lorsque la polarité est inversée.
• Action rapide. Ils ont un temps de transition court d'un état à un autre.
• Impulsion. passe très rapidement d'un état à un autre, est utilisé dans des circuits avec des modes de fonctionnement impulsionnels.

L'objectif principal est d'allumer et d'éteindre une charge puissante à l'aide de signaux de commande de faible puissance

Le principal domaine d'utilisation des thyristors est celui d'une clé électronique utilisée pour fermer et ouvrir un circuit électrique. En général, de nombreux appareils familiers sont basés sur des thyristors. Par exemple, feux de circulation, redresseurs, alimentations à découpage, redresseurs et bien d'autres.

Caractéristiques et leur signification

Certains thyristors peuvent commuter des courants très élevés, dans ce cas ils sont appelés thyristors de puissance. Ils sont fabriqués dans un boîtier métallique pour une meilleure dissipation de la chaleur. Les petits modèles avec un boîtier en plastique sont généralement des options à faible puissance utilisées dans les circuits à faible courant. Mais il y a toujours des exceptions. Ainsi, pour chaque objectif spécifique, l'option requise est sélectionnée. Ils sélectionnent, bien sûr, en fonction des paramètres. Voici les principaux :

Il existe également un paramètre dynamique - le temps de transition d'un état fermé à un état ouvert. Dans certains circuits, c'est important. Le type d'exécution peut également être indiqué : par le temps de déverrouillage ou par le temps de verrouillage.

Le principe de fonctionnement du thyristor

Thyristor est une clé électronique de puissance non entièrement contrôlable. Par conséquent, parfois dans la littérature technique, on l'appelle un thyristor à opération unique, qui ne peut être transféré que par un signal de commande à un état conducteur, c'est-à-dire allumé. Pour l'éteindre (lors d'un fonctionnement sur courant continu), des mesures spéciales doivent être prises pour s'assurer que le courant continu tombe à zéro.

Le commutateur à thyristor ne peut conduire le courant que dans un sens et, à l'état fermé, il est capable de supporter à la fois la tension directe et la tension inverse.

Le thyristor a une structure p-n-p-n à quatre couches avec trois fils : anode (A), cathode (C) et électrode de commande (G), qui est illustré à la Fig. 1

Riz. 1. Thyristor conventionnel : a) - désignation graphique conventionnelle ; b) - caractéristique volt-ampère.

En figue. 1b montre une famille de caractéristiques statiques de sortie I - V à différentes valeurs du courant de commande iG. La tension directe limite, que le thyristor peut supporter sans l'allumer, a des valeurs maximales à iG = 0. À mesure que le courant iG augmente, la tension directe que le thyristor peut supporter diminue. L'état passant du thyristor correspond à la branche II, l'état bloqué correspond à la branche I, le processus d'enclenchement correspond à la branche III. Le courant de maintien ou courant de maintien est égal au courant direct minimum admissible iA, auquel le thyristor reste conducteur. Cette valeur correspond également à la valeur minimale possible de la chute de tension directe aux bornes du thyristor enclenché.

La branche IV représente la dépendance du courant de fuite à la tension inverse. Lorsque la tension inverse dépasse la valeur UBO, une forte augmentation du courant inverse commence, associée au claquage du thyristor. La nature du claquage peut correspondre à un processus irréversible ou à un processus de claquage par avalanche inhérent au fonctionnement d'une diode Zener à semi-conducteur.

Les thyristors sont les commutateurs électroniques les plus puissants capables de commuter des circuits avec des tensions jusqu'à 5 kV et des courants jusqu'à 5 kA à une fréquence ne dépassant pas 1 kHz.

La conception des thyristors est illustrée à la Fig. 2.

Riz. 2. La conception des boîtiers à thyristors : a) - tablette ; b) - goupille

thyristor CC

Un thyristor conventionnel est allumé en appliquant une impulsion de courant au circuit de commande avec une polarité positive par rapport à la cathode. La durée du transitoire lors de la mise sous tension est fortement influencée par la nature de la charge (active, inductive, etc.), l'amplitude et la vitesse de montée de l'impulsion de courant de commande iG, la température de la structure semi-conductrice du thyristor, la tension appliquée et le courant de charge. Dans un circuit contenant un thyristor, il ne doit pas y avoir de valeurs inadmissibles du taux de montée de la tension directe duAC / dt, auxquelles une activation spontanée du thyristor peut se produire en l'absence du signal de commande iG et du taux de montée du courant diA / dt. Dans le même temps, la pente du signal de commande doit être élevée.

Parmi les moyens de désactiver les thyristors, il est d'usage de distinguer l'arrêt naturel (ou commutation naturelle) et forcé (ou commutation artificielle). La commutation naturelle se produit lorsque les thyristors fonctionnent dans des circuits alternatifs au moment où le courant tombe à zéro.

Les méthodes de commutation forcée sont très diverses. Les plus typiques d'entre eux sont les suivants : connexion d'un condensateur préchargé C avec une clé S (figure 3, a) ; connecter un circuit LC avec un condensateur préchargé CK (figure 3 b); l'utilisation de la nature oscillatoire du processus transitoire dans le circuit de charge (Figure 3, c).

Riz. 3. Méthodes de commutation artificielle des thyristors : a) - au moyen d'un condensateur chargé C ; b) - au moyen d'une décharge oscillante du circuit LC ; c) - en raison de la nature oscillatoire de la charge

Lors de la commutation selon le schéma de la Fig. 3, et connecter un condensateur de commutation à polarité inversée, par exemple, avec un autre thyristor auxiliaire, provoquera sa décharge vers le thyristor principal conducteur. Le courant de décharge du condensateur étant dirigé contre le courant direct du thyristor, ce dernier décroît jusqu'à zéro et le thyristor se bloque.

Dans le schéma de la fig. 3, b, la connexion du circuit LC provoque une décharge oscillatoire du condensateur de commutation CK. Dans ce cas, au début, le courant de décharge traverse le thyristor à l'opposé de son courant direct, lorsqu'ils deviennent égaux, le thyristor se bloque. En outre, le courant du circuit LC passe du thyristor VS à la diode VD. Tant que le courant de boucle traverse la diode VD, une tension inverse sera appliquée au thyristor VS, égale à la chute de tension aux bornes de la diode ouverte.

Dans le schéma de la fig. 3, la mise sous tension du thyristor VS sur une charge RLC complexe provoquera un transitoire. À certains paramètres de la charge, ce processus peut être de nature oscillatoire avec un changement de polarité du courant de charge. Dans ce cas, après avoir éteint le thyristor VS, la diode VD s'allume, ce qui commence à conduire un courant de polarité opposée. Parfois, cette méthode de commutation est appelée quasi-naturelle, car elle est associée à un changement de polarité du courant de charge.

thyristor CA

Lorsque le thyristor est connecté au circuit alternatif, les opérations suivantes sont possibles :

Allumer et éteindre le circuit électrique avec charge active et active-réactive ;

changement dans les valeurs moyennes et efficaces du courant à travers la charge en raison du fait qu'il est possible de réguler la synchronisation du signal de commande.

Étant donné que le commutateur à thyristor est capable de conduire le courant électrique dans un seul sens, alors pour l'utilisation de thyristors alternatifs, leur connexion en contre-parallèle est utilisée (Fig. 4, a).

Riz. 4. Connexion en contre-parallèle des thyristors (a) et la forme du courant avec une charge active (b)

Moyenne et varie en raison d'un changement dans le moment où les signaux d'ouverture sont appliqués aux thyristors VS1 et VS2, c'est-à-dire en changeant l'angle et (Fig. 4, b). Les valeurs de cet angle pour les thyristors VS1 et VS2 lors de la régulation sont modifiées simultanément par le système de contrôle. L'angle est appelé angle de commande ou angle d'amorçage du thyristor.

Phase (Fig. 4, a, b) et commande de thyristor à largeur d'impulsion(Fig. 4, c).

Riz. 5. Type de tension aux bornes de la charge à : a) - commande de phase du thyristor ; b) - commande de phase d'un thyristor à commutation forcée ; c) - commande par thyristor à largeur d'impulsion

Avec la méthode de phase de contrôle des thyristors avec commutation forcée la régulation du courant de charge est possible aussi bien en changeant l'angle? , alors et le coin? ... La commutation artificielle est effectuée à l'aide de nœuds spéciaux ou à l'aide de thyristors entièrement contrôlés (verrouillables).

Avec contrôle de largeur d'impulsion (modulation de largeur d'impulsion - PWM) pendant le temps Totkr, un signal de commande est appliqué aux thyristors, ils sont ouverts et la tension Un est appliquée à la charge. Pendant le temps Tcap, le signal de commande est absent et les thyristors sont dans un état bloqué. Valeur RMS du courant dans la charge

où In.m. - courant de charge à Tcl = 0.

La courbe de courant dans la charge avec contrôle de phase des thyristors est non sinusoïdale, ce qui provoque une distorsion de la forme de tension du réseau d'alimentation et des perturbations dans le travail des consommateurs sensibles aux interférences haute fréquence - ce qu'on appelle une incompatibilité électromagnétique.

Thyristors verrouillables

Les thyristors sont les commutateurs électroniques les plus puissants utilisés pour la commutation de circuits à haute tension et à courant élevé (courant élevé). Cependant, ils présentent un inconvénient important - une contrôlabilité incomplète, qui se manifeste par le fait que pour les désactiver, il est nécessaire de créer des conditions permettant de réduire le courant direct à zéro. Ceci limite et complique dans de nombreux cas l'utilisation des thyristors.

Pour pallier cet inconvénient, on a développé des thyristors verrouillés par un signal de l'électrode de commande G. De tels thyristors sont appelés thyristors à blocage de gâchette (GTO) ou à deux opérations.

Thyristors verrouillables(ZT) ont une structure p-p-p-p à quatre couches, mais ont en même temps un certain nombre de caractéristiques de conception importantes qui leur confèrent une caractéristique fondamentalement différente des thyristors traditionnels - la propriété de contrôlabilité complète. La caractéristique statique I - V des thyristors à gâchette dans le sens direct est identique aux caractéristiques I - V des thyristors conventionnels. Cependant, un thyristor verrouillable n'est généralement pas capable de bloquer des tensions inverses importantes et est souvent connecté à une diode anti-parallèle. De plus, les thyristors verrouillables se caractérisent par des chutes de tension directes importantes. Pour désactiver le thyristor verrouillable, il est nécessaire d'appliquer une puissante impulsion de courant négative (environ 1: 5 par rapport à la valeur du courant de coupure direct) au circuit d'électrode de grille, mais de courte durée (10-100 s ).

Les thyristors verrouillables ont également des tensions et des courants limites inférieurs (d'environ 20 à 30 %) par rapport aux thyristors conventionnels.

Les principaux types de thyristors

Sauf thyristors verrouillables une large gamme de thyristors de différents types a été développée, différant par la vitesse, les processus de contrôle, la direction des courants dans un état conducteur etc. Parmi eux, il convient de noter les types suivants:

thyristor-diode, qui équivaut à un thyristor avec une diode connectée en anti-parallèle (Fig. 6.12, a);

thyristor à diode (dinistor), passant dans un état passant lorsqu'un certain niveau de tension est dépassé, appliqué entre A et C (Fig. 6, b);

thyristor verrouillable(Fig. 6.12, c) ;

thyristor ou triac symétrique, ce qui équivaut à deux thyristors connectés en anti-parallèle (Fig. 6.12, d);

thyristor inverseur à grande vitesse(temps d'arrêt 5-50 s);

thyristor à porte de champ, par exemple, basé sur une combinaison d'un transistor MOS avec un thyristor ;

un optothyristor commandé par un flux lumineux.

Riz. 6. Désignation graphique conventionnelle des thyristors : a) - thyristor-diode ; b) - thyristor à diode (dinistor); c) - thyristor verrouillable ; d) - triac

Protection des thyristors

Les thyristors sont des dispositifs critiques pour la vitesse de montée du courant direct diA/dt et de la tension directe duAC/dt. Les thyristors, comme les diodes, se caractérisent par le phénomène de flux de courant de récupération inverse, dont une chute brutale jusqu'à zéro aggrave la possibilité de surtensions avec une valeur duAC/dt élevée. De telles surtensions sont le résultat d'un arrêt brutal du courant dans les éléments inductifs du circuit, notamment le câblage. Par conséquent, pour la protection des thyristors, divers circuits CFTCP sont généralement utilisés, qui, dans les modes dynamiques, offrent une protection contre les valeurs inacceptables de diA / dt et duAC / dt.

Dans la plupart des cas, la résistance inductive interne des sources de tension incluses dans le circuit du thyristor passant est suffisante pour ne pas introduire d'inductance supplémentaire LS. Par conséquent, dans la pratique, il existe souvent un besoin de CFT, qui réduisent le niveau et la vitesse des surtensions lors de la mise hors tension (Fig. 7).

Riz. 7. Circuit typique de protection des thyristors

À cette fin, des circuits RC sont généralement utilisés, connectés en parallèle avec le thyristor. Il existe diverses modifications des circuits des circuits RC et des méthodes de calcul de leurs paramètres pour différentes conditions d'utilisation des thyristors.

Pour les thyristors verrouillables, des circuits pour former une trajectoire de commutation sont utilisés, similaires dans les circuits aux transistors CFTP.

La création de dispositifs semi-conducteurs pour l'électronique de puissance a commencé en 1953, lorsqu'il est devenu possible d'obtenir du silicium de haute pureté et la formation de disques de silicium de grande taille. En 1955, un dispositif contrôlé par semi-conducteur avec une structure à quatre couches et appelé « thyristor » a été créé pour la première fois.

Il a été allumé en appliquant une impulsion à l'électrode de commande à une tension positive entre l'anode et la cathode. Le thyristor est désactivé en réduisant le courant direct qui le traverse à zéro, pour lequel une variété de circuits de commutation inductifs-capacitifs ont été développés. Ils augmentent non seulement le coût du convertisseur, mais aggravent également son poids et ses dimensions et réduisent sa fiabilité.

C'est pourquoi, simultanément à la création du thyristor, des recherches ont commencé pour assurer son arrêt par l'électrode de commande. Le problème principal était d'assurer une résorption rapide des porteurs de charge dans les régions de base.

Les premiers thyristors de ce type sont apparus en 1960 aux États-Unis. Ils sont appelés Gate Turn Off (GTO). Dans notre pays, ils sont mieux connus sous le nom de thyristors verrouillables ou d'arrêt.

Au milieu des années 90, un thyristor verrouillable avec une borne annulaire de l'électrode de grille a été développé. Il a été nommé Gate Commutated Thyristor (GCT) et est devenu un développement ultérieur de la technologie GTO.

Thyristors GTO

Dispositif

Un thyristor verrouillable est un dispositif semi-conducteur entièrement contrôlé basé sur une structure classique à quatre couches. Allumez-le et éteignez-le en appliquant des impulsions de courant positives et négatives à l'électrode de commande. En figue. 1 montre la désignation conventionnelle (a) et le schéma synoptique (b) du thyristor à couper. Comme un thyristor ordinaire, il possède une cathode K, une anode A et une électrode de commande G. Les différences dans les structures des dispositifs consistent en une disposition différente des couches horizontales et verticales avec des conductivités n et p.

La conception de la couche cathodique n a subi le plus grand changement. Il est divisé en plusieurs centaines de cellules élémentaires, régulièrement réparties sur la surface et connectées en parallèle. Cette conception est due à la volonté d'assurer une diminution uniforme du courant sur toute la surface de la structure semi-conductrice lorsque l'appareil est éteint.

La couche de base p, malgré le fait qu'elle soit réalisée dans son ensemble, présente un grand nombre de contacts d'électrodes de commande (environ égal au nombre de cellules cathodiques), également répartis uniformément sur la surface et connectés en parallèle. La couche de base n est similaire à la couche correspondante d'un thyristor classique.

La couche anodique p présente des shunts (n zones) reliant la base n au contact anodique par l'intermédiaire de petites résistances réparties. Les shunts d'anode sont utilisés dans les thyristors qui n'ont pas de capacité de blocage inverse. Ils sont conçus pour réduire le temps d'extinction de l'appareil en améliorant les conditions d'extraction des charges de la région de base n.

La version de base des thyristors GTO est de type tablette avec une plaque de silicium à quatre couches fixée à travers des disques de molybdène à compensation de température entre deux bases en cuivre avec une conductivité thermique et électrique accrue. Une électrode de commande, qui a un plomb dans un corps en céramique, entre en contact avec la plaque de silicium. Le dispositif est serré par des surfaces de contact entre deux moitiés de refroidisseurs, isolées l'une de l'autre et ayant une conception déterminée par le type de système de refroidissement.

Principe de fonctionnement

Dans le cycle de fonctionnement du thyristor GTO, on distingue quatre phases: état passant, état conducteur, état bloqué et état bloquant.

Dans la section schématique de la structure du thyristor (Fig. 1, b), la borne inférieure de la structure est l'anode. L'anode est en contact avec la couche P. Puis, de bas en haut, suivre : couche de base n, couche de base p (ayant un fil de grille), couche n en contact direct avec le fil de cathode. Quatre couches forment trois jonctions p-n : j1 entre les couches p et n ; j2 entre les couches n et p ; j3 entre les couches p et n.

La phase 1- allumer. Le passage de la structure du thyristor de l'état bloquant à l'état passant (mise sous tension) n'est possible que lorsqu'une tension continue est appliquée entre l'anode et la cathode. Les transitions j1 et j3 sont décalées vers l'avant et ne gênent pas le passage des porteurs de charges. Toute la tension est appliquée à la jonction médiane j2, qui est polarisée dans le sens opposé. Près de la transition j2, une zone appauvrie en porteurs se forme, appelée région de charge d'espace. Pour allumer le thyristor GTO, une tension de polarité positive U G est appliquée à la grille et à la cathode à travers le circuit de commande (borne "+" à la couche p). En conséquence, le courant d'activation I G circule dans le circuit.

Les thyristors verrouillables imposent des exigences strictes sur la pente de front dIG / dt et l'amplitude IGM du courant de commande. A travers la jonction j3, en plus du courant de fuite, le courant d'activation I G commence à circuler. Les électrons créant ce courant seront injectés de la couche n dans la couche p. De plus, certains d'entre eux seront transférés par le champ électrique de la transition de la base j2 vers la couche n.

Dans le même temps, la contre-injection de trous de la couche p dans la couche n et plus loin dans la couche p augmentera, c'est-à-dire, il y aura une augmentation du courant créé par les porteurs de charges minoritaires.

Le courant total traversant la jonction base j2 dépasse le courant d'activation, le thyristor s'ouvre, après quoi les porteurs de charge traverseront librement ses quatre régions.

Phase 2- état conducteur. Dans le mode de flux de courant direct, un courant de commande I G n'est pas nécessaire si le courant dans le circuit d'anode dépasse le courant de maintien. Cependant, en pratique, pour que toutes les structures du thyristor à déconnecter soient constamment dans un état passant, il est encore nécessaire de maintenir le courant fourni pour un régime de température donné. Ainsi, tout le temps de la mise sous tension et de l'état passant, le système de commande génère une impulsion de courant de polarité positive.

A l'état conducteur, toutes les régions de la structure semi-conductrice assurent un mouvement uniforme des porteurs de charge (électrons de la cathode à l'anode, trous dans le sens opposé). Le courant d'anode traverse les transitions j1, j2, et le courant total d'anode et d'électrode de commande traverse la transition j3.

Phase 3- fermer. Pour désactiver le thyristor GTO avec une polarité de tension constante U T (voir Fig. 3), une tension négative UGR est appliquée à la grille et à la cathode via le circuit de commande. Il provoque un courant d'arrêt dont la circulation conduit à la résorption des porteurs de charge majoritaires (trous) dans la couche de base p. En d'autres termes, il y a une recombinaison des trous qui sont entrés dans la couche p depuis la couche de base n et des électrons qui sont entrés dans la même couche via l'électrode de commande.

Au fur et à mesure que la jonction base j2 s'en libère, le thyristor commence à se bloquer. Ce processus est caractérisé par une forte diminution du courant direct I T du thyristor en un court laps de temps jusqu'à une faible valeur de I TQT (voir Fig. 2). Immédiatement après le blocage de la transition de base j2, la transition j3 commence à se fermer, cependant, en raison de l'énergie stockée dans l'inductance des circuits de commande, elle reste dans un état légèrement ouvert pendant un certain temps.

Riz. 2. Graphiques du courant d'anode (iT) et du courant de grille (iG)

Une fois que toute l'énergie stockée dans l'inductance du circuit de commande a été consommée, la jonction j3 côté cathode est complètement bloquée. A partir de ce moment, le courant traversant le thyristor est égal au courant de fuite qui circule de l'anode à la cathode à travers le circuit de grille.

Le processus de recombinaison et, par conséquent, de coupure du thyristor verrouillable dépend en grande partie de la pente du front dIGQ/dt et de l'amplitude I GQ du courant de commande inverse. Pour fournir la pente et l'amplitude requises de ce courant, la tension UG doit être appliquée à l'électrode de grille, qui ne doit pas dépasser la valeur autorisée pour la transition j3.

Phase 4- état de blocage Dans le mode d'état de blocage, la tension de polarité négative U GR de l'unité de commande reste appliquée à la grille et à la cathode. Le courant total I GR circule dans le circuit de commande, constitué du courant de fuite du thyristor et du courant de commande inverse traversant la jonction j3. La transition j3 est décalée dans le sens opposé. Ainsi, dans le thyristor GTO, qui est dans l'état de blocage direct, deux transitions (j2 et j3) sont décalées dans le sens opposé et deux régions de charge d'espace sont formées.

Pendant l'état d'arrêt et de blocage, le système de contrôle génère une impulsion de polarité négative.

Circuits de protection

L'utilisation de thyristors GTO nécessite l'utilisation de circuits de protection spéciaux. Ils augmentent le poids et les dimensions, le coût du convertisseur, parfois ils nécessitent des dispositifs de refroidissement supplémentaires, mais ils sont nécessaires au fonctionnement normal des dispositifs.

Le but de tout circuit de protection est de limiter la vitesse de montée de l'un des deux paramètres de l'énergie électrique lors de la commutation d'un dispositif semi-conducteur. Dans ce cas, les condensateurs du circuit de protection CB (Fig. 3) sont connectés en parallèle au dispositif protégé T. Ils limitent la vitesse de montée de la tension directe dUT / dt lorsque le thyristor est bloqué.

Les inductances LE sont installées en série avec le dispositif T. Elles limitent la vitesse de montée du courant direct dIT/dt lors de la mise sous tension du thyristor. Les valeurs dUT / dt et dIT / dt pour chaque appareil sont normalisées, elles sont indiquées dans les manuels et les données de passeport des appareils.

Riz. 3. Schéma du circuit de protection

En plus des condensateurs et des selfs, des éléments supplémentaires sont utilisés dans les circuits de protection pour assurer la décharge et la charge des éléments réactifs. Ceux-ci incluent : la diode DB, qui shunte la résistance RB lorsque le thyristor T est éteint et le condensateur CB est chargé, la résistance RB, qui limite le courant de décharge du condensateur CB lorsque le thyristor T est allumé.

Système de contrôle

Le système de commande (CS) contient les blocs fonctionnels suivants : un circuit de commutation constitué d'un circuit de génération d'une impulsion de déverrouillage et d'une source de signal de maintien du thyristor à l'état ouvert ; une boucle pour générer un signal de blocage ; le circuit de maintien du thyristor à l'état fermé.

Tous les types de systèmes de contrôle ne nécessitent pas tous les blocs ci-dessus, mais chaque système de contrôle doit contenir les contours de la formation des impulsions de déverrouillage et de verrouillage. Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir une isolation galvanique du circuit de commande et du circuit de puissance du thyristor à couper.

Pour contrôler le fonctionnement du thyristor à couper, deux systèmes de contrôle principaux sont utilisés, différant par les méthodes de fourniture d'un signal à l'électrode de commande. Dans le cas illustré à la Fig. 4, les signaux générés par le bloc logique St sont isolés galvaniquement (séparation de potentiel), après quoi ils sont transmis par les touches SE et SA à l'électrode de commande du thyristor T à désactiver. agissent sur les touches SE (on) et SA (off ), qui sont au même potentiel que le système de commande, sont alors alimentées à l'électrode de commande par l'intermédiaire des dispositifs d'isolation galvanique UE et UA.

Selon l'emplacement des clés SE et SA, les schémas de contrôle à faible potentiel (NPSU) et à haut potentiel (NPSU, Fig. 4) sont distingués.

Riz. 4. Option circuit de commande

Le système de contrôle du NPSU est structurellement plus simple que le VPSU, mais ses capacités sont limitées par rapport à la formation de signaux de contrôle de longue durée, agissant dans le mode de circulation à travers le thyristor à courant continu, ainsi que pour assurer la pente de les impulsions de contrôle. Pour générer des signaux de longue durée, des circuits push-pull plus coûteux doivent être utilisés ici.

Dans VPSU, une pente élevée et une durée accrue du signal de commande sont obtenues plus facilement. De plus, ici, le signal de commande est pleinement utilisé, tandis que dans le NPSU, sa valeur est limitée par un dispositif de séparation de potentiel (par exemple, un transformateur d'impulsions).

Un signal d'information - une commande pour allumer ou éteindre - est généralement fourni au circuit via un convertisseur optoélectronique.

Thyristors GCT

Au milieu des années 90, ABB et Mitsubishi ont développé un nouveau type de thyristor à commutation de porte (GCT). En fait, GCT est une amélioration supplémentaire de la GTO, ou sa modernisation. Cependant, la conception fondamentalement nouvelle de l'électrode de commande, ainsi que les processus sensiblement différents qui se produisent lorsque l'appareil est éteint, rendent opportun son examen.

Le GCT a été conçu pour être dépourvu des défauts du GTO, il est donc nécessaire de se concentrer d'abord sur les problèmes qui se posent avec le GTO.

Le principal inconvénient du GTO est la perte d'énergie élevée dans les circuits de protection de l'appareil lorsqu'il est commuté. L'augmentation de la fréquence augmente les pertes, par conséquent, dans la pratique, les thyristors GTO sont commutés avec une fréquence ne dépassant pas 250-300 Hz. Les principales pertes surviennent dans la résistance RB (voir Fig. 3) lorsque le thyristor T est bloqué et, par conséquent, le condensateur CB est déchargé.

Le condensateur CB est conçu pour limiter la vitesse de montée de la tension directe dv/dt lorsque l'appareil est éteint. En rendant le thyristor insensible à l'effet du/dt, nous avons permis d'abandonner le circuit d'amortissement (le circuit de formation du chemin de commutation), qui était implémenté dans la conception GCT.

Fonctionnalité de contrôle et de conception

La principale caractéristique des thyristors GCT, par rapport aux appareils GTO, est la désactivation rapide, obtenue à la fois en modifiant le principe de commande et en améliorant la conception de l'appareil. L'arrêt rapide est réalisé en convertissant la structure du thyristor en une structure à transistor lorsque l'appareil est éteint, ce qui rend l'appareil insensible à l'effet du / dt.

Le GCT dans les phases de marche, de conduction et de blocage est commandé de la même manière que le GTO. Lorsqu'il est éteint, le contrôle GCT a deux fonctionnalités :

• le courant de commande Ig est égal ou supérieur au courant d'anode Ia (pour les thyristors GTO, Ig est 3 à 5 fois inférieur);
• l'électrode de commande a une faible inductance, ce qui permet d'atteindre la vitesse de montée du courant de commande dig/dt, égale à 3000 A/μs et plus (pour les thyristors GTO, la valeur dig/dt est de 30-40 A/ s).

Riz. 5. Répartition des courants dans la structure du thyristor GCT à l'arrêt

En figue. 5 montre la répartition des courants dans la structure du thyristor GCT lorsque l'appareil est éteint. Comme indiqué, le processus de mise sous tension est similaire à la mise sous tension des thyristors GTO. Le processus d'arrêt est différent. Après avoir appliqué une impulsion de commande négative (-Ig) d'amplitude égale à la valeur du courant anodique (Ia), la totalité du courant direct traversant le dispositif est déviée dans le système de commande et atteint la cathode, en contournant la transition j3 (entre les régions p et n). La jonction j3 est polarisée en sens inverse et le transistor à cathode npn se bloque. La désactivation supplémentaire du GCT est similaire à la désactivation de tout transistor bipolaire, ce qui ne nécessite pas de limitation externe de la vitesse de montée de la tension directe du / dt et permet donc l'absence de chaîne d'amortissement.

Le changement dans la conception du GCT est dû au fait que les processus dynamiques qui se produisent dans l'appareil lorsqu'il est éteint sont un à deux ordres de grandeur plus rapides que dans le GTO. Ainsi, si le temps minimum d'arrêt et de blocage pour GTO est de 100 s, pour GCT cette valeur ne dépasse pas 10 s. Le taux de montée du courant de commande lorsque GCT est éteint est de 3000 A/s, GTO ne dépasse pas 40 A/s.

Pour assurer une dynamique élevée des processus de commutation, nous avons modifié la conception de la sortie de l'électrode de commande et la connexion de l'appareil avec le générateur d'impulsions du système de commande. La sortie est rendue annulaire, encerclant le dispositif dans un cercle. La bague traverse le corps céramique du thyristor et entre en contact : à l'intérieur avec les alvéoles de l'électrode de commande ; extérieur - avec une plaque reliant l'électrode de commande au générateur d'impulsions.

Désormais, les thyristors GTO sont produits par plusieurs grandes entreprises au Japon et en Europe : Toshiba, Hitachi, Mitsubishi, ABB, Eupec. Paramètres des appareils pour la tension UDRM : 2500 V, 4500 V, 6000 V ; courant ITGQM (courant maximum répétitif verrouillable) : 1000 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A, 4000 A, 6000 A.

Les thyristors GCT sont fabriqués par Mitsubishi et ABB. Les appareils sont conçus pour une tension UDRM jusqu'à 4500 V et un courant ITGQM jusqu'à 4000 A.

Actuellement, les thyristors GCT et GTO ont été maîtrisés par l'entreprise russe Electrovypryamitel OJSC (Saransk). Les thyristors des séries TZ-243, TZ-253, TZ-273, ZTA-173, ZTA-193, ZTF-193 sont produits (similaire à GCT ) et d'autres avec un diamètre de plaquette de silicium jusqu'à 125 mm et une plage de tension UDRM 1200 - 6000 V et des courants ITGQM 630 - 4000 A.

Parallèlement aux thyristors verrouillables et pour une utilisation dans un ensemble avec eux, Electrovypryamitel OJSC a développé et maîtrisé en série des diodes à prise rapide pour circuits d'amortissement (snubber) et des diodes à courant inverse, ainsi qu'un puissant transistor à impulsions pour les étages de sortie de le pilote de commande (système de commande).

Thyristors IGCT

Grâce au concept de contrôle serré (réglage fin des profils de dopage, mésotechnologie, irradiation protonique et électronique pour créer une répartition particulière des centres de recombinaison contrôlée, la technologie des émetteurs dits transparents ou minces, l'utilisation d'une couche tampon dans le n -région de base, etc.), il a été possible d'obtenir une amélioration significative des caractéristiques du GTO à l'arrêt. La prochaine avancée majeure de la technologie HD GTO en termes de dispositif, de contrôle et d'application était l'idée de dispositifs contrôlés basés sur un nouveau "Thyristor à commutation de grille intégré (IGCT)" ... Grâce à une technologie de contrôle stricte, une commutation en douceur étend la zone de fonctionnement sûre de l'IGCT jusqu'à la limite d'avalanche, c'est-à-dire aux capacités physiques du silicium. Aucun circuit de protection du/dt requis. Combinées à une perte de puissance améliorée, de nouvelles applications dans la gamme des kilohertz ont été trouvées. La puissance requise pour la conduite est réduite de 5 fois par rapport aux GTO standard, principalement en raison de la conception transparente de l'anode. La nouvelle famille d'instruments IGCT, avec des diodes haute puissance intégrées monolithiques, a été développée pour des applications dans la gamme 0,5 - 6 MV * A. Avec la possibilité technique existante de connexion série et parallèle, les dispositifs IGCT permettent d'augmenter le niveau de puissance jusqu'à plusieurs centaines de mégavolts - ampères.

Avec une unité de contrôle intégrée, le courant cathodique est réduit avant que la tension anodique ne commence à augmenter. Ceci est obtenu grâce à la très faible inductance de grille du circuit de grille, qui est obtenue par la connexion coaxiale de l'électrode de grille en combinaison avec l'unité de commande multicouche PCB. En conséquence, il est devenu possible d'atteindre la valeur du taux de courant de coupure de 4 kA / s. Avec une tension de commande UGK = 20 V. Lorsque le courant cathodique devient nul, le courant anodique restant est transféré à l'unité de commande, qui à ce moment a une faible résistance. Cela minimise la consommation d'énergie de l'unité de commande.

Travaillant en commande « dure », le thyristor passe de l'état p-n-p-n au mode p-n-p lors du blocage en 1 s. L'arrêt s'effectue entièrement en mode transistor, éliminant toute possibilité de déclenchement.

La réduction de l'épaisseur du dispositif est obtenue en utilisant une couche tampon côté anode. La couche tampon des semi-conducteurs de puissance améliore les caractéristiques des éléments traditionnels en réduisant leur épaisseur de 30 % à la même tension de claquage directe. Le principal avantage des éléments minces est l'amélioration des caractéristiques technologiques avec de faibles pertes statiques et dynamiques. Une telle couche tampon dans un dispositif à quatre couches nécessite l'élimination des courts-circuits de l'anode, mais en même temps, la libération effective d'électrons lors de l'arrêt reste. Le nouvel IGCT combine une couche tampon avec un émetteur anodique transparent. L'anode transparente est une jonction pn avec une efficacité d'émetteur contrôlée en courant.

Pour une immunité au bruit et une compacité maximales, le boîtier de commande entoure l'IGCT, formant une structure unique avec le refroidisseur, et ne contient que la partie du circuit qui est nécessaire pour contrôler l'IGCT lui-même. En conséquence, le nombre d'éléments de l'unité de contrôle est réduit, les paramètres de dissipation thermique, les surcharges électriques et thermiques sont réduits. Par conséquent, le coût de l'unité de contrôle et le taux de défaillance sont également considérablement réduits. L'IGCT, avec son boîtier de commande intégré, s'enclenche facilement dans le module et se connecte avec précision à l'alimentation et à la source de signal de commande via la fibre optique. En ouvrant simplement le ressort, grâce au système de contact de serrage élaboré, une force de serrage correctement calculée est appliquée à l'IGCT, créant un contact électrique et thermique. Ainsi, la facilité de montage maximale et la plus grande fiabilité sont atteintes. Lors de l'exécution de l'IGCT sans amortisseur, la diode flyback doit également fonctionner sans amortisseur. Ces exigences sont satisfaites par une diode à pince haute puissance avec des performances améliorées, produite en utilisant un procédé d'irradiation en combinaison avec des procédés classiques. La capacité di/dt est déterminée par le fonctionnement de la diode (voir figure 6).

Riz. 6. Schéma simplifié d'un onduleur triphasé sur IGCT

Le principal fabricant d'IGCT est la société "ABB".Paramètres des thyristors pour la tension U DRM : 4500 V, 6000 V ; ITGQM actuel : 3000 A, 4000 A.

Conclusion

Le développement rapide au début des années 90 de la technologie des transistors de puissance a conduit à l'émergence d'une nouvelle classe de dispositifs - les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT). Les principaux avantages des IGBT sont la fréquence de fonctionnement élevée, l'efficacité, la simplicité et la compacité des circuits de commande (en raison du faible courant de commande).

L'apparition ces dernières années d'IGBT avec une tension de fonctionnement allant jusqu'à 4500 V et la possibilité de commuter des courants jusqu'à 1800 A a conduit au déplacement des thyristors à gâchette (GTO) dans les appareils d'une puissance allant jusqu'à 1 MW et une tension allant jusqu'à 3,5 kV.

Cependant, les nouveaux IGCT, capables de commuter des fréquences de 500 Hz à 2 kHz et des performances supérieures à celles des transistors IGBT, combinent une combinaison optimale de technologies de thyristors éprouvées avec leurs faibles pertes inhérentes, et un arrêt très efficace et sans amortisseur en agissant sur le contrôle électrode. L'IGCT est aujourd'hui la solution idéale pour les applications d'électronique de puissance moyenne et haute tension.

Les caractéristiques des interrupteurs de puissance modernes et puissants avec un dissipateur thermique double face sont indiquées dans le tableau. 1.

Tableau 1. Caractéristiques des interrupteurs d'alimentation puissants modernes avec un dissipateur thermique double face

Un thyristor est un commutateur à semi-conducteur dont la conception est à quatre couches. Ils ont la capacité de passer d'un état à un autre - de fermé à ouvert et vice versa.

Les informations présentées dans cet article aideront à donner une réponse complète à la question sur cet appareil.

Le principe de fonctionnement du thyristor

Dans la littérature spécialisée, ce dispositif est également appelé thyristor mono-opération. Ce nom est dû au fait que l'appareil n'est pas entièrement gérable... En d'autres termes, lors de la réception d'un signal de l'objet de contrôle, celui-ci ne peut que passer à l'état passant. Pour éteindre l'appareil, une personne devra effectuer des actions supplémentaires, ce qui entraînera une chute du niveau de tension à zéro.

Le fonctionnement de cet appareil est basé sur l'utilisation d'un champ de force électrique. Pour le faire passer d'un état à un autre, on utilise une technologie de contrôle qui transmet certains signaux. Dans ce cas, le courant traversant le thyristor ne peut se déplacer que dans un seul sens. Lorsqu'il est éteint, cet appareil a la capacité de résister à la fois à la tension directe et inverse.

Méthodes pour activer et désactiver un thyristor

Le passage à l'état de fonctionnement de ce type d'appareil standard s'effectue par apprentissage d'une impulsion de courant tension dans une certaine polarité. Sur la rapidité d'allumage et sur son fonctionnement ultérieur, influencé par les facteurs suivants :

Désactiver le thyristor peut se faire de plusieurs manières :

1. Arrêt naturel. Dans la littérature technique, il existe également un concept tel que la commutation naturelle - il est similaire à la commutation naturelle.
2. Arrêt forcé (commutation forcée).

L'arrêt naturel de cet appareil s'effectue lors de son fonctionnement dans des circuits à courant alternatif, lorsque le niveau de courant tombe à zéro.

L'arrêt forcé comprend une grande variété de méthodes. La plus courante d'entre elles est la méthode suivante.

Le condensateur, désigné par la lettre latine C, est connecté à la clé. Il doit être marqué d'un S. Dans ce cas, le condensateur doit être chargé avant la fermeture.

Les principaux types de thyristors

Actuellement, il existe un nombre considérable de thyristors qui diffèrent les uns des autres par leurs caractéristiques techniques - vitesse de fonctionnement, méthodes et processus de contrôle, sens du courant lorsqu'il est à l'état passant, etc.

Types les plus courants

1. Diode à thyristor. Un tel appareil est similaire à un appareil qui a une diode anti-parallèle en mode marche.
2. Thyristor à diode. Un autre nom est dinistor. Une particularité de ce dispositif est que le passage au mode conducteur s'effectue au moment où le niveau de courant est dépassé.
3. Thyristor verrouillable.
4. Symétrique. On l'appelle aussi triac. La construction de ce dispositif est similaire à celle de deux dispositifs à diodes anti-parallèles en fonctionnement.
5. Haute vitesse ou inverseur. Ce type d'appareil a la capacité de descendre en un temps record - de 5 à 50 microsecondes.
6. Optothyristor. Son travail s'effectue à l'aide d'un flux lumineux.
7. Le thyristor est contrôlé par le champ par l'électrode de tête.

Fournir une protection

Les thyristors sont inclus dans la liste des appareils critiques affecter le changement de vitesse augmenter le courant direct. Les diodes et les thyristors sont caractérisés par le processus de circulation du courant de récupération inverse. Un changement brusque de sa vitesse et une chute à zéro entraînent un risque accru de surtension.

De plus, une surtension dans la conception de cet appareil peut survenir en raison de la disparition complète de la tension dans divers composants du système, par exemple dans les petites inductances de montage.

Pour les raisons ci-dessus, dans l'écrasante majorité des cas, pour assurer une protection fiable de ces appareils, divers circuits CPTP sont utilisés. Ces circuits, lorsqu'ils sont en mode dynamique, contribuent à protéger l'appareil contre l'apparition de valeurs de tension inacceptables.

Un moyen de protection fiable est également application de varistance... Ce dispositif est connecté aux points de sortie de charge inductive.

Dans sa forme la plus générale, l'utilisation d'un dispositif tel qu'un thyristor peut être répartis dans les groupes suivants :

Limites des thyristors

Lorsque vous travaillez avec tout type de cet appareil, certaines règles de sécurité doivent être respectées, ainsi que certaines restrictions nécessaires doivent être rappelées.

Par exemple, dans le cas d'une charge inductive lors du fonctionnement d'un tel type d'appareil comme un triac. Dans cette situation, les restrictions concernent la vitesse de variation du niveau de tension entre les deux éléments principaux - ses anodes et le courant de fonctionnement. Pour limiter l'influence du courant et de la surcharge La chaîne RC est appliquée.

Thyristor est un type de dispositif semi-conducteur conçu pour la conversion de courant unidirectionnelle (c'est-à-dire que le courant ne passe que dans un sens).

Circuit à thyristors

Ce transducteur a deux états stables : fermé (état de faible conductivité) et ouvert (état de haute conductivité). Le thyristor a pour fonction de remplir la fonction d'interrupteur électrique, dont la particularité est l'impossibilité de passer indépendamment à l'état fermé. L'appareil remplit les fonctions d'un interrupteur à circuit ouvert et d'une diode de redressement dans les réseaux à courant continu. Le matériau principal dans la production de ce dispositif semi-conducteur est le silicium. Le boîtier est en matériaux polymères ou en métal - pour les modèles fonctionnant avec des courants élevés.

Dispositif de thyristor et applications

L'appareil comprend 3 électrodes :

• anode;
• cathode;
• électrode de contrôle.

Contrairement à une diode à deux couches, un thyristor se compose de 4 couches - p-n-p-n. Les deux appareils font passer le courant dans un sens. Sur la plupart des modèles plus anciens, sa direction est indiquée par un triangle. La tension externe est fournie par le signe "-" à l'électrode de cathode (zone de conductivité électrique de type n), "+" - à l'électrode d'anode (zone de conductivité électrique de type p).

Les thyristors sont utilisés dans les onduleurs de soudage, les alimentations d'un chargeur de voiture, dans les générateurs, pour un simple dispositif de signalisation qui réagit à la lumière.

Le principe de fonctionnement des thyristors

Dans la littérature spécialisée, le thyristor est appelé « à fonctionnement unique » et appartient à un groupe de composants radio non entièrement contrôlables. Il passe à l'état actif lorsqu'il reçoit une impulsion d'une certaine polarité de l'objet de contrôle. Le taux d'activation et le fonctionnement ultérieur sont influencés par :

• la nature de la charge - inductive, réactive;
• valeur du courant de charge ;
• la vitesse et l'amplitude de l'augmentation de l'impulsion de commande ;
• température ambiante de l'appareil ;
• niveau de tension.

Le passage d'un état à un autre s'effectue à l'aide de signaux de commande. Pour désactiver complètement le thyristor, des étapes supplémentaires sont nécessaires. L'arrêt s'effectue de plusieurs manières :

• arrêt naturel (commutation naturelle);
• arrêt forcé (commutation forcée), cette option peut être effectuée de plusieurs manières.

Pendant le fonctionnement, des commutations imprévues d'une position à une autre sont possibles, provoquées par des différences dans les caractéristiques de l'électricité et de la température.

Signes de classification

Selon la méthode de contrôle, on distingue les types de thyristors suivants:

Diode (dinistors)

Ils sont activés par une impulsion haute tension appliquée à l'anode et à la cathode. La conception contient 2 électrodes, sans contrôle.

Triode (SCR)

Ils sont divisés en deux groupes. Dans le premier, la tension de commande est fournie à la cathode et à l'électrode de commande, dans le second à l'anode et à l'électrode de commande.

Triacs

Ils remplissent les fonctions de deux thyristors connectés en parallèle.

Optothyristors

Leur fonctionnement s'effectue sous l'influence d'un flux lumineux. La fonction de l'électrode de commande est assurée par une cellule photoélectrique.

Par conductivité inverse, les thyristors sont divisés en:

• conduite vers l'arrière;
• dos non conducteur;
• avec valeur de tension inverse non normalisée ;
• courants de passage dans les deux sens.

Les principales caractéristiques des thyristors auxquelles vous devez faire attention lors de l'achat

• Courant maximal admissible. Cette valeur caractérise la valeur la plus élevée du courant thyristor ouvert. Pour les appareils puissants, il est de plusieurs centaines d'ampères.
• Courant inverse maximal admissible.
• Tension continue. Ce paramètre du thyristor est égal à la chute de tension au courant maximum possible.
• Tension inverse. Il caractérise la tension maximale admissible sur un appareil à l'état fermé, à laquelle il ne perd pas la capacité d'exécuter ses fonctions.
• Tension de mise en marche. C'est la plus petite valeur à laquelle un thyristor peut fonctionner.
• Courant de grille minimum. Égal à la quantité de courant suffisante pour activer l'appareil.
• Dissipation de puissance maximale autorisée.

Vérification du bon fonctionnement du thyristor

L'appareil peut être testé de plusieurs manières, l'une d'elles consiste à utiliser un testeur spécial fait maison, assemblé selon le schéma ci-dessous.