بینش های برق: تسلط بر یکسو کننده های کنترل شده سیلیکون (SCRS)
2024-05-24 6214

یکسو کننده های کنترل شده با سیلیکون (SCRS) به عنوان سوئیچ کنترل قدرت کارآمد در الکترونیک های مدرن عمل می کنند.آنها توسط نماد منحصر به فرد خود مشخص می شوند ، که شامل یک ترمینال دروازه اضافی است که امکان جریان جریان یک طرفه را فراهم می کند.درک کامل از SCRS ادغام مؤثر آنها را در طرح های الکترونیکی امکان پذیر می کند.این پست گذرگاه به ساخت دقیق SCR ها می پردازد و هر لایه و مواد مورد استفاده را بررسی می کند.این حالت های عملیاتی را توضیح می دهد ، از جمله اینکه چگونه ترمینال دروازه جریان جریان را کنترل می کند.بسته های مختلف SCR نیز مورد بحث قرار گرفته است ، از سطح سطح تا انواع سوراخ ، بینش های عملی در مورد انتخاب مناسب برای برنامه های خاص.با دنبال کردن این راهنما ، شما مجهز به استفاده از SCR ها در سیستم های الکترونیکی پیشرفته به طور مؤثر خواهید بود.

کاتالوگ

شکل 1: نماد SCR و پایانه های آن

نماد یکسو کننده کنترل شده سیلیکون

نماد یکسو کننده کنترل شده سیلیکون (SCR) شبیه یک نماد دیود است اما شامل یک ترمینال دروازه اضافی است.این طرح توانایی SCR را برای جریان جریان در یک جهت برجسته می کند - از آند (A) تا کاتد (k) - در حالی که مسدود کردن آن در جهت مخالف است.سه پایانه کلیدی عبارتند از:

آند (A): ترمینال که در آن جریان هنگام ورود SCR به جلو وارد می شود.

کاتد (K): ترمینال که در آن جریان دارد.

گیت (G): ترمینال کنترل که باعث ایجاد SCR می شود.

از نماد SCR همچنین برای تریستورها استفاده می شود ، که دارای ویژگی های سوئیچینگ مشابه هستند.روشهای مناسب مغرضانه و کنترل به درک نماد بستگی دارد.این دانش بنیادی قبل از کاوش در ساخت و کار دستگاه ، امکان استفاده مؤثر در مدارهای مختلف الکتریکی ضروری است.

ساخت و ساز یکسو کننده کنترل شده سیلیکون

یکسو کننده کنترل شده سیلیکون (SCR) یک دستگاه نیمه هادی چهار لایه است که مواد P-Type و نوع N را متناوب می کند و سه اتصال را تشکیل می دهد: J1 ، J2 و J3.بیایید ساخت و عملکرد آن را با جزئیات تجزیه کنیم.

ترکیب لایه

لایه های بیرونی: لایه های بیرونی P و N به شدت با ناخالصی ها دوپ شده اند تا هدایت الکتریکی آنها را افزایش داده و مقاومت را کاهش دهند.این دوپینگ سنگین به این لایه ها اجازه می دهد تا جریان های بالایی را به طور مؤثر انجام دهند و عملکرد SCR را در مدیریت بارهای بزرگ تقویت می کنند.

لایه های میانی: لایه های داخلی P و N به آرامی دوپ شده اند ، به این معنی که ناخالصی کمتری دارند.این دوپینگ نور برای کنترل جریان جریان بسیار مهم است ، زیرا امکان تشکیل مناطق تخلیه را فراهم می کند - در داخل نیمه هادی که حامل های بار موبایل وجود ندارد.این مناطق کاهش در کنترل جریان جریان مهم هستند و به SCR اجازه می دهد تا به عنوان یک سوئیچ دقیق عمل کند.

شکل 2: لایه P و N SCR

اتصالات پایانی

ترمینال دروازه: ترمینال دروازه به لایه p میانه متصل می شود.استفاده از یک جریان کوچک در دروازه ، SCR را تحریک می کند و اجازه می دهد جریان بزرگتر از آند به کاتد جریان یابد.پس از شروع ، SCR حتی اگر جریان دروازه برداشته شود ، ادامه می یابد ، مشروط بر اینکه ولتاژ کافی بین آند و کاتد وجود داشته باشد.

ترمینال آند: ترمینال آند به لایه P بیرونی متصل می شود و به عنوان نقطه ورود برای جریان اصلی عمل می کند.برای انجام SCR ، آند باید از پتانسیل بالاتری نسبت به کاتد باشد و دروازه باید جریان محرک را دریافت کند.در حالت رسانا ، جریان از آند از طریق SCR به کاتد جریان می یابد.

ترمینال کاتد: ترمینال کاتد به لایه N بیرونی متصل می شود و به عنوان نقطه خروج برای جریان عمل می کند.هنگامی که SCR انجام می شود ، کاتد جریان های جریان را در جهت صحیح ، از آند به کاتد تضمین می کند.

شکل 3: ترمینال دروازه ، آند و کاتد

انتخاب مادی

به دلیل چندین مزیت ، سیلیکون برای ساخت SCR نسبت به ژرمانیوم ترجیح داده می شود:

جریان نشت پایین: سیلیکون غلظت حامل ذاتی پایین تر دارد و در نتیجه جریان های نشت کاهش می یابد.این امر برای حفظ کارایی و قابلیت اطمینان ، به ویژه در محیط های درجه حرارت بالا ضروری است.

پایداری حرارتی بالاتر: سیلیکون می تواند در دماهای بالاتر از ژرمانیوم کار کند و این امر را برای کاربردهای با قدرت بالا که در آن گرمای قابل توجهی ایجاد می شود ، مناسب تر می کند.

ویژگی های الکتریکی بهتر: با یک باند گسترده تر (1.1 ولت برای سیلیکون در مقابل 0.66 ولت برای ژرمانیوم) ، سیلیکون عملکرد الکتریکی بهتری را ارائه می دهد ، مانند ولتاژهای شکست بالاتر و عملکرد قوی تر در شرایط مختلف.

در دسترس بودن و هزینه: سیلیکون برای پردازش فراوانی و ارزان تر از ژرمانیوم است.صنعت سیلیکون به خوبی تثبیت شده امکان ساخت فرآیندهای تولید مقرون به صرفه و مقیاس پذیر را فراهم می کند.

شکل 4: سیلیکون

ژرمنیوم چطور؟

ژرمانیوم در مقایسه با سیلیکون چندین اشکال دارد و باعث می شود برای بسیاری از برنامه ها مناسب تر باشد.ژرمانیوم نمی تواند در برابر دمای بالا به همان اندازه سیلیکون مقاومت کند.این کار استفاده از آن را در برنامه های پر قدرت که در آن گرمای قابل توجهی ایجاد می شود ، محدود می کند.سپس ، ژرمانیوم غلظت حامل ذاتی بالاتری دارد و در نتیجه جریانهای نشت بیشتری ایجاد می شود.این باعث از بین رفتن برق و کاهش کارایی ، به ویژه در شرایط درجه حرارت بالا می شود.علاوه بر این ، ژرمانیوم در اوایل دستگاههای نیمه هادی مورد استفاده قرار گرفت.با این حال ، محدودیت های آن در ثبات حرارتی و جریان نشت منجر به اتخاذ گسترده سیلیکون شد.خواص برتر سیلیکون آن را به عنوان ماده ترجیحی برای بیشتر برنامه های نیمه هادی تبدیل کرده است.

شکل 5: ژرمانیوم

انواع ساخت و ساز SCR

ساخت مسطح

ساخت و ساز Planar برای دستگاههایی که سطح قدرت پایین تر را دارند ، در عین حال عملکرد و قابلیت اطمینان بالایی دارند.

در ساخت مسطح ، مواد نیمه هادی ، به طور معمول سیلیکون ، تحت فرآیندهای انتشار قرار می گیرد که در آن ناخالصی ها (دوپانت ها) برای تشکیل مناطق از نوع P و N معرفی می شوند.این دوپانت ها در یک صفحه تک و مسطح پراکنده می شوند و در نتیجه یک شکل یکنواخت و کنترل شده اتصالات ایجاد می شود.

مزایای ساخت و ساز مسطح شامل ایجاد یک میدان الکتریکی یکنواخت در میان اتصالات است که باعث کاهش احتمالی یون های V ariat و نویز الکتریکی می شود و از این طریق عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه را بهبود می بخشد.از آنجا که تمام اتصالات در یک صفحه واحد تشکیل می شوند ، فرآیند تولید ساده می شود و مراحل فوتولیتوگرافی و اچ را ساده می کند.این نه تنها پیچیدگی و هزینه را کاهش می دهد بلکه با کنترل آسانتر و بازتولید ساختارهای لازم ، نرخ عملکرد را نیز بهبود می بخشد.

شکل 6: فرآیند SCR مسطح

ساخت و ساز MESA

SCR های MESA برای محیط های پر قدرت ساخته شده اند و معمولاً در کاربردهای صنعتی مانند کنترل حرکتی و تبدیل نیرو استفاده می شوند.

اتصال J2 ، محل اتصال P-N دوم در SCR ، با استفاده از انتشار ایجاد می شود ، جایی که اتم های دوپانت به ویفر سیلیکون وارد می شوند تا مناطق نوع P و نوع N را تشکیل دهند.این فرآیند امکان کنترل دقیق بر خصوصیات اتصال را فراهم می کند.لایه های P و N بیرونی از طریق یک فرآیند آلیاژ تشکیل می شوند ، که در آن ماده ای با دوپانت های مورد نظر روی ویفر سیلیکون ذوب می شود و یک لایه قوی و بادوام ایجاد می کند.

مزایای ساخت و ساز MESA شامل توانایی آن در مدیریت جریانهای بالا و ولتاژ بدون تخریب ، به لطف اتصالات قوی که توسط انتشار و آلیاژ ایجاد شده است.طراحی قوی و با دوام ، ظرفیت SCR را برای کنترل کارآمد جریان های بزرگ افزایش می دهد و آن را برای برنامه های با قدرت بالا قابل اطمینان می کند.علاوه بر این ، برای برنامه های مختلف با قدرت بالا مناسب است و یک انتخاب همه کاره برای صنایع مختلف ارائه می دهد.

شکل 7: فرآیند MESA SCR

ساخت خارجی

ساخت و ساز خارجی SCR ها بر دوام ، مدیریت حرارتی مؤثر و سهولت ادغام در الکترونیک برق متمرکز است.ترمینال آند ، به طور معمول یک ترمینال یا برگه بزرگتر ، برای کنترل جریان های بالا طراحی شده و به سمت مثبت منبع تغذیه وصل شده است.ترمینال کاتد ، متصل به سمت منفی منبع تغذیه یا بار ، همچنین برای کار با جریان بالا طراحی شده و مشخص شده است.ترمینال دروازه ، که برای تحریک SCR به هدایت استفاده می شود ، معمولاً کوچکتر است و برای جلوگیری از آسیب در جریان بیش از حد جریان یا ولتاژ ، نیاز به کار دقیق دارد.

مزایای SCR ها در ساخت و سازهای خارجی شامل مناسب بودن آنها برای کاربردهای صنعتی مانند کنترل حرکتی ، منبع تغذیه و یکسو کننده های بزرگ است که در آن آنها سطح قدرت را فراتر از بسیاری از دستگاه های نیمه هادی دیگر مدیریت می کنند.افت ولتاژ کم حالت آنها باعث اتلاف برق می شود و آنها را برای کاربردهای کارآمد با انرژی ایده آل می کند.مکانیسم ساده برای تحریک از طریق ترمینال دروازه امکان ادغام آسان در مدارها و سیستم های کنترل را فراهم می کند.علاوه بر این ، در دسترس بودن گسترده و فرآیندهای تولید بالغ آنها به مقرون به صرفه بودن آنها کمک می کند.

به طور خلاصه ، هنگام استفاده از این انواع مختلف ساختارهای SCR ، ساختار SCR مناسب را می توان برای موقعیت های مختلف انتخاب کرد.

ساخت مسطح: ایده آل برای برنامه های کم مصرف.در مدارهایی که نیاز به کاهش نویز الکتریکی و عملکرد مداوم دارند لازم است.

MESA Construction: برای برنامه های با قدرت بالا ، به نیازهای اتلاف گرما و الزامات طراحی قوی توجه کنید.اطمینان حاصل کنید که SCR می تواند سطح جریان و ولتاژ مورد انتظار را بدون گرمای بیش از حد اداره کند.

ساخت و سازهای خارجی: ترمینال ها را با دقت انجام دهید ، به خصوص ترمینال دروازه.اطمینان حاصل کنید که اتصالات ایمن و برای مدیریت کارآمد جریان های جریان بالا طراحی شده اند.

شکل 8: فرآیند ساخت خارجی

بینش عملیاتی

ساختار چهار لایه SCR پیکربندی NPNP یا PNPN را تشکیل می دهد و یک حلقه بازخورد احیا کننده را ایجاد می کند که یک بار ایجاد شده است ، که این کار را حفظ می کند تا اینکه جریان زیر یک آستانه خاص قرار بگیرد.برای تحریک SCR ، یک جریان کوچک را در ترمینال دروازه بمالید ، و شروع به تجزیه محل اتصال J2 کرده و اجازه می دهد جریان از آند به کاتد جریان یابد.مدیریت گرمای مؤثر برای SCR های با قدرت بالا مهم است و استفاده از ساخت بسته های مطبوعاتی با اتصال سینک گرمای قوی باعث از بین رفتن گرمای کارآمد ، جلوگیری از فراری حرارتی و تقویت طول عمر دستگاه می شود.

شکل 9: NPN و PNP

حالت های اولیه یکسو کننده کنترل شده سیلیکون

یکسو کننده کنترل شده سیلیکون (SCR) در سه حالت اصلی کار می کند: مسدود کردن رو به جلو ، هدایت رو به جلو و مسدود کردن معکوس.

حالت مسدود کردن رو به جلو

در حالت مسدود کردن رو به جلو ، آند نسبت به کاتد مثبت است و ترمینال دروازه باز است.در این حالت ، فقط یک جریان نشت کوچک از طریق SCR جریان می یابد و مقاومت بالایی را حفظ می کند و از جریان قابل توجهی جریان جلوگیری می کند.SCR مانند سوئیچ باز رفتار می کند و جریان را مسدود می کند تا زمانی که ولتاژ اعمال شده از ولتاژ تجزیه آن فراتر رود.

شکل 10: جریان از طریق SCR

حالت هدایت رو به جلو

در حالت هدایت رو به جلو ، SCR در حالت روشن انجام و کار می کند.این حالت را می توان با افزایش ولتاژ تعصب رو به جلو فراتر از ولتاژ شکست یا استفاده از ولتاژ مثبت در ترمینال دروازه بدست آورد.افزایش ولتاژ تعصب رو به جلو باعث می شود که محل اتصال بهمن تجزیه شود و به جریان قابل توجهی اجازه می دهد.برای کاربردهای ولتاژ کم ، استفاده از ولتاژ دروازه مثبت کاربردی تر است ، و با ایجاد SCR به صورت مغایر ، هدایت را آغاز می کند.پس از شروع کار ، تا زمانی که جریان بیش از جریان نگهدارنده (IL) باشد ، در این حالت باقی می ماند.اگر فعلی زیر این سطح قرار بگیرد ، SCR به حالت مسدود کننده باز می گردد.

شکل 11: هدایت SCR

حالت مسدود کردن معکوس

در حالت مسدود کردن معکوس ، کاتد نسبت به آند مثبت است.این پیکربندی فقط یک جریان نشت کوچکی را از طریق SCR فراهم می کند ، که برای روشن کردن آن کافی نیست.SCR وضعیت امپدانس بالایی را حفظ کرده و به عنوان سوئیچ باز عمل می کند.اگر ولتاژ معکوس بیش از ولتاژ تجزیه (VBR) باشد ، SCR تحت تجزیه بهمن قرار می گیرد ، جریان معکوس را به طور قابل توجهی افزایش می دهد و به طور بالقوه به دستگاه آسیب می رساند.

شکل 12 ؛حالت مسدود کردن معکوس SCR

انواع مختلف SCR ها و بسته ها

یکسو کننده های کنترل شده سیلیکون (SCRS) در انواع و بسته های مختلفی قرار می گیرند که هر یک برای برنامه های خاص بر اساس کنترل جریان و ولتاژ ، مدیریت حرارتی و گزینه های نصب متناسب هستند.

پلاستیک گسسته

بسته های پلاستیکی گسسته دارای سه پین ​​است که از یک نیمه هادی پلاستیک مستقر است.این SCR های مسطح اقتصادی به طور معمول تا 25A و 1000 ولت پشتیبانی می کنند.آنها برای ادغام آسان در مدارها با چندین مؤلفه طراحی شده اند.در حین نصب ، از تراز مناسب پین و لحیم کاری ایمن به PCB اطمینان حاصل کنید تا اتصالات الکتریکی قابل اعتماد و پایداری حرارتی را حفظ کنید.این SCR ها برای برنامه های کم مصرف و متوسط ​​که در آن اندازه جمع و جور و راندمان هزینه ضروری است ، ایده آل است.

ماژول پلاستیکی

ماژول های پلاستیکی حاوی چندین دستگاه در یک ماژول واحد هستند که از جریان های حداکثر 100a پشتیبانی می کنند.این ماژول ها ادغام مدار را تقویت می کنند و می توانند مستقیماً در سینک های گرما برای بهبود مدیریت حرارتی پیچیده شوند.هنگام نصب ، یک لایه یکنواخت از ترکیب حرارتی بین ماژول و سینک گرما بمالید تا باعث افزایش اتلاف گرما شود.این ماژول ها برای برنامه های متوسط ​​و با قدرت بالا مناسب هستند که در آن فضا و راندمان حرارتی بسیار مهم هستند.

پایه گل میخ

SCR های پایه گل میخ دارای یک پایه نخ برای نصب ایمن ، مقاومت در برابر حرارتی کم و نصب آسان است.آنها از جریان های مختلف از 5A تا 150A با قابلیت ولتاژ کامل پشتیبانی می کنند.با این حال ، این SCR ها به راحتی از سینک گرما جدا نمی شوند ، بنابراین این کار را در هنگام طراحی حرارتی در نظر بگیرید تا از اتصالات الکتریکی ناخواسته جلوگیری شود.مشخصات گشتاور مناسب را هنگام سفت کردن گل میخ دنبال کنید تا از آسیب دیدن جلوگیری کنید و از تماس حرارتی بهینه اطمینان حاصل کنید.

شکل 13: پایه گل میخ SCR با فاصله تعداد

پایه مسطح

SCR های پایه مسطح سهولت نصب و مقاومت حرارتی کم SCR های پایه گل میخ را ارائه می دهند اما شامل عایق برای جداسازی الکتریکی SCR از سینک گرما است.این ویژگی در برنامه های کاربردی که نیاز به جداسازی الکتریکی دارند ضمن حفظ مدیریت حرارتی کارآمد بسیار مهم است.این SCR ها از جریانهای بین 10 تا 400a پشتیبانی می کنند.در حین نصب ، اطمینان حاصل کنید که لایه عایق برای حفظ انزوا برقی دست نخورده و آسیب دیده است.

بسته مطبوعاتی

SCR های PRESS PACK برای برنامه های با جریان بالا (200a و بالاتر) و برنامه های ولتاژ بالا (بیش از 1200 ولت) طراحی شده اند.آنها در یک پاکت سرامیکی محصور می شوند و ایزوله الکتریکی عالی و مقاومت حرارتی برتر را فراهم می کنند.این SCR ها برای اطمینان از تماس الکتریکی مناسب و هدایت حرارتی ، به فشار مکانیکی دقیقی نیاز دارند ، که به طور معمول با استفاده از گیره های مخصوص طراحی شده حاصل می شوند.پوشش سرامیکی همچنین دستگاه را در برابر استرس مکانیکی و دوچرخه سواری حرارتی محافظت می کند و باعث می شود آنها برای برنامه های صنعتی و پر قدرت که در آن قابلیت اطمینان و دوام مهم است ، مناسب باشد.

بینش عملی عملی

هنگام کار با SCR های پلاستیکی گسسته ، روی تراز دقیق پین و لحیم کاری ایمن برای اتصالات پایدار تمرکز کنید.برای ماژول های پلاستیکی ، از استفاده یکنواخت از ترکیب حرارتی برای اتلاف گرمای بهینه اطمینان حاصل کنید.با استفاده از SCR های پایه گل میخ ، برای جلوگیری از آسیب و دستیابی به تماس حرارتی مؤثر ، مشخصات گشتاور را دنبال کنید.برای SCR های پایه مسطح ، یکپارچگی لایه عایق را حفظ کنید تا از انزوا الکتریکی اطمینان حاصل شود.سرانجام ، با استفاده از SCR های Press Pack ، فشار مکانیکی صحیح را با استفاده از گیره های تخصصی اعمال کنید تا از تماس مناسب و مدیریت گرما اطمینان حاصل شود.

روش باز کردن یکسو کننده کنترل شده سیلیکون

شکل 14: عملکرد SCR روشن است

برای فعال کردن هدایت SCR ، جریان آند باید از یک آستانه بحرانی پیشی بگیرد ، که با افزایش جریان دروازه (IG) برای شروع عمل احیا کننده حاصل می شود.

با اطمینان از اینکه دروازه و کاتد به درستی به مدار وصل شده اند ، تأیید می کنند که تمام اتصالات برای جلوگیری از هرگونه مخاطب سست یا سوء استفاده های نادرست از آن ایمن هستند.هر دو دمای محیط و محل اتصال را کنترل کنید ، زیرا درجه حرارت بالا می تواند بر عملکرد SCR تأثیر بگذارد ، و نیاز به اقدامات خنک کننده کافی یا اتلاف گرما دارد.

سپس ، با استفاده از یک منبع دقیق جریان ، از جریان دروازه کنترل شده (IG) استفاده کنید ، به تدریج IG را افزایش می دهد تا امکان انتقال صاف و نظارت آسان پاسخ SCR فراهم شود.با افزایش IG به تدریج ، افزایش اولیه جریان آند را رعایت کنید و نشانگر پاسخ SCR به جریان دروازه است.به افزایش IG ادامه دهید تا زمانی که عمل احیا کننده مشاهده شود ، با افزایش قابل توجهی در جریان آند مشخص می شود و نشان می دهد که SCR در حال ورود به حالت هدایت است.جریان دروازه را فقط به اندازه کافی حفظ کنید تا هدایت آن را بدون استفاده از دروازه حفظ کنید تا از اتلاف قدرت غیر ضروری و آسیب های احتمالی جلوگیری کنید.اطمینان حاصل کنید که ولتاژ مناسب بین آند و کاتد اعمال می شود و این ولتاژ را تحت نظر دارد تا از فراتر از نقطه تجزیه جلوگیری شود ، مگر اینکه عمداً برای برنامه های خاص مورد نیاز باشد.

سرانجام ، تأیید کنید که SCR در حالت هدایت قرار گرفته است ، جایی که حتی اگر جریان دروازه کاهش یابد ، باقی خواهد ماند.در صورت لزوم ، جریان دروازه (IG) را پس از تأیید SCR کاهش دهید ، زیرا تا زمانی که جریان آند زیر سطح جریان نگهدارنده کاهش یابد ، در هدایت باقی می ماند.

روش بسته شدن یکسو کننده کنترل شده سیلیکون

شکل 15: خاموش کردن عملکرد SCR

خاموش کردن یک یکسو کننده کنترل شده سیلیکون (SCR) شامل کاهش جریان آند در زیر سطح جریان نگهدارنده ، فرایندی است که به عنوان chatution شناخته می شود.دو نوع اصلی رفت و آمد وجود دارد: طبیعی و اجباری.

جابجایی طبیعی هنگامی اتفاق می افتد که جریان AC به طور طبیعی به صفر سقوط می کند و اجازه می دهد SCR خاموش شود.این روش در مدارهای AC ذاتی است که جریان به طور دوره ای از صفر عبور می کند.از نظر عملی ، یک مدار AC را تصور کنید که در آن ولتاژ و شکل موج جریان به طور دوره ای به صفر برسد.با نزدیک شدن جریان صفر ، SCR متوقف می شود و به طور طبیعی بدون هیچ گونه مداخله ای خارجی خاموش می شود.این معمولاً در برنامه های قدرت استاندارد AC مشاهده می شود.

جابجایی اجباری به طور فعال جریان آند را برای خاموش کردن SCR کاهش می دهد.این روش برای مدارهای DC یا موقعیت هایی که جریان به طور طبیعی به صفر نمی رسد ضروری است.برای دستیابی به این هدف ، یک مدار خارجی لحظه ای جریان را از SCR دور می کند یا تعصب معکوس را معرفی می کند.به عنوان مثال ، در یک مدار DC ، ممکن است از یک مدار جابجایی استفاده کنید که شامل مؤلفه هایی مانند خازن و سلف ها برای ایجاد ولتاژ معکوس لحظه ای در SCR است.این عمل جریان آند را وادار می کند تا زیر سطح نگهدارنده پایین بیاید و SCR را خاموش کند.این روش برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد به زمان بندی و کنترل دقیق نیاز دارد.

مزایای یکسو کننده کنترل شده سیلیکون

راندمان بالا و عملکرد بی صدا

SCR ها بدون اجزای مکانیکی کار می کنند و اصطکاک و سایش را از بین می برند.این منجر به عملکرد بی سر و صدا می شود و قابلیت اطمینان و طول عمر را افزایش می دهد.هنگامی که به سینک های گرمای مناسب مجهز شده است ، SCR ها به طور موثر اتلاف گرما را مدیریت می کنند و راندمان بالایی را در برنامه های مختلف حفظ می کنند.تصور کنید که SCR را در یک محیط آرام نصب کنید که سر و صدای مکانیکی مختل کننده باشد.عملکرد خاموش یک SCR به یک مزیت مهم تبدیل می شود.علاوه بر این ، در حین کار طولانی ، عدم وجود ساییدگی مکانیکی به نیازهای نگهداری کمتر و طول عمر طولانی تر کمک می کند.

سرعت سوئیچینگ بسیار بالا

SCR ها می توانند در داخل نانو ثانیه روشن و خاموش شوند و آنها را برای برنامه هایی که نیاز به زمان پاسخ سریع دارند ، ایده آل می کند.این سوئیچینگ با سرعت بالا امکان کنترل دقیق بر تحویل برق در سیستم های الکترونیکی پیچیده را فراهم می کند.به عنوان مثال ، در یک منبع تغذیه با فرکانس بالا ، امکان تغییر سریع اطمینان حاصل می کند که سیستم می تواند تقریباً فوراً به تغییرات در شرایط بار پاسخ دهد و خروجی پایدار را حفظ کند.

رسیدگی به ولتاژ بالا و رتبه بندی های فعلی

SCR ها فقط برای کنترل ولتاژ و جریان های بزرگ فقط به یک جریان دروازه کوچک نیاز دارند و آنها را در مدیریت انرژی بسیار کارآمد می کند.آنها می توانند بارهای پر انرژی را مدیریت کنند و آنها را برای کاربردهای صنعتی که در آن ولتاژ بالا و جریان متداول است ، مناسب می کند.

اندازه فشرده

اندازه کوچک SCR ها امکان ادغام آسان در طرح های مختلف مدار را فراهم می کند و باعث افزایش انعطاف پذیری طراحی می شود.ماهیت جمع و جور و قوی آنها عملکرد قابل اعتماد را در دوره های طولانی ، حتی در شرایط خواستار تضمین می کند.از نظر عملی ، این بدان معنی است که در یک کنترل پنل متراکم ، SCR ها را می توان به راحتی بدون نیاز به فضای قابل توجهی نصب کرد و امکان طرح های ساده تر و کارآمد را فراهم می آورد.

مضرات یکسو کننده کنترل شده سیلیکون

جریان جریان یک طرفه

SCR ها فقط در یک جهت جریان را انجام می دهند ، و آنها را برای برنامه هایی که نیاز به جریان جریان دو طرفه دارند ، نامناسب می کنند.این استفاده از آنها در مدارهای AC را محدود می کند که در آن کنترل دو طرفه ضروری است ، مانند مدارهای اینورتر یا درایوهای موتور AC.

نیاز فعلی دروازه

برای روشن کردن SCR ، جریان دروازه کافی لازم است ، که نیاز به مدار درایو دروازه اضافی دارد.این باعث افزایش پیچیدگی و هزینه سیستم کلی می شود.در کاربردهای عملی ، اطمینان از تأمین جریان دروازه به اندازه کافی شامل محاسبات دقیق و اجزای قابل اعتماد برای جلوگیری از ایجاد خرابی است.

سرعت تعویض

SCR ها نسبت به سایر دستگاه های نیمه هادی مانند ترانزیستور سرعت نسبتاً کند دارند و باعث می شوند آنها برای برنامه های با فرکانس بالا مناسب تر باشند.به عنوان مثال ، در منبع تغذیه سوئیچینگ با سرعت بالا ، سرعت کندتر سوئیچینگ SCR می تواند منجر به ناکارآمدی و افزایش نیازهای مدیریت حرارتی شود.

زمان خاموش

پس از روشن شدن ، SCR ها همچنان در حال انجام هستند تا زمانی که جریان زیر آستانه خاصی سقوط کند.این ویژگی می تواند یک نقطه ضعف در مدارهایی باشد که در آن کنترل دقیق زمان خاموش ، مانند یکسو کننده های کنترل شده فاز لازم باشد.اپراتورها غالباً باید مدارهای جابجایی پیچیده ای را طراحی کنند تا SCR را مجبور به خاموش کنند و به پیچیدگی کلی سیستم اضافه می کنند.

اتلاف حرارت

SCR ها در حین کار ، گرمای قابل توجهی ایجاد می کنند ، به خصوص هنگام استفاده از جریانهای بالا.مکانیسم های خنک کننده و اتلاف گرما ، مانند هیت سینک ها و فن های خنک کننده ، لازم است.

اثر چفتی

پس از روشن شدن SCR ، آن را به حالت رسانا می چسباند و نمی تواند توسط سیگنال دروازه خاموش شود.برای خاموش کردن SCR ، جریان باید در زیر جریان نگهدارنده کاهش یابد.این رفتار مدار کنترل را پیچیده می کند ، به ویژه در برنامه های بار متغیر که حفظ کنترل دقیق بر سطح فعلی ضروری است.در چنین سناریوهایی ، مهندسان باید مدارهایی را طراحی کنند که در صورت لزوم می توانند جریان را برای خاموش کردن SCR کاهش دهند.

الزامات جابجایی

در مدارهای AC ، SCR ها در پایان هر چرخه نیمه چرخه (خاموش) باید کمرنگ شوند و به مدارهای رفت و آمد اضافی مانند مدارهای رزونانس یا تکنیک های کم نظیر اجباری نیاز دارند.این باعث پیچیدگی و هزینه به سیستم می شود.

حساسیت به DV/DT و DI/DT

SCR ها به میزان تغییر ولتاژ (DV/DT) و جریان (DI/DT) حساس هستند.تغییرات سریع می تواند سهواً SCR را تحریک کند و نیاز به استفاده از مدارهای snubber برای محافظت در برابر چنین رویدادهایی دارد.طراحان باید اطمینان حاصل كنند كه مدارهای اسنوبر به اندازه مناسب و پیکربندی شده برای جلوگیری از محرک كاذب ، به ویژه در محیط های برقی پر سر و صدا.

حساسیت به سر و صدا

SCR ها می توانند نسبت به نویز الکتریکی حساس باشند ، که ممکن است باعث تحریک کاذب شود.این امر برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد ، نیاز به طراحی دقیق و اجزای فیلتر اضافی مانند خازن ها و سلف ها دارد.

نتیجه

درک SCR ها شامل بررسی نمادهای آنها ، ترکیبات لایه ای ، اتصالات ترمینال و انتخاب مواد ، برجسته کردن دقت آنها در مدیریت جریان های بالا و ولتاژ است.بسته های مختلف SCR ، از پلاستیک گسسته گرفته تا مطبوعات بسته ، پذیرایی از برنامه های خاص ، با تأکید بر نصب مناسب و مدیریت حرارتی.حالت های عملیاتی - مسدود کردن ، هدایت رو به جلو و مسدود کردن معکوس - توانایی آنها برای تنظیم قدرت در تنظیمات مختلف مدار را نشان می دهد.تسلط بر تکنیک های فعال سازی و غیرفعال سازی SCR عملکرد قابل اعتماد در سیستم های کنترل قدرت را تضمین می کند.راندمان بالا ، سوئیچینگ سریع و اندازه جمع و جور SCR ها ، آنها را در هر دو الکترونیک صنعتی و مصرفی ضروری می کند و نشان دهنده پیشرفت های قابل توجهی در الکترونیک برق است.

سوالات متداول [سؤالات متداول]

1. یکسو کننده کنترل شده سیلیکون (SCR) برای چه چیزی استفاده می شود؟

SCR برای کنترل قدرت در مدارهای الکتریکی استفاده می شود.این به عنوان سوئیچ عمل می کند که می تواند جریان جریان الکتریکی را روشن و خاموش کند.برنامه های متداول شامل تنظیم سرعت موتور ، کنترل کمرنگرهای سبک و مدیریت قدرت در بخاری ها و ماشین آلات صنعتی است.هنگامی که یک SCR توسط یک سیگنال ورودی کوچک ایجاد می شود ، اجازه می دهد تا جریان بیشتری از آن جریان یابد و آن را در برنامه های با قدرت بالا مؤثر کند.

2. چرا از سیلیکون در SCR استفاده می شود؟

سیلیکون به دلیل خاصیت الکتریکی مطلوب در SCR ها استفاده می شود.این ولتاژ شکست بالا ، ثبات حرارتی خوب دارد و می تواند جریان های بالا و سطح قدرت را تحمل کند.سیلیکون همچنین امکان ایجاد یک دستگاه نیمه هادی جمع و جور و قابل اعتماد را فراهم می کند که دقیقاً قابل کنترل است.

3. آیا SCR Control AC یا DC است؟

SCR ها می توانند هر دو قدرت AC و DC را کنترل کنند ، اما در برنامه های AC بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.در مدارهای AC ، SCR ها می توانند زاویه فاز ولتاژ را کنترل کنند و در نتیجه قدرت تحویل داده شده را به بار تنظیم کنند.این کنترل فاز برای برنامه هایی مانند کم نور و تنظیم سرعت موتور ضروری است.

4- چگونه می دانم SCR من کار می کند؟

برای بررسی اینکه آیا یک SCR در حال کار است ، می توانید چند تست را انجام دهید.اول ، بازرسی بصری.به دنبال هرگونه آسیب جسمی مانند سوختگی یا ترک باشید.سپس از یک مولتی متر برای بررسی مقاومت رو به جلو و معکوس استفاده کنید.SCR باید مقاومت بالایی را در مقاومت معکوس و کم در جلو در هنگام تحریک نشان دهد.در مرحله بعد ، یک جریان دروازه کوچک را بمالید و ببینید که آیا SCR بین آند و کاتد انجام می شود یا خیر.هنگامی که سیگنال دروازه برداشته شد ، SCR در صورت عملکرد صحیح باید به اجرای خود ادامه دهد.

5- چه عواملی باعث خرابی SCR می شود؟

دلایل شایع عدم موفقیت SCR ، ولتاژ ، بیش از حد ، مشکلات سیگنال دروازه و استرس حرارتی است.ولتاژ بیش از حد می تواند مواد نیمه هادی را تجزیه کند.جریان بیش از حد می تواند باعث گرم شدن بیش از حد و آسیب رساندن به دستگاه شود.چرخه های گرمایش و سرمایش مکرر می تواند باعث استرس مکانیکی و منجر به خرابی شود.سیگنال های دروازه نادرست یا ناکافی می توانند از عملکرد مناسب جلوگیری کنند.

6. حداقل ولتاژ SCR چیست؟

حداقل ولتاژ مورد نیاز برای تحریک SCR ، به نام ولتاژ ماشه دروازه ، به طور معمول در حدود 0.6 تا 1.5 ولت است.این ولتاژ کوچک برای روشن کردن SCR کافی است و به آن اجازه می دهد جریان بسیار بزرگتر بین آند و کاتد را انجام دهد.

7. نمونه ای از SCR چیست؟

یک نمونه عملی از SCR 2N6509 است.این SCR در برنامه های مختلف کنترل انرژی ، مانند کمرنگرهای سبک ، کنترل سرعت موتور و منبع تغذیه استفاده می شود.این کشور می تواند ولتاژ اوج 800 ولت و جریان مداوم 25a را تحمل کند و آن را برای الکترونیک های صنعتی و مصرفی مناسب می کند.