۴ نوع اصلی تریستور و تفاوت آن با رله

هنگام کار با مدارهای الکتریکی و تجهیزاتی مثل سیستم های تنظیم نور احتمالا با این سوال مواجه شدید که تریستور چیست؟

تریستورها هم مثل ترانزیستورها و رله ها از جمله تجهیزات قطع و وصل شونده هستند.

حتما پس از مطالعه این پست به طور کامل با تریستورها که نقش تقویت کننده جریان الکتریکی دارند، آشنا خواهید شد.

1# تریستور چیست؟

ویدیوی کوتاه و فارسی زیر، ما را با تریستورها و حالت های مختلف کاری آن آشنا می کند.

تریستور (Thyristor) یک نیمه هادی چهار لایه و یکسو کننده است که دارای سه الکترود شامل:

یک آند، یک کاتد و یک گیت است.

چهار لایه تریستورها شامل مجموعه ای از مواد N و P است که به آند، کاتد و گیت منطقی متصل هستند.

آند و کاتد به مدار قدرت متصل شده و گیت به مدار کنترل وصل می شود.

2# طرز کار تریستورها

عملکرد تریستورها مشابه رله است.

در رله اگر به سیم پیچ ولتاژ اعمال شود، کنتاکت باز رله بسته می شود ولی
در تریستورها با اعمال ولتاژ به پایه های کاتد و گیت، جریان بین پایه های آند و کاتد برقرار می شود.

3# تفاوت تریستور و رله

• رله ها کلیدهای الکترومکانیکی هستند، در حالیکه تریستورها از خانواده کلیدهای الکترونیکی است و
  صدا و جرقه تولید نمی کند.
• تریستورها کلیدهای یک جهته ای هستند که جریان را فقط از آند به کاتد عبور می دهند و
  برای داشتن جریان دو طرفه لازم است دو تریستور را، برعکس یکدیگر موازی کنیم.
• برای خاموش کردن رله، کافیست ولتاژ سیم پیچ آن را قطع کنیم؛
  اما خاموش کردن تریستور به صورت دستی انجام می شود و تنها با قطع ولتاژ گیت، خاموشی امکان پذیر نیست.

تریستورها عمدتا برای تقویت و یا اصلاح جریان الکتریکی موجود در دستگاه های الکترونیکی طراحی شده و
از آن ها در دو حالت پایدار روشن و خاموش استفاده می شود.

در تریستورها جریان بین دو الکترود به وسیله سیگنال الکترود سوم ایجاد می شود و
وقتی که جریان در گیت اعمال شود، تریستور به جریان تقویت شده اجازه عبور از آند به کاتد را می دهد.

تا به اینجا فهمیدیم تریستور چیست و چطور کار می کند، در ادامه با حالت های مختلف عملیاتی یک تریستور آشنا می شویم.

4# مدهای عملیاتی تریستورها

اگرچه تریستورها می توانند جریان را فقط در یک جهت انتقال دهند، ولی دارای سه حالت مختلف عملیاتی هستند:

1- بایاس معکوس تریستور (reverse blocking)

در این حالت ولتاژ در جهتی اعمال می شود که توسط یک دیود بلاک شده است.

2- بایاس مستقیم تریستور (forward blocking)

در این حالت ولتاژ در جهتی اعمال می شود که باعث ایجاد جریان دیود شود، درحالی که تریستور در هدایت این جریان نقشی ندارد.

3- هدایت مستقیم تریستور (forward conducting)

در این حالت در هدایت جریان نقش داشته و این کار را تا زمانی ادامه می دهد که
جریان عبوری (forward current) به زیر مقدار آستانه معین (holding current) افت کند.

5# شرایط روشن و خاموش شدن

این شرایط لازم است تا یک تریستور روشن شود یا در وضعیت هدایت قرار گیرد:

• ولتاژ آند نسبت به کاتد مثبت و در نتیجه جریان در جهت مستقیم عبور می کند.
• اعمال یک پالس مثبت آنی به گیت (ولتاژ گیت بیشتر از ولتاژ کاتد) منجر به ON شدن تریستور شود.
• برای اینکه تریستور در حالت ON بماند، جریان آند باید به اندازه کافی زیاد باشد.

پس از روشن شدن تریستور، اختلاف ولتاژ آند-کاتد بسیار ناچیز می شود و مقدار آن حدودا صفر در نظر گرفته می شود.

پس می توان گفت که یک تریستور روشن مشابه یک اتصال کوتاه عمل می کند.

برای خاموش شدن تریستور باید یکی از شرایط زیر برقرار شود:

• ولتاژ آند نسبت به کاتد منفی شود.
• جریان عبوری از آند قطع شده و یا به مقداری کمتر از مقدار بحرانی (Minimum Holding Current) برسد.

در یک تریستور روشن، تنها اگر جریان گیت صفر شود، خاموشی رخ نمی دهد.

برای خاموش کردن تریستورها به روش اول: دو پیوند از سه پیوند تریستور، باید در بایاس معکوس و پیوند سوم بایاس مستقیم داشته باشد.

برای خاموش کردن تریستورها به روش دوم: باید از جریان بحرانی آند یا آستانه (holding current)، عبور کنیم که
در این حالت تریستور به حالت بایاس مستقیم یا برمی گردد.

حالا می خواهیم ببینیم انواع اصلی تریستور چیست.

6# انواع تریستور

1-6# یکسوساز کنترل شده با سیلیکون یا (silicon-controlled rectifier (SCR

رایج ترین نوع تریستور است که در آن وقتی که شارژ کاتد نسبت به آند منفی تر باشد،
تا زمانی که یک پالس به گیت اعمال نشود هیچ جریانی به وجود نمی آید.

سپس SCR جریان دهی را آغاز کرده و این جریان دهی را تا زمانی ادامه می دهد که
ولتاژ بین کاتد و آند، معکوس شده و یا تا پایین تر از یک مقدار آستانه معین کاهش پیدا کند.

این نوع تریستور، می تواند با استفاده از جریان یا ولتاژ کوچکی، مقدار زیادی از توان (انرژی) را، سوئیچ یا کنترل کند.

2-6# خاموش شونده با گیت یا (Gate Turn-Off thyristor (GTO

این مدل از انواع تریستور از جمله وسایل نیمه هادی توان بالا هستند که توسط پایه سوم آن ها (گیت) قابل خاموش و روشن شدن هستند.

3-6# کنترل شده با نیمه رسانای اکسید فلز یا (MOS Controlled Thyristor (MCT

این مدل از انواع تریستور قابل کنترل با ولتاژ هستند که توسط ماسفت (MOSFET) ها کنترل می شوند.

MCT ها کاربرد مشابه GTO ها دارند با این تفاوت که گیت های ایزوله قابل کنترل با ولتاژ دارند.

4-6# القایی استاتیک یا (Static Induction Thyristor (SITh

تریستورهای القایی استاتیک یک تریستور با ساختار گیت پنهان هستند که الکترودهای گیت در ناحیه N قرار گرفته اند.

از آن جایی که این قطعات در حالت نرمال روشن هستند باید الکترودهای گیت در منطقه منفی یا آند باشند که به حالت خاموش تغییر پیدا کنند.

7# کاربرد تریستور

• کنترل سرعت موتور
• سیستم های تنطیم نور (light dimmers)
• سیستم های کنترل فشار
• تنظیم کننده های سطح مایع