تریستور (Thyristor) چیست؟ زاویه آتش تریستور چیست؟

تریستور / نیمه هادی SEMIKRON یک کلید یک جهته است و جریان در آن همیشه از آند به سمت کاتد برقرار می‌شود و اگر بخواهیم جریان دوطرفه داشته باشیم باید دو تریستور / نیمه هادی را به صورت برعکس با هم موازی کنیم.

تریستور یک نیمه‌رسانای قدرت است و به صورت یک قطعهٔ چهار لایه‌ای P-N-P-N ساخته می‌شود. تریستورها ۳ پایانهٔ آند، کاتد و گیت دارند. پایهٔ آند با A، کاتد با K و گیت ( دروازه ) با G نمایش داده می‌شوند که از این میان آند و کاتد به مدار قدرت متصل می‌شوند و گیت جریان کمتری دارد. تریستورها در دو حالت پایدار روشن و خاموش مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند.

پایه های آند وکاتد در واقع دو سر یک کلید هستند و پایه ی گیت هم نقش شستی کلید را دارد که با زدن آن جریان الکتریکی قطع و وصل می شود.تریستور فقط از یک سو میتواند جریان الکتریکی را هدایت کند. یعنی آند همیشه باید به طرف مثبت وکاتد به طرف منفی باشد. این قطعه در واقع کلیدی است که فقط در جریان DC دقیقآ مثل کلید معمولی عمل میکند و در جریان های AC مثل کلید معمولی عمل نمیکند.

زاویه آتش تریستور چیست؟

برای شکل موج‌های متناوب ورودی می‌توان محور افقی را برحسب درجه از صفر تا ۳۶۰ تقسیم‌بندی کرد ( معادل صفر تا ۲ پی رادیان ). اگر شرط مثبت‌بودن آند نسبت به کاتد برقرار باشد، می‌توان پالس اعمالی به گیت را به گونه‌ای تنظیم کرد که در لحظه‌ای بخصوص از شکل موج ورودی تریستور روشن شود که این لحظه معادل زاویه‌ای معین خواهد بود. به این زاویه، زاویهٔ آتش تریستور می‌گویند. با تعیین زاویهٔ آتش مناسب می‌توان مقدار مؤثر ولتاژ خروجی را تغییر داد که از آن در مدارهای کنترل دور موتورهای جریان مستقیم، یکسوکننده‌های کنترل‌شده و راه‌ اندازهای نرم استفاده می‌شود.

نیمه رسانا چیست؟

نیم‌رسانا یا نیمه‌هادی ( به انگلیسی: Semiconductor ) عنصر یا ماده‌ای است که در حالت عادی عایق باشد، ولی با افزودن مقداری ناخالصی قابلیّت هدایت الکتریکی پیدا کند. ( منظور از ناخالصی عنصر یا عناصر دیگری‌ست غیر از عنصر اصلی یا پایه. مثلاً اگر عنصر پایه سلیسیوم باشد ناخالصی می‌تواند آلومنیوم یا فسفر باشد ) نیمه‌رساناها در نوار ظرفیت خود چهار الکترون دارند. میزان مقاومت الکتریکی نیمه‌رساناها بین رساناها ونارساناها می‌باشد. از نیمه رساناها برای ساخت قطعاتی مانند دیود، ترانزیستور، تریستور، آی سی و … استفاده می‌شود. ظهور نیمه رساناها در علم الکترونیک انقلاب عظیمی را در این علم ایجاد کرده که اختراع رایانه یکی از دستاوردهای این انقلاب است.

نیمه هادی چیست؟

نیمه هادی که رسانایی جریان الکتریسیته ی آن بین مواد عایق و مواد رسانا قرار دارد. خواص الکتریکی نیمه هادی ها می تواند با افزودن مقادیر کمی ناخالصی و اتم های دیگر کنترل شود. ترانزیستورها که در همه ی انواع کامپیوتر، موبایل، ماشین حساب و غیره استفاده می شوند از نیمه هادی ها ساخته شده اند. برخی دیگر از نیمه هادی ها می توانند زمانی که به یک زمینه ی الکتریکی متصل می شوند از خود نور متصاعد کنند. از این دسته کاربرد می توان به دیود های لیزری و دیود های انتشار نور اشاره کرد. سیلیکون متداول ترین ماده برای استفاده در نیمه هادی ها محسوب می شود.

نقش تریستور چیست؟

تریستور / نیمه هادی SEMIKRON به عنوان کلید به کار میرود. کلیدی که حرکت مکانیکی ندارد درنتیجه عمر آن طولانی‌تر است.

تریستور دارای سه پایه به نامهای آند (a) کاتد (k) گیت (g) می باشد. پایه های آند وکاتد در واقع دو سر یک کلید هستند و پایه ی گیت هم نقش شستی کلید را دارد که با زدن آن جریان الکتریکی قطع و وصل می شود.  تریستور فقط از یک سو میتواند جریان الکتریکی را هدایت کند. یعنی آند همیشه باید به طرف مثبت وکاتد به طرف منفی باشد.

باید به این نکته توجه کرد که اگر تریستور در ولتاژ AC به کار برده شود فقط نیم سیکل را عبور می دهد.  این قطعه در واقع کلیدی است که فقط در جریان DC دقیقآ مثل کلید معمولی عمل می کند و در جریان های AC مثل کلید معمولی عمل نمی کند.

تریستور یک نیمه‌رسانای قدرت است و به صورت یک قطعه چهار لایه‌ای P-N-P-N ساخته می‌شود. تریستورها ۳ پایانه آند، کاتد و گیت دارند. پایه آند با A، کاتد با K و گیت (دروازه) با G نمایش داده می‌شوند که از این میان آند و کاتد به مدار قدرت متصل می‌شوند و گیت جریان کمتری دارد. تریستورها در دو حالت پایدار روشن و خاموش مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند.

طرز کار تریستور

تریستورها مشابه رله عمل می‌کنند، همانگونه که در رله‌ها با اعمال ولتاژ به بوبین، کنتاکت باز رله بسته می‌شود، در تریستور نیز با اعمال ولتاژ به پایه‌های کاتد و گیت (Gate)، جریان بین پایه‌های آند و کاتد برقرار می‌شود که به آن جریان آند می‌گویند. از تفاوت‌های تریستور و رله این است که رله یک کلید الکترومکانیکی است اما تریستور یک کلید الکترونیکی که صدا و جرقه تولید نمی‌کند. از طرف دیگر تریستور یک کلید یک جهته است و جریان در آن همیشه از آند به سمت کاتد برقرار می‌شود و اگر بخواهیم جریان دوطرفه داشته باشیم باید دو تریستور را به صورت برعکس با هم موازی کنیم. تفاوت دیگر تریستور و رله در این است که بر خلاف رله‌ها که با قطع ولتاژ بوبین رله خاموش می‌شود، تریستور با قطع ولتاژ گیتش خاموش نخواهد شد.

نحوه روشن و خاموش کردن تریستور

برای اینکه تریستور در وضعیت هدایت قرار بگیرد باید شرایط زیر برقرار باشد:

1. ولتاژ آند نسبت به کاتد مثبت باشد
2. گیت یک پالس مثبت دریافت کند (ولتاژ گیت بیشتر از ولتاژ کاتد شود)
3. برای روشن‌ماندن تریستور جریان آند باید به اندازهٔ کافی زیاد باشد

مداری که پالس جریان گیت را تولید می‌کند مدار آتش می‌نامند. پس از روشن‌شدن تریستور ولتاژ آند کاتد بسیار ناچیز خواهد شد به طوری که در مقاصد عملی VAK≈0 در نظر می‌گیرند و می‌توان گفت که تریستور در هنگام هدایت تقریباً مانند یک اتصال‌کوتاه عمل می‌کند. تریستور بسیار سریع روشن می‌شود، به مدت‌زمان لازم برای روشن‌سازی تریستور زمان روشن‌سازی می‌گویند که با ton نمایش داده می‌شود و حدود ۱ تا ۳ میکروثانیه است. پهنای پالس اعمالی به جریان گیت که برای روشن‌شدن تریستور استفاده می‌شود حدود ۱۰ تا ۵۰ میکروثانیه است و دامنه‌ای حدود ۲۰ تا ۲۰۰ میلی‌آمپر دارد.

دلایل خاموش شدن تریستور چیست؟

به روش خاموش‌کردن تریستور / نیمه هادی SEMIKRON کموتاسیون می‌گویند. در مدارهای جریان متناوب به علت تغییر خودکار پلاریته دو سر آند و کاتد تریستور / نیمه هادی به صورت خودکار خاموش می‌شود که به این حالت کموتاسیون طبیعی می‌گویند. در مقابل اگر جریان بالا صفر شود کموتاسیون اجباری رخ داده است.

تفاوت‌ تریستور و رله چیست؟

تفاوت‌ تریستور SEMIKRON و رله FINDER این است که رله یک کلید الکترومکانیکی است اما تریستور یک کلید الکترونیکی است که صدا و جرقه تولید نمی‌کند.

تفاوت دیگر تریستور SEMIKRON و رله FINDER در این است که بر خلاف رله‌ها که با قطع ولتاژ بوبین رله خاموش می‌شود، تریستور با قطع ولتاژ گیتش خاموش نخواهد شد.

تشابه تریستور و رله چیست؟

تریستور / نیمه هادی SEMIKRON مشابه رله FINDER عمل می‌کند، همانگونه که در رله‌ها با اعمال ولتاژ به بوبین، کنتاکت باز رله بسته می‌شود، در تریستور / نیمه هادی‌ها نیز با اعمال ولتاژ به پایه‌های کاتد و گیت Gate، جریان بین پایه‌های آند و کاتد برقرار می‌شود که به آن جریان آند می‌گویند.

روش خاموش‌کردن تریستور چگونه است؟

اگر تریستور SEMIKRON روشن شده باشد، با صفرشدن جریان گیت تریستور خاموش نخواهد شد. باید یکی از شرایط زیر برقرار شود:

• برای خاموش‌کردن تریستور / نیمه هادی SEMIKRON که روشن‌شده است باید ولتاژ آند نسبت به کاتد منفی شود.

در روش اول، خاموش کردن تریستور / نیمه هادی SEMIKRON، دو پیوند از سه پیوند آن در گرایش معکوس قرار می‌گیرند و پیوند سوم گرایش مستقیم خواهد داشت، در این حالت تریستور / نیمه هادی جریان نشتی کمی از خود نشان می‌دهد. اگر ولتاژ معکوس بیش از حد زیاد شود و مقدار آن به ولتاژ فروپاشی معکوس برسد، پدیده بهمنی در تریستور / نیمه هادی رخ خواهد داد که در صورت محدودنشدن، بر اثر تلفات توان ممکن است به تریستور / نیمه هادی آسیب برسد.

• برای خاموش‌کردن تریستور / نیمه هادی SEMIKRON که روشن‌شده است باید جریان عبوری از آند قطع شود ( به کمتر از مقدار بحرانی برسد ).

در روش دوم، به جریان بحرانی آند که اگر از آن عبور کنیم تریستور / نیمه هادی SEMIKRON خاموش می‌شود جریان نگهدارنده می‌گویند و آن را با Ih نمایش می‌دهند؛ در این حالت تریستور به حالت سدکننده مستقیم بازمی‌گردد.

ترایاک و کاربردش چیست؟

ترایاک ( به انگلیسی: TRIAC سرنام Triode for Alternating Current )، قطعه‌ای الکترونیکی است که در صورت فعال‌شدن ( تریگر ) می‌تواند جریان الکتریکی را در هر دو جهت از خود عبور دهد. ترایاک عملکردی مانند تریستور اما بصورت دو طرفه دارد.

ترایاک را می‌توان دو تریستور مکمل ( که یکی توسط آند و دیگری توسط کاتد تریگر می‌شود ) مدل کرد که بصورت موازی اما در جهت برعکس به هم متصل شده‌اند و گیت آنها نیز به یکدیگر متصل شده است.

ترایاک قطعه ای است مانند تریستور با این تفاوت که تریستور فقط با پالس مثبت که به گیتش اعمال می شود هادی می شود و جریان را عبورمی دهد اما ترایاک با هر دو پالس مثبت و منفی هادی می شود و قادر است جریان زیادی را از خود عبور دهد، توان ترایاک بسیار بالاست و در مدلها و توان های مختلفی ساخته می شود همچنین ترایاک بیشتر در ولتاژ های متناوب شهری مورد استفاده قرار می گیرد،

از جمله کاربردهای ترایاک می توان به استفاده در مدارات دیمر، کنترل فاز و بعضی از نوسان سازهای قدرت اشاره کرد. یک ترایاک دارای 3 پایه می باشد که دوپایه پایه های آند1 و آند 2 می باشند و پایه دیگر پایه گیت می باشد. متداول ترین ترایاکی که هم اکنون در مدارات الکترونیکی از آن استفاده می شود ترایاک به شماره BT136 می باشد که قطعه خوب و تقریبا ایده آلی است.