|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Zabawne eksperymenty: rodzina tyrystorów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Początkujący amator radiowy Często można usłyszeć, a nawet przeczytać słowo „tyrystor” w popularnych czasopismach radiotechnicznych. To jest urządzenie półprzewodnikowe. Ale takie urządzenie niestety nie istnieje, ponieważ tyrystory są klasą urządzeń. Zawiera dinistor (tyrystor diodowy), trinistor (tyrystor triodowy) i triak (trinistor symetryczny). Poznamy je podczas zabawnych eksperymentów. Zacznijmy dinistor. Każde urządzenie półprzewodnikowe z klasy tyrystorów jest „ciastem” złożonym z kilku warstw, które tworzą strukturę półprzewodnikową naprzemiennych złączy pn. Dinistor ma trzy takie przejścia (ryc. 1), ale wnioski wyciąga się tylko z obszarów skrajnych (p i n). Powierzchnia kryształu „ciasta” o przewodności elektrycznej typu n jest zwykle przylutowana do spodu obudowy - jest to katoda dinistora, a wyjście z przeciwnej powierzchni kryształu odbywa się przez szklany izolator - to jest anoda.
Zewnętrznie dinistor (seria KN102 z indeksami literowymi AI i jej analog z oznaczeniem 2H102 jest powszechna) nie różni się od diod prostowniczych serii D226. Podobnie jak w przypadku diody, do anody dinistora przykładane jest dodatnie napięcie zasilania, a minus do katody. I pamiętaj o uwzględnieniu obciążenia w obwodzie dinistora: rezystora, lampy, uzwojenia transformatora itp. Jeśli płynnie zwiększysz napięcie, prąd płynący przez dinistor początkowo nieznacznie wzrośnie (ryc. 2). Dinistor jest praktycznie zamknięty. Stan ten będzie trwał do momentu, gdy napięcie na dinistorze zrówna się z napięciem włączenia Uon.W tym momencie w strukturze czterowarstwowej rozpoczyna się lawinowy proces narastania prądu i dinistor przechodzi w stan otwarty. Spadek napięcia na nim gwałtownie maleje (widać to na charakterystyce), a prąd płynący przez dinistor będzie teraz określany na podstawie rezystancji obciążenia, ale nie powinien przekraczać maksymalnego dopuszczalnego Iopen max. Dla wszystkich dinistorów serii KN102 , prąd ten wynosi 200 mA.
Napięcie, przy którym dinistor się otwiera, nazywa się napięciem włączenia (Uon), a prąd odpowiadający tej wartości jest prądem włączenia (Ion).Dla każdego dinistora napięcie włączenia jest inne, na przykład: dla KN102A - 20 V, a dla KN102I - 150 V. To samo włączenie dla wszystkich dinistorów tej serii wynosi 5 mA. Dinistor może znajdować się w stanie otwartym, dopóki przepływający przez niego prąd stały nie przekroczy minimalnego dopuszczalnego prądu Iud, zwanego prądem trzymania. Odwrotna gałąź charakterystyki dinistora jest podobna do tej samej gałęzi konwencjonalnej diody. Napięcie zwrotne zasilania dinistora jest wyższe niż dopuszczalny Uobr.max. można to wyłączyć. Dla wszystkich dinistorów i Uobr.max. wynosi 10 V, natomiast prąd Iobr.max. nie przekracza 0,5 mA. Teraz, gdy zapoznałeś się z niektórymi parametrami dinistora, możesz złożyć dwa generatory i poeksperymentować z nimi. Generator błysku światła (rys. 3). Pozwala uzyskać lekkie błyski żarówki. Po włożeniu wtyczki X1 generatora do gniazdka sieciowego kondensator C1 zacznie się ładować (tylko w dodatnich półcyklach). Prąd ładowania jest ograniczony przez rezystor R1. Gdy tylko napięcie na nim osiągnie napięcie włączenia dinistora, kondensator rozładuje się przez niego i lampę EL1. Mimo że napięcie na kondensatorze jest znacznie wyższe (8 razy!) od napięcia roboczego lampy (2,5 V), to nie ulegnie ona przepaleniu, gdyż czas trwania impulsu prądu rozładowania jest zbyt krótki.
Po rozładowaniu kondensatora dinistor zamknie się i kondensator rozpocznie ładowanie ponownie. Po chwili pojawi się nowy błysk, po nim następny, itd. Zgodnie ze szczegółami pokazanymi na schemacie, błyski będą następować co 0,5 s. Wymień rezystor na inny, powiedzmy, o niższym oporze. Częstotliwość błysków wzrośnie. A przy większym rezystorze będzie się zmniejszać. Podobny wynik zostanie uzyskany poprzez zmniejszenie pojemności kondensatora lub jej zwiększenie. Wracając do pierwotnego obwodu generatora, zainstaluj dodatkowy kondensator C2 (może to być papierowy lub tlenkowy) o pojemności kilku mikrofaradów dla napięcia co najmniej 400 V. Błyski znikną. Odpowiedź jest prosta. Gdy tego kondensatora nie było, rezystor otrzymał Rys. 3 półcykle napięcia sieciowego, tj. zmieniało się ono od zera do maksymalnej wartości amplitudy. Dlatego po rozładowaniu kondensatora C1 prąd płynący przez dinistor w pewnym momencie (kiedy sinusoida przechodzi przez zero) spadł do zera i dinistor się wyłączył. Po podłączeniu kondensatora C2 napięcie na lewym wyjściu rezystora zgodnie z obwodem już pulsuje, ponieważ kondensator zaczyna działać jak filtr prostownika półfalowego, a napięcie na nim nie spada do zera. Dlatego po otwarciu dinistora i pierwszym błysku lampy nadal przepływa przez nią niewielki prąd, przekraczający prąd trzymania. Dinistor nie wyłącza się, generator nie działa. To prawda, że generator można uruchomić (i można to sprawdzić), zwiększając rezystancję rezystora, ale wtedy błyski będą pojawiać się zbyt rzadko. Aby zwiększyć częstotliwość błysków, spróbuj zmniejszyć pojemność kondensatora C1. Stanie się tak: energia zmagazynowana w kondensatorze nie będzie wystarczająca do utrzymania wystarczającej jasności błysków. Dinistor w tym urządzeniu może być oprócz tego wskazanego na schemacie KN102B. Kondensator C 1 - dowolny rodzaj tlenku na napięcie znamionowe co najmniej 50 V, dioda - na prąd co najmniej 50 mA i napięcie wsteczne co najmniej 400 V, rezystor - o mocy co najmniej 2 W , lampa - dla napięcia roboczego 2,5 V i prądu 0,26 A. Generator częstotliwości dźwięku (rys. 4). Jego obwód jest podobny do poprzedniego, z tą różnicą, że żarówkę zastąpiono obciążeniem o większej rezystancji - słuchawkami TON-2 (BF1), których kapsułki wyjmuje się z opaski (nie można jej zdejmować) i łączy szeregowo. Pojemność kondensatora ładującego i rozładowującego (C2) jest znacznie zmniejszona, przez co wzrosła częstotliwość generowanego sygnału (do 1000 Hz). Wzrosła również rezystancja rezystora ograniczającego (R2) w obwodzie dinistora.
Pozostałe elementy to prostownik półfalowy, w którym kondensator C1 filtruje wyprostowane napięcie, a rezystor R1 pomaga zmniejszyć napięcie wsteczne na diodzie VD1. Jeżeli do zasilania generatora używane jest napięcie przemienne 45 ... 60 V, rezystor R1 nie jest potrzebny. Kondensator C1 może być papierowy, np. MBM, C2 - dowolny typ na napięcie co najmniej 50 V, dioda - dowolny o dopuszczalnym napięciu wstecznym co najmniej 400 V. Po włożeniu wtyczki X1 do gniazdka sieciowego w słuchawkach pojawi się dźwięk o określonym tonie. Wymień kondensator C2 na inny, o mniejszej pojemności - a ton dźwięku wzrośnie. Jeśli zainstalujesz większy kondensator, telefony usłyszą dźwięk o niższym tonie. Te same wyniki uzyskamy zmieniając rezystancję rezystora R2 - sprawdź to. Należy zauważyć, że obecnie produkowane są mikroukłady o charakterystyce zbliżonej do dinistora, a w niektórych przypadkach mogą je zastąpić (patrz „Radio”, 1998, nr 5, s. 59-61). I na zakończenie – kilka słów o bezpieczeństwie. Podczas przeprowadzania eksperymentów z generatorami nie należy dotykać zacisków części z wtyczką X1 podłączoną do sieci, nie dotykać słuchawek, nie mówiąc już o zakładaniu ich na głowę, a w przypadku wszystkich lutowanych lub łączących części należy odłączyć konstrukcję od zasilania i rozładować (pęsetą lub kawałkiem drutu montażowego) kondensatory. Kolejnym urządzeniem półprzewodnikowym z klasy tyrystorów jest trinistor. Główną różnicą w stosunku do dinistora jest obecność dodatkowego wyjścia, zwanego elektrodą sterującą (GE), z jednego z przejść (ryc. 5) struktury czterowarstwowej. Co daje taki wniosek?
Załóżmy, że elektroda sterująca nie jest nigdzie podłączona. W tym wykonaniu trinistor zachowuje funkcje dinistora i włącza się po osiągnięciu napięcia anodowego Uon (ryc. 6).
Warto jednak przyłożyć przynajmniej niewielkie napięcie dodatnie do elektrody sterującej względem katody i w ten sposób przepuścić prąd stały przez obwód elektroda sterująca - katoda, w miarę spadku napięcia włączenia. Im wyższy prąd, tym niższe napięcie włączenia. Najmniejsze napięcie włączenia będzie odpowiadać pewnemu maksymalnemu prądowi Iu.e, który nazywany jest prądem prostowniczym - gałąź bezpośrednia jest prostowana tak bardzo, że staje się podobna do tej samej gałęzi diody. Po włączeniu (czyli otwarciu) tyrystora elektroda sterująca traci swoje właściwości i wyłączenie tyrystora będzie możliwe albo poprzez zmniejszenie prądu stałego poniżej prądu podtrzymania Isp, albo przez krótkotrwałe wyłączenie napięcia zasilania (krótka -dopuszczalne jest krótkotrwałe zwarcie anody z katodą). Trinistor można otworzyć zarówno prądem stałym przepływającym przez elektrodę sterującą, jak i prądem pulsacyjnym, a dopuszczalny czas trwania impulsu wynosi milionowe części sekundy! Każdy trinistor (najczęściej będziesz musiał spotkać trinistor z serii KU101, KU201, KU202) ma pewne parametry podane w podręcznikach i według których zwykle wybiera się trinistor do zmontowanej konstrukcji. Po pierwsze, jest to dopuszczalne bezpośrednie napięcie przewodzenia ( Upr) w stanie zamkniętym, a także stałe napięcie wsteczne ( Uobr) - nie jest to określone dla wszystkich trinistorów, a przy braku takiej liczby niepożądane jest stosowanie biegu wstecznego napięcie do tego trinistora. Kolejnym parametrem jest prąd stały w stanie otwartym (Ipr) przy określonej dopuszczalnej temperaturze obudowy. Jeśli trinistor nagrzeje się do wyższej temperatury, należy go zamontować na grzejniku - zwykle jest to podane w opisie projektu. Nie mniej ważny jest taki parametr jak prąd trzymania (Iud), który charakteryzuje minimalny prąd anodowy, przy którym tyrystor pozostaje w stanie włączenia po usunięciu sygnału sterującego. Określono również parametry graniczne obwodu elektrody sterującej - maksymalny prąd otwarcia (Iу.оt) i stałe napięcie otwarcia (Uу.оt) przy prądzie nieprzekraczającym Iу.оt. Podczas pracy trinistorów serii KU201, KU202 zaleca się włączenie rezystora bocznikowego o rezystancji 51 omów między elektrodą sterującą a katodą, chociaż w praktyce w większości przypadków obserwuje się niezawodne działanie nawet bez rezystora. Jeszcze jednym ważnym warunkiem dla tych trinistorów jest to, że przy ujemnym napięciu na anodzie zasilanie prądu sterującego nie jest dozwolone. A teraz przeprowadzimy kilka eksperymentów, aby lepiej zrozumieć działanie trinistora i cechy jego kontroli. Zaopatrz się w trinistor, powiedzmy KU201L, miniaturową żarówkę 24 V, źródło napięcia prądu stałego 18 ... 24 V przy prądzie obciążenia 0,15 ... 0,17 A i transformator 12 ... ze starego odbiornika lub magnetofon z dwoma uzwojeniami wtórnymi 14 V przy prądzie do 6,3 A, połączonymi szeregowo). Jak otworzyć trinistor (ryc. 7). Ustaw rezystor zmienny R2 w dolnym położeniu zgodnie ze schematem, a następnie podłącz kaskadę na trinistorze do źródła prądu stałego. Naciskając przycisk SB1, płynnie przesuwaj suwak rezystora zmiennego w górę obwodu, aż zaświeci się lampka HL1. Będzie to oznaczać, że trinistor został otwarty. Możesz zwolnić przycisk, lampa będzie nadal świecić.
Aby zamknąć trinistor i doprowadzić go do pierwotnego stanu, wystarczy na krótki czas wyłączyć źródło zasilania. Lampa wyłączy się. Ponowne naciśnięcie przycisku otwiera trinistor i zapala lampę. Teraz spróbuj zgasić go w inny sposób - po zwolnieniu przycisku zamknij na chwilę, powiedzmy pęsetą, przewody anody i katody, jak pokazano na rys. 7 linia przerywana. Aby zmierzyć prąd otwarcia trinistora, należy włączyć miliamperomierz w obwodzie otwartym elektrody sterującej (w punkcie A) i płynnie przesuwając suwak rezystora zmiennego z położenia dolnego do górnego (z wciśniętym przyciskiem) poczekać, aż lampa jest zapalona. Strzałka miliamperomierza ustali żądaną wartość prądu. A może chcesz wiedzieć jaki jest prąd trzymania trinistora? Następnie włącz miliamperomierz w obwodzie otwartym w punkcie B i szeregowo z nim rezystor zmienny (nominalny 2,2 lub 3,3 kOhm), którego rezystancję należy najpierw wyprowadzić. Przy otwartym trinistorze zwiększaj rezystancję dodatkowego rezystora, aż wskazówka miliamperomierza powróci do zera. Odczyt miliamperomierza przed tym momentem jest prądem trzymania. Trinistor jest sterowany impulsem (ryc. 8). Nieznacznie zmień kaskadę trinistora, wykluczając z niej rezystor zmienny i wprowadzając kondensator C1 o pojemności 0,25 lub 0,5 mikrofaradów. Teraz do elektrody sterującej nie jest przykładane stałe napięcie, chociaż trinistor nie stał się z tego powodu niekontrolowany.
Po podaniu napięcia zasilającego na kaskadę należy nacisnąć przycisk. Kondensator C1 naładuje się niemal natychmiast, a jego prąd ładowania w postaci impulsu przejdzie przez rezystor R2 i elektrodę sterującą połączone równolegle. Ale nawet taki krótkotrwały impuls wystarczy, aby trinistor się otworzył. Lampka zaświeci się i podobnie jak w poprzednim przypadku pozostanie w tym stanie nawet po zwolnieniu przycisku. Kondensator rozładuje się poprzez rezystory R1, R2 i będzie gotowy na następny impuls prądowy. Teraz weź kondensator tlenkowy C2 o pojemności co najmniej 100 mikrofaradów i podłącz go na chwilę z odpowiednią polaryzacją do zacisków anodowych i katodowych trinistora. Impuls prądu ładowania również przejdzie przez kondensator. W rezultacie trinistor zostanie przetoczony (wskazane wnioski zostaną zamknięte) i oczywiście zostanie zamknięty. Trinistor w regulatorze mocy (ryc. 9). Zdolność tyrystora do otwierania przy różnych napięciach anodowych w zależności od prądu elektrody sterującej jest szeroko stosowana w regulatorach mocy, które zmieniają średni prąd przepływający przez obciążenie.
Aby zapoznać się z tym „zawodem” trinistora, złóż układ z części pokazanych na schemacie. W prostowniku pełnookresowym mogą pracować zarówno pojedyncze diody, jak i gotowy mostek diodowy, na przykład seria KTs402, KTs405. Jak widać na wyjściu prostownika nie ma kondensatora filtrującego - tutaj nie jest on potrzebny. W celu wizualnej kontroli procesów zachodzących w kaskadzie należy podłączyć oscyloskop równolegle do obciążenia (lampa HL1) pracujący w trybie automatycznym (lub czuwaniu) z wewnętrzną synchronizacją. Ustaw suwak rezystora zmiennego R2 zgodnie ze schematem w górnym położeniu (rezystancja zostanie usunięta) i przyłóż napięcie przemienne do mostka diodowego. Naciśnij przycisk SB1. Lampka natychmiast się zaświeci, a na ekranie oscyloskopu pojawi się obraz półcykli fali sinusoidalnej (schemat a), charakterystyczny dla prostowania pełnookresowego bez kondensatora wygładzającego. Zwolnij przycisk, a lampa zgaśnie. Wszystko jest w porządku, ponieważ trinistor zamyka się, gdy tylko napięcie sinusoidalne przejdzie przez zero. Jeśli na wyjściu prostownika zostanie zamontowany filtrujący kondensator tlenkowy, nie pozwoli on na spadek napięcia prostowanego do zera (kształt napięcia dla tej opcji pokazano na schemacie linią przerywaną) i lampka nie zgaśnie po naciśnięciu przycisku zostaje zwolniony. Naciśnij ponownie przycisk i płynnie przesuń suwak rezystora zmiennego w dół obwodu (wprowadź rezystancję). Jasność lampy zacznie spadać, a kształt „półfali sinusoidalnej” ulegnie zniekształceniu (wykres b). Teraz prąd płynący przez elektrodę sterującą maleje w porównaniu do wartości pierwotnej, w związku z czym trinistor otwiera się przy wyższym napięciu zasilania, tj. części fali półsinusoidalnej, trinistor pozostaje zamknięty. Ponieważ zmniejsza to średni prąd płynący przez lampę, jej jasność maleje. Przy dalszym ruchu silnika rezystorowego, co oznacza zmniejszenie prądu sterującego, trinistor może się otworzyć dopiero wtedy, gdy napięcie zasilania praktycznie osiągnie maksimum (schemat c). Późniejszy spadek prądu przez elektrodę sterującą doprowadzi do nieotwarcia trinistora. Jak widać zmieniając prąd sterujący, a co za tym idzie amplitudę napięcia na elektrodzie sterującej, można regulować moc na obciążeniu w dość szerokim zakresie. Na tym polega istota metody amplitudowej sterowania trinistorem. W przypadku konieczności uzyskania dużych granic kontrolnych stosuje się metodę fazową, w której faza napięcia na elektrodzie sterującej zmienia się w porównaniu z fazą napięcia anodowego. Przejście na tę metodę sterowania nie jest trudne - wystarczy podłączyć kondensator tlenkowy C1 o pojemności 100 ... 200 mikrofaradów między elektrodą sterującą a katodą trinistorową. Teraz trinistor będzie mógł się otworzyć przy małych amplitudach napięcia anodowego, ale już w drugiej „połowie” każdego półcyklu (schemat d). W rezultacie granice zmian średniego prądu przez obciążenie, a tym samym uwalnianej na nim mocy, znacznie się zwiększą.
Analog Trinistor. Zdarza się, że nie ma możliwości zakupu pożądanego trinistora. Można go z powodzeniem zastąpić analogiem złożonym z dwóch tranzystorów o różnej budowie. Jeżeli do podstawy tranzystora VT2 zostanie przyłożone napięcie dodatnie (w stosunku do emitera), tranzystor nieznacznie się otworzy i przepłynie przez niego prąd podstawy tranzystora VT1. Tranzystor ten również nieznacznie się otworzy, co zwiększy prąd bazowy tranzystora VT2. Pozytywne sprzężenie zwrotne między tranzystorami doprowadzi do ich lawinowego otwarcia. Tranzystory analogowe dobierane są w zależności od maksymalnego prądu obciążenia i napięcia zasilania. Przejście sterujące zarówno analogiem, jak i trinistorem jest zasilane napięciem (lub sygnałem impulsowym) tylko o polaryzacji dodatniej. Jeżeli w warunkach pracy projektowanego urządzenia może pojawić się sygnał ujemny, należy zabezpieczyć elektrodę sterującą np. poprzez załączenie diody (katoda – do elektrody sterującej, anoda – do katody trinistorowej). Ostatnim urządzeniem z rodziny tyrystorów jest triak (ryc. 11), symetryczny tyrystor. Podobnie jak trinistor, jest on wykonany w podobnym opakowaniu z tą samą anodą, elektrodą sterującą i zaciskami katody. Triak ma złożoną strukturę wielowarstwową z przejściami elektron-dziura. Z jednego z przejść tworzone jest wyjście sterujące (UE).
Ponieważ oba skrajne obszary konstrukcji mają ten sam rodzaj przewodzenia, wówczas w obecności odpowiedniego napięcia na elektrodach triaka impulsy prądu mogą przez niego przepływać w obu kierunkach. Typowe triaki, z którymi będziesz musiał się spotkać w amatorskiej praktyce radiowej, to seria KU208. Autor: B.Iwanow
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Ładowanie samochodu elektrycznego w 10 minut ▪ Nowa generacja interfejsu pamięci OctaBus
▪ część witryny Zasilanie. Wybór artykułów ▪ artykuł Pod chytrym. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Która nauka była wyjątkiem od Sokratesa Wiem, że nic nie wiem? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł o przekaźniku czasowym. Radio - dla początkujących ▪ Artykuł Złap palec. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony