Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 1

Тиристоры: принципы работы для начинающих электриков простыми словами и 3 методики проверки их работоспособности в домашних условиях

Эквивалент инжекционно-полевого транзистора

Инжекционно-полевой транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с S-образной ВАХ. Подобные приборы широко используют в импульсной технике — в релаксационных генераторах импульсов, преобразователях напряжение-частота, ждущих и управляемых генераторах и т.д.

Такой транзистор может быть составлен объединением полевого и обычного биполярного транзисторов (рис. 5, 6). На основе дискретных элементов может быть смоделирована не только полупроводниковая структура.

Рис. 5. Аналог инжекционно-полевого транзистора п-структуры.

Рис. 6. Аналог инжекционно-полевого транзистора р-структуры.

Достоинства и недостатки триаков

Нужно отметить, что симистор является видом тиристора, следовательно, основным отличием являются параметры УЭ. Триаки классифицируются по видам и отличия состоят в различном исполнении и характеристиках:

  1. Конструктивное исполнение (распиновка, цоколевка).
  2. Ток перегрузки.
  3. Параметры управляющего электрода.
  4. Прямые и обратные токи и напряжения (600bw и 600е — на напряжение 600 В).
  5. Электрической нагрузке: силовые и обыкновенные (bta06, ку202г).
  6. Ток затвора.
  7. Скорость переключения (dv/dt).
  8. Изготовитель: импортные не требуют предварительно настройки, отечественные нужно настраивать путем внедрения в схему дополнительных элементов.
  9. Уровень изоляции корпуса (bta16).
  10. Мощность (btb16).

К основным достоинствам симметричных тиристоров нужно отнести следующие: низкая стоимость, длительный срок применения, не издают помехи (нет механических контактов), надежность.

Для избежания влияния помех необходимо производить шунтирование прибора RC-цепью:

Величина сопротивления резистора должна быть от 50 до 470 Ом, а емкость конденсатора необходимо подобрать от 0,01 до 0,1 мкФ. Эти величины подбираются в зависимости от характеристик триака или экспериментальным путем.

Схема проверки

Чтобы проверить элемент и узнать, рабочий ли он, нужна лампочка, три провода (проводника) и питающий элемент постоянного тока. Если это блок питания, то на нем необходимо выставить напряжение, достаточное для загорания светодиода. Далее необходимо привязать и припаять провода к каждому выводу радиоэлемента.

Важно! На анод подается «плюс» питания, а на катод — «минус», который будет проходить через лампочку. Подключение питания цепи с помощью обычной пальчиковой батарейки

Подключение питания цепи с помощью обычной пальчиковой батарейки

После этого необходимо подать напряжение на электрод управления. Для обычного тиристора это больше 0.2 Вольт, поэтому хватит и батарейки на полтора Вольта. Когда напряжение будет подано, лампочка зажжется. Для проверки можно использовать щупы мультитестера ( на их концах напряжение также больше 0.2 Вольт), но об этом в следующем разделе. Если убрать питание, то лампочка будет продолжать гореть, так как подан импульс управляющего электрода. Закрыть тиристор можно, отключив лампочку или убрав щупы мультиметра.

Если питания нет, то мультиметр будет показывать бесконечное напряжение, то есть единицу

Блиц-советы

Рекомендации:

  1. Перед тем как проверять тиристор, следует внимательно ознакомиться с техническими характеристиками данного устройства. Эти знание помогут быстрей и эффективней проверить тиристор.
  2. Обычные, стандартные устройства для измерения (омметр, тестер, мультиметр) хорошо зарекомендовали себя для проверки тиристора, но современные приборы, дадут информацию намного точней. К тому же их гораздо легче использовать.
  3. Во избежание неприятных ситуаций все схемы должны собираться в точности.
  4. В работе с любыми диодными устройствами, включая тиристоры, нужно соблюдать технику безопасности.

Защита тиристора:

Тиристоры действуют на скорость увеличение прямого тока. В тиристорах обратный ток восстановления. Если этот ток упадет до низшего значения, может возникнуть перенапряжение. Чтобы предотвратить перенапряжения используются схемы ЦФТП. Также для защиты используют варисторы, их подключают к местам, где выводы индуктивной нагрузки.

Тиристоры используются во многих электронных устройствах, начиная от бытовых приборов и заканчивая мощными силовыми установками. Ввиду особенностей этих полупроводниковых элементов проверить их на исправность с помощью только одного мультиметра затруднительно. В крайнем случае, можно определить пробой перехода. Для полноценного тестирования потребуется собрать несложную схему, ее описание будет приведено в статье.

Начнем с подготовительного этапа, а именно с того, что нам потребуется сделать перед проверкой.

Что такое тиристоры

Это полупроводниковые приборы, которые выполнены с учетом классических монокристальных технологий. На кристаллах имеются p-n переходы в количестве 3-х и более штук, с диаметрально противоположным устойчивым состоянием. Основным применением данной детали являются электронные ключи. Использование этих радиоэлементов может быть хорошей альтернативой механическому реле.

Процесс включения осуществляется регулируемым и плавным образом, без дребезжания контактов. Нагрузки по основным направлениям при открытии p-n перехода подаются управляемым образом, то есть присутствует возможность соблюдения контроля скорости при нарастании рабочего тока.

При этом, стоит отметить, что тиристор в сравнении с реле, может быть удачно интегрирован в электросхему с любым уровнем сложности. При отсутствии искрения каждого контакта, их можно использовать для систем, в которых не допускаются коммутационные помехи.  Детали довольно компактны, выпускаются в виде разных форм-факторов, также и для установки на охлаждающие радиаторы.

Управление прибором осуществляется посредством внешнего воздействия на основе:

  • электрического тока, что поступает на управляющие электроды;
  • луча света, в случае использования фототиристора.

Примечательно, что в сравнении с тем же реле, нет необходимости в постоянной подаче управляющего сигнала. Рабочие p-n переходы будут открыты и после того, как завершена подача тока. Тиристоры закроются, при опускании протекающего сквозь него рабочего тока ниже уровня порогов удержания.

Еще одно свойство тиристоров, которое является основной характеристикой — это использование их в качестве одностороннего проводника. Так, протекание паразитных токов в обратное направление осуществляться не будет. Благодаря чему значительно упрощаются схемы по управлению радиоэлементами.

Тиристор может выпускаться в различной модификакции, исходя из того, какой способ управления и дополнительные возможности необходимы. Он может быть:

  • диодным с прямой проводимостью;
  • диодным с обратной проводимостью;
  • диодным симметричным;
  • триодным с прямой проводимостью;
  • триодным с обратной проводимостью;
  • триодным ассиметричным.

Бывают также разновидности триодных тиристоров с двунаправленной проводимостью.

3 Проверка тиристора мультиметром

Первое, что нужно сделать перед проверкой – это убедиться в наличии свежей, неразряженной батарейки в приборе. Проверить ее можно самим же прибором, для измерения напряжения питание в нем не требуется. Дальше последовательность действий для проверки следующая:

  • Установить мультиметр в режим прозвонки. Так как рабочего тока недостаточно для открытия p-n перехода, то сопротивление будет высоким, и ток проходить не будет. В этом случае мультиметр должен показать цифру 1, если это так, то переход у нас не пробит и можно приступать к другим проверкам.
  • Не переключая режим мультиметра соединяем управляющий электрод с анодом. При этом ток становится достаточным для открытия p-n перехода и сопротивление резко уменьшается. Прибор при этом должен показывать цифры меньше единицы, что соответствует открытому состоянию тиристора. Таким образом проверяется исправность управляющего элемента.
  • Размыкаем контакты и на дисплее мультиметра снова должна загореться цифра 1. В таком случае тиристор не может продолжать быть открытым, потому что прибор не вырабатывает достаточной силы тока для срабатывания тиристора по току удержания. Этот параметр проверить с помощью мультиметра мы не сможем.
  • Меняем полярность на приборе и пробуем произвести те же самые манипуляции, проверка будет неудачна. Так мы сможем выявить отсутствие обратного пробоя в тиристоре.
  • Также можно проверить тиристор на чувствительность. Для этого пункты 1-3 следует выполнять с включенным на мультиметре режимом омметра, а не режимом прозвонки. Для начала омметр нужно выставить на чувствительность х1, потом на х10 и так до тех пор, пока после отключения управляющего тока переход не закроется. Чем меньше ток удержания, тем более чувствительным считается тиристор. При выборе деталей и возможности их проверки, нужно отдать предпочтение тем тиристорам, чувствительность у которых выше.

Если тиристор находится в составе какой-либо монтажной схемы, нет необходимости выпивать его для проверки, достаточно отключить управляющий электрод.

Как видите, проверить тиристор в домашних условиях достаточно легко и не требует много времени. Не пренебрегайте проверкой радиокомпонентов перед сборкой сложных схем. Несколько затраченных секунд в начале поможет сэкономить время, потраченное потом на выявление детали, которая не работает уже на собранной схеме. И напоследок наглядная видеоинструкция по этому процессу, удачи в монтировании.

Принцип работы

Рассматривая динистор в качестве четырёхструктурного элемента, его можно представить в виде двух взаимосвязанных транзисторов n и p типа проводимости. Для работы транзистора необходимо появление тока на переходе база-эмиттер. Если на него не подано напряжение, тогда через радиоэлемент проходить ток не будет. Связано это с тем, что открытие транзисторов контролируется друг другом. Иными словами, чтобы открыть один из этих транзисторов, необходимо перевести в открытое состояние другой.

Между выводами динистора должно присутствовать напряжение определённой величины, позволяющее перевести работу одного из двух транзисторов в режим насыщения. В результате откроется второй элемент, и динистор начнёт пропускать ток.

Существенную роль играет и полярность приложенного к выводам радиодетали напряжения. Когда на анод подаётся минус, через элемент ток практически не проходит. Такое включение называют обратным. Если же полярность поменять, то через устройство начнёт протекать ток небольшой величины — ток закрытия. Напряжение, соответствующее ему, определяет наибольшее значение, при котором динистор находится в закрытом состоянии. Чтобы динистор открыть, понадобится напряжение порядка десятков вольт.

Динисторы, как и тринисторы, пропускают ток только в одном направлении. Чтобы ток проходил в обоих направлениях, они включаются по встречно-параллельной схеме. Также для этого может использоваться пятислойная структура pnpnp типа.

https://youtube.com/watch?v=4BIMMrzI3Pw

Тестирование детали на плате

При необходимости можно проверить тиристор мультиметром без демонтажа детали. Однако при применении самодельной конструкции придется выпаять элемент, так как в качестве индикатора используется лампочка. К особенностям этого процесса относятся следующие моменты:

  1. Требуется паяльник. Подобный инструмент требуется при проведении различной работы с электроникой. Мощность и диаметр жилы выбираются в соответствии с тем, какие размеры имеет плата.
  2. При проведении работы следует учитывать, что нельзя оказывать слишком высокую температуру на плату. Это может привести к повреждению дорожек и других элементов.
  3. Нельзя повредить выходы, так как это может осложнить проводимые тесты.

Необходимость в выпаивании детали определяет то, что многие решают использовать мультиметр для проверки. В большинстве случаев полученных результатов вполне достаточно для оценки состояния тиристора.

Устройство и принцип работы

Устройство тиристора выглядит следующим образом:

  1. 4 полупроводниковых элемента имеют последовательное соединение друг с другом, они различаются по типу проводимости.
  2. В конструкции имеется анод – контакт к внешнему слою полупроводника и катод, такой же контакт, но к внешнему n-слою.
  3. Всего имеются не более 2 управляющих электродов, которые подсоединены к внутренним слоям полупроводника.
  4. Если в устройстве полностью отсутствуют управляющие электроды, то такой прибор является особой разновидностью – динистором. При наличии 1 электрода, прибор относится к классу тринисторов. Управление может осуществляться через анод или катод, данный нюанс зависит от того, к какому слою был подключен управляющий электрод, но на сегодняшний день наиболее распространен второй вариант.
  5. Данные приборы могут подразделяться на виды, в зависимости от того, пропускают они электрический ток от анода к катоду или сразу в обоих направлениях. Второй вариант устройства получил название симметричные тиристоры, обычно состоящие из 5 полупроводниковых слоев, по своей сути они являются симисторами.
  6. При наличии в конструкции управляющего электрода, тиристоры могут быть разделены на запираемую и незапираемую разновидность. Отличие второго вида заключается в том, что такой прибор не может быть никаким способом переведен в закрытое состояние.

Принцип действия тиристора, подключенного к цепи постоянного тока, заключается в следующем:

  1. Включение прибора происходит благодаря получению цепью импульсов электрического тока. Подача происходит на полярность, которая является положительной относительно катода.
  2. На протяженность процесса перехода оказывает влияние целый ряд различных факторов: вид нагрузки; температура полупроводникового слоя; показатель напряжения; параметры тока нагрузки; скорость, с которой происходит нарастание управляющего тока и его амплитуда.
  3. Несмотря на значительную крутизну управляющего сигнала, скорость нарастания напряжения не должна достигать недопустимых показателей, поскольку это может вызвать внезапное отключение прибора.
  4. Принудительное отключение устройства может быть осуществлено разными способами, наиболее распространен вариант с подключением в схему коммутирующего конденсатора, обладающего обратной полярностью. Такое подключение может происходить благодаря наличию второго (вспомогательного) тиристора, который спровоцирует возникновение разряда на основной прибор. В таком случае, разрядный ток, прошедший через коммутирующий конденсатор, столкнется с прямым током основного прибора, что понизит его значение до нулевого показателя и вызовет отключение.

принцип работы

Немного отличается принцип действия тиристора, подключенного к цепи переменного тока:

  1. В таком положении прибор может осуществлять включение или отключение цепей с разными типами нагрузки, а также изменять значения электрического тока через нагрузку. Это происходит благодаря возможности тиристорного прибора изменять момент, в который осуществляется подача управляющего сигнала.
  2. При подключении тиристора в подобные цепи, применяется исключительно встречно-параллельное включение, поскольку он может проводить ток лишь в одном направлении.
  3. Показатели электрического тока изменяются благодаря внесению изменений в момент, когда происходит передача открывающих сигналов на тиристоры. Этот параметр регулируется при помощи специальной системы управления, относящейся к фазовой либо широтно-импульсной разновидности.
  4. При использовании фазового управления, кривая электрического тока будет обладать несинусоидальной формой, это также вызовет искажение формы и напряжения в электросети, от которой происходит питание внешних потребителей. Если они обладают высокой чувствительностью к высокочастотным помехам, то это может вызвать сбои в процессе функционирования.

Противопоказания к приему Нимесила при беременности

Влияние Нимесила на состояние и функции плода пока что не изучены. Нимесил при беременности категорически противопоказан. А также можно с уверенностью утверждать, что после 32 недель он может повлиять на плод и состояние матки. Все дело в том, что любой нестероидный препарат с противовоспалительный эффектом преждевременно закрывает артериальный проток. Из-за этого плод может погибнуть.

Есть у Нимесила и ряд других противопоказаний. Так как он блокирует циклооксигеназу в разных тканях и органах, то препарат противопоказан при бронхиальной астме, болезнях ЖКТ, нарушенной свертываемости крови и т.д. Он также противопоказан, если у пациента есть повышенная чувствительность к его компонентам.

Применение

Этот тип полупроводниковых элементов первоначально предназначался для применения в производственной сфере, например, для управления электродвигателями станков или других устройств, где требуется плавная регулировка тока. Впоследствии, когда техническая база позволила существенно уменьшить размеры полупроводников, сфера применения симметричных тринисторов существенно расширилась. Сегодня эти устройства используются не только в промышленном оборудовании, а и во многих бытовых приборах, например:

  • зарядные устройства для автомобильных АКБ;
  • бытовое компрессорное оборудования;
  • различные виды электронагревательных устройств, начиная от электродуховок и заканчивая микроволновками;
  • ручные электрические инструменты (шуроповерт, перфоратор и т.д.).

И это далеко не полный перечень.

Одно время были популярны простые электронные устройства, позволяющие плавно регулировать уровень освещения. К сожалению, диммеры на симметричных тринисторах не могут управлять энергосберегающими и светодиодными лампами, поэтому эти приборы сейчас не актуальны.

Почему тиристор не остался в открытом состоянии?

Дело в том, что мультиметр не вырабатывает величину тока, достаточную для срабатывания тиристора по «току удержания».

Этот элемент мы проверить не сможем. Однако остальные пункты проверки говорят об исправности полупроводникового прибора. Если поменять местами полярность – проверка не пройдет. Таким образом, мы убедимся в отсутствии обратного пробоя.

При помощи мультиметра можно проверить и чувствительность тиристора. В этом случае, мы переводим переключатель тестера в режим омметра. Измерения производятся по раннее описанной методике. Только мы каждый раз меняем чувствительность прибора. Начинаем с предела измерения вольтметра «х1».

Чувствительные тиристоры при отключении управляющего тока сохраняют открытое состояние, что мы и фиксируем на приборе. Увеличиваем предел измерения до «х10». В этом случае ток на щупах тестера уменьшается.

Если при отключении управляющего тока переход не закрывается – продолжаем увеличивать предел измерения до срабатывания тиристора по току удержания.

Важно! Чем меньше ток удержания – тем чувствительнее тиристор. При проверке деталей из одной партии (или с одинаковыми характеристиками), выбирайте более чувствительные элементы

У таких тиристоров гибче возможности по управлению, соответственно шире область применения

При проверке деталей из одной партии (или с одинаковыми характеристиками), выбирайте более чувствительные элементы. У таких тиристоров гибче возможности по управлению, соответственно шире область применения.

Освоив принцип проверки тиристора – легко догадаться, как проверить симистор мультиметром.

Важно! При прозвонке необходимо учитывать, что этот полупроводниковый ключ имеет симметричную двустороннюю проводимость

Начало тестирования тиристора мультиметром

Сначала потрудитесь расположение электродов определить:

Для открытия тиристорного ключа катод прибора снабжается минусом (черный щуп мультиметра), на анод присоединяется плюс (красный щуп мультиметра). Тестер выставляется в режим омметра. Сопротивление открытого тиристора невелико. Хватит поставить предел 2000 Ом. Пришло время напомнить: тиристор способен управляться (открываться) положительными или отрицательными импульсами. В первом случае перемычкой из тонкой булавки замыкаем на базу анод, втором – катод. Тут и там должен тиристор открыться, в результате сопротивление станет меньше бесконечности.

Дальше процесс расходится с проверкой транзистора. При пропадании управляющего сигнала тиристор останется открытым, если ток превышает порог удержания. Ключ может закрыться. Если ток не дотягивает порога удержания.

  1. Ток удержания прописан техническими характеристиками тиристора. Потрудитесь скачать из интернета полную документацию, быть в курсе вещей.
  2. Многое определяет мультиметр. Какое напряжение подает на щупы (традиционно 5 вольт), сколько мощности обеспечит. Проверить можно, заручившись помощью конденсатора большой емкости. Нужно правильно подключить щупы на выводы прибора в режиме измерения сопротивления, подождать, пока цифры на дисплее вырастут от нуля до бесконечности. Конденсатор процесс зарядки прошел. Теперь перейдем в режим измерения постоянного напряжения посмотреть величину разницы потенциалов на ножках конденсатор (мультиметр подает в режиме измерения сопротивления). По вольт-амперным характеристикам тиристора несложно определить, хватит ли значения создать ток удержания.

Динисторы звонятся проще. Попытайтесь открыть ключ. Зависит от того, хватит ли мощности мультиметра преодолеть барьер. Для гарантированной проверки тиристора лучше собрать отдельную схему. Наподобие представленной рисунком. Схеме сформирована следующими элементами:

  1. Три резистора послужат заданию режима тиристора. Один номиналом 300 Ом ограничивает ток. Если параметр нужно изменить, перестараться при наличии питания +5 вольт чрезвычайно сложно. Ничего страшного, если резистор убрать. Старайтесь руководствоваться вольт-амперными характеристиками тиристора. Идеально поставить переменный резистор диапазоном 100 – 1000 Ом. Два резистора правой ветки задают рабочую точку. В схеме на управляющий электрод подано 2,5 вольта. Если не согласуется с вольт-амперными характеристиками тиристора (см. документацию), измените номиналы. Образуют резистивный делитель. Напряжение 5 вольт делится пропорционально номиналам. Поскольку сопротивления равны друг другу, на управляющий электрод приходит ровно половина напряжения питания.
  2. Светодиод послужит нагрузкой. Стоит в «силовой» ветке, рядом находятся эмиттер, коллектор. Здесь после открытия ключа должен течь ток. Светодиод загорится, увидим, работает ли тиристор. Светодиод не инфракрасный. Возьмите видимый диапазон.

Схема проверки тиристора

Почему выбрали питание +5 вольт. Напряжение несложно найти на адаптере телефона (зарядное устройство). Присмотритесь: присутствует надпись наподобие 5V– /420 mA. Выходные значения напряжения, тока (сразу посмотрите, хватит ли удержать тиристор). Каждый знаток в курсе: +5 вольт доступно взять на шине USB. Портом снабжается теперь (в разном формате) практически любой гаджет, компьютер. С питанием проблем избегните. На всякий случай рассмотрим момент подробнее.

Применение тиристоров

Применение тиристоров очень широкое, начиная от устройств зарядки для автомобиля и заканчивая генераторами и трансформаторами.

Общее применение делится на четыре группы:

  • Экспериментальные устройства.
  • Пороговые устройства.
  • Силовые ключи.
  • Подключение постоянного тока.

Цены на устройства бывают разные, всё зависит от марки производителя и технических характеристик. Отечественные производители делают отличные тиристоры, по небольшой стоимости. Одни из самых распространенных отечественных тиристоров, это устройства серии КУ 202е – используются в бытовых приборах.

Вот некоторые характеристики данного тиристора:

  • Обратное напряжение в состоянии высокой проводимости, максимально 100 В.
  • Напряжение в положении низкой проводимости 100 В.
  • Импульс в состоянии высокой проводимости – 30 А.
  • Повторный импульс в этом же положении – 10 А.
  • Постоянное напряжение 7 В.
  • Обратный ток – 4 мА
  • Ток постоянного типа – 200 мА.
  • Среднее напряжение -1,5 В.
  • Время включения – 10мкс.
  • Выключение – 100 мкс.

Иногда возникают ситуации, в которых необходимо проверить тиристор на работоспособность. Есть различные методы проверки, в этой статье будут рассмотрены основные из них.


Тиристоры быстродействующие ТБ333-250

Где используется и как выглядит

Чаще всего симистор используется для коммутации в цепях переменного тока (подачи питания на нагрузку). Это удобно, так как при помощи напряжения малого номинала можно управлять высоковольтным питанием. В некоторых схемах ставят симистор вместо обычного электромеханического реле. Плюс очевиден — нет физического контакта, что делает включение питания более надежным. Второе достоинство — относительно невысокая цена. И это при значительном времени наработки и высокой надежности схемы.

Минусы тоже есть. Приборы могут сильно нагреваться под нагрузкой, поэтому необходимо обеспечить отвод тепла. Мощные симисторы (называют обычно «силовые») монтируются на радиаторы. Еще один минус — напряжение на выходе симистора пилообразное. То есть подключаться может только нагрузка, которая не предъявляет высоких требований к качеству электропитания. Если нужна синусоида, такой способ коммутации не подходит.

Заменить симистор можно двумя тиристорами. Но надо правильно подобрать их по параметрам, да и схему управления придется переделывать — в таком варианте управляющих вывода два

По внешнему виду отличить тиристор и симистор нереально. Даже маркировка может быть похожей — с буквой «К». Но есть и серии, у которых название начинается с «ТС», что означает «тиристор симметричный». Если говорить о цоколевке, то это то, что отличает тиристор от симистора. У тиристора есть анод, катод и управляющий вывод. У симистора названия «анод» и «катод» неприменимы, так как вывод может быть и  катодом, и анодом. Так что их обычно называют просто «силовой вывод» и добавляют к нему цифру. Тот который левее — это первый, который правее — второй. Управляющий электрод может называться затвором (от английского слова Gate, которым обозначается этот вывод).

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации