دانلود مقاله کموتاسیون تریستور ها

اختصاصی از هایدی دانلود مقاله کموتاسیون تریستور ها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

به نظر می رسد با توجه به پیشرفت های کنونی بشر لازم است که اشخاص در هر زمینه ای که در حال فعالیت در ان می باشند در مورد فعالیت خویش به حداکثر توان مهارتی و تئوریک دست یابند تا در این پلکان بی نهایت ترقی علم ودانش گام بردارند لازمه این امر تلاش وپشتکار فراوان می باشد با توجه به این که در رشته الکترونیک با تغیراتی کوچک در شماتیک مدار و با تعویض برخی از المانها تغیرات بزرگی در راندمان و بهینه کردن پارامتر های خروجی -ورودی از قبیل (توان – ولتاژ- جریان -حذف کردن سیگنال های اضافی و ...) دانشجویان می توانند با مطالعه دقیق عناصر کاربردی , نحوه فعالیت عناصر و شرایط وابستگی آنان کار کنند .علم الکترونیک از علوم تازه تاسیس میباشد ولی با وجود این علم Base ونقطه Start اکثر فعالیت های امروزی است لذا لازم است ما دانشجویان این رشته در اوج آمادگی برای پاسخگویی به اشکالات مطروحه باشیم.
در این پروژه سعی شده است در ابتدا با تریستور آشنا شده نوع ساخت و شکل گیری وانواع ان و نحوه روشن وخاموش شدن ان به طرق مختلف – کموتاسیون و انواع ان و در نهایت به اهداف پروژه بپردازیم.

تریستور (Tryristor)
تریستور یک قطعه چهار لایه P-N-P-N است که مطابق شکل (1) دارای پایه سومی به نام گیت
می باشد. یک تریستور 2000V ، 300A بطور نمونه دارای یک برش سیلیکونی به قطر mm 30 و ضخامت 0.7mm است .
تریستور را در این شرایط می توان به صورت اتصال سری سه دیود در نظر گرفت که مانع هدایت جریان در هر دو جهت می شوند . مشخصه معکوس یعنی حالتی که کاتود ، مثبت است ، تا زمانی که ولتاژ اعمال شده از ولتاژ شکست پیوند کنترل مرکزی بیشتر نشود ، فقط جریان نشتی عبور خواهد کرد . ولتاژهای شکست مستقیم و معکوس از نظر اندازه مساوی هستند . چون در حالت انسداد معکوس تقریباً همه ولتاژ روی پیوند P-N آنود ظاهر می شود ، پیوند P-N کاتود در ولتاژی حدود10V‌می شکند . هنگامی در جهت مستقیم شکست اتفاق می افتد ،‌ جریان لایه مرکزی P توسط الکترون های کاتود خنثی می شود و قطعه مانند یک دیود در حال رسانایی عمل می کند که دارای دو پیوند با افت ولتاژ مستقیم دو برابر یک دیود است . برای این که تریستور به حالت روشن رفته و در آن حالت باقی بماند ،‌ جریان آنود باید به سطح جریان تثبیت کننده برسد و از جریان نگهدارنده کمتر نشود . معمولاً جریان تثبیت کننده دو برابر جریان نگهدارنده است ، اما هر دو جریان مقدار کمی دارند و کمتر از یک درصد مقدار نامی در بار کامل می باشند .
در حالت بایاس مستقیم ( هنگامی آنود مثبت است ) تریستور را می توان با تزریق جریان به گیت نسبت به کاتود منفی به حالت روشن برد .
وظیفه جریان گیت تزریق حفره ها به لایه P داخلی است که به همراه الکترون های لایه N کاتود ، پیوند کنترل مرکزی را می شکنند و تریستور به حالت روشن می برند . پس از این که جریان آنود از سطح جریان تثبیت کننده فراتر رفت ، می توان جریان گیت را قطع کرد و تریستور بدون توجه به شرایط مدار گیت در حالت روشن باقی می ماند . برای خاموش شدن تریستور جریان آنود باید از جریان نگهدارنده کمتر شود ، و پیش از آنکه بتوانیم دوباره ولتاژ مستقیمی را بدون روشن شدن تریستور به آن اعمال کنیم ، زمان نسبتاً طولانی برای رسیدن پیوند کنترل تریستور به حالت انسداد ، باید سپری شود . در بیشتر موارد برای خاموش کردن تریستور ، بوسیله مدار خارجی جریان آنود را مکوس می کنند . عبور جریان معکوس در یک فاصله زمان کوتاهی مطابق شکل (4) به بارها اجازه عبور در لایه های P-N
را می دهد و باعث می شود دو پیوند بیرونی هر نوع جریان معکوس دیگری را پس از بازیابی بار ذخیره شده سد کنند . بار ذخیره شده ، ناشی از حضور حامل ها در این پیوند ، مانع عبور جریان در اثر اعمال مجدد ولتاژ مستقیم نخواهد داشت و معمولاً این زمان برای اعمال مجدد ولتاژ ، بدون شکست ، 10 تا 100 میکرو ثانیه است . بار ذخیره شده برای یک تریستور 20A ، در حدود 20uc می باشد .
تریستوری که گفته شد ، ابتدایی ترین تریستور تولید شده است و تریستور معمولی نامیده می شود . اخیراً در اثر پیشرفت های انجام شده ، تریستور خاموش شونده با گیت ساخته شده که بر خلاف تریستور معمولی که با قطع جریان آنود خاموش می شود ، می توان آن را با قطع جریان گیت خاموش کرد ؛ قطعی دیگری که اخیراً تولید شده است ، ترکیبی از یک تریستور و یک دیود رساننده معکوس بر روی یک برش سیلیکونی می باشد . این قطعه در جهت معکوس ، همیشه هدایت می کند ، اما در جهت مستقیم
( مانند یک تریستور معمولی ) کنترل پذیر است . کاربرد تریستور دارای رسانایی معکوس در مدارهای متناوب ساز می باشد که از این قطعه می توان به جای اتصال موازی یک تریستور و یک دیود استفاده کرد .

مشخصه بایاس معکوس تریستور:
مشخصه معکوس یعنی حالتی که کاتود ، مثبت است ، تا زمانی که ولتاژ اعمال شده از ولتاژ شکست پیوند کنترل مرکزی بیشتر نشود ، فقط جریان نشتی عبور خواهد کرد . ولتاژهای شکست مستقیم و معکوس از نظر اندازه مساوی هستند . چون در حالت انسداد معکوس تقریباً همه ولتاژ روی پیوند P-N آنود ظاهر می شود ، پیوند P-N کاتود در ولتاژی حدود10V‌می شکند . هنگامی در جهت مستقیم شکست اتفاق می افتد ،‌ جریان لایه مرکزی P توسط الکترون های کاتود خنثی می شود و قطعه مانند یک دیود در حال رسانایی عمل می کند که دارای دو پیوند با افت ولتاژ مستقیم دو برابر یک دیود است . برای این که تریستور به حالت روشن رفته و در آن حالت باقی بماند ،‌ جریان آنود باید به سطح جریان تثبیت کننده برسد و از جریان نگهدارنده کمتر نشود .
معمولاً جریان تثبیت کننده دو برابر جریان نگهدارنده است ، اما هر دو جریان مقدار کمی دارند و کمتر از یک درصد مقدار نامی در بار کامل می باشند .
مشخصه بایاس مستقیم تریستور:
در حالت بایاس مستقیم ( هنگامی آنود مثبت است ) تریستور را می توان با تزریق جریان به گیت نسبت به کاتود منفی به حالت روشن برد .
انواع تریستورها در الکترونیک صنعتی:
1-Phase Control Thyristors (SCR)
2-Fast Switching Thyristors (SCR)
3-Gate Turn-off Thyristors (GTO)
4-Bidirectional Triode Thyristors (TRIAC)
5-Reverse Conducting Thyristors (RCT)
6-Static Induction Thyristors (SITH)
7-Light Activated Silicon Controlled Rectifiers (LASCR)
8-FET Controlled Thyristors (FET-CTH)
9-MOS Controlled Thyristors (MCT)

1 – تریستورهای کنترل فاز(SCR):
تریستور (SCR)چیست؟
این قطعه (تریستور) به عنوان کلید به کار میرود. کلیدی که حرکت مکانیکی ندارد درنتیجه عمر آن طولانی تر است.
تریستور دارای سه پایه به نامهای (آندa) (کاتدk) و (گیتg) میباشد.
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 میدهد.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.
اگر پایه ی گیت را با یک مقا ومت یک لحظه به پایه ی آند وصل کنیم تریستور مثل کلید بسته عمل میکند (روشن می شود) و بعد از جدا کردن پایه ی گیت از مقا ومتی که طرف دیگر آن به آند خورده بود تریستور همچنان روشن خواهد ماند.
تریستور را در این شرایط می توان به صورت اتصال سری سه دیود در نظر گرفت که مانع هدایت جریان در هر دو جهت می شوند . مشخصه معکوس یعنی حالتی که کاتود ، مثبت است ، تا زمانی که ولتاژ اعمال شده از ولتاژ شکست پیوند کنترل مرکزی بیشتر نشود ، فقط جریان نشتی عبور خواهد کرد . ولتاژهای شکست مستقیم و معکوس از نظر اندازه مساوی هستند . چون در حالت انسداد معکوس تقریباً همه ولتاژ روی پیوند P-N آنود ظاهر می شود ، پیوند P-N کاتود در ولتاژی حدود10V‌می شکند . هنگامی در جهت مستقیم شکست اتفاق می افتد ،‌ جریان لایه مرکزی P توسط الکترون های کاتود خنثی می شود و قطعه مانند یک دیود در حال رسانایی عمل می کند که دارای دو پیوند با افت ولتاژ مستقیم دو برابر یک دیود است . برای این که تریستور به حالت روشن رفته و در آن حالت باقی بماند ،‌ جریان آنود باید به سطح جریان تثبیت کننده برسد و از جریان نگهدارنده کمتر نشود . معمولاً جریان نگهدارنده است ،‌اما هر دو جریان نگهدارنده کمتر نشود . معمولاً جریان تثبیت کننده دو برابر جریان نگهدارنده است ، اما هر دو جریان مقدار کمی دارند و کمتر از یک درصد مقدار نامی در بار کامل می باشند .
این نوع تریستورها عموما درفرکانس خط کار میکنند و به وسیله کموتاسیون طبیعی خاموش می شوند.زمان خاموش شدن ،درمحدوده 50تا100 میکرو ثانیه می باشد . این تریستور بیشتر برای کلید زنی در سرعت های کم مناسب است . نام دیگر این تریستورها تریستور مبدل میباشد . از انجا که تریستور اصولا یک وسیله کنترل شده از جنس سیلیکون است ،این دسته ازر تریستورها با نام یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی نیز شناخته میشوند.

2- تریستورهای کلید زنی سریع(SCR):
در این نوع از تریستورها سرعت سوئیچ از 5 تا 50 میکرو ثانیه است و کموتاسیون اجباری دارند.هرجایی که نیاز به سرعت بالا در قطع و وصل باشد مثل اینورترها و یکسوکننده های دو جهته میتوان از آنها استفاده کرد . افت ولتاژ مستقیم تریستور در حالت روشن ، تقریبا تابع معکوسی از زمان خاموش شدن می باشد.این تریستور را تحت عنوان تریستور اینورتر نیز میشناسند .

- تریستور خاموش شونده با گیت (Gate-turn-off tryristor)
تریستور معمولی که بررسی شد ، در سال های اخیر تکامل یافته و امروزه دو قطعه جدید از خانواده تریستورها یعنی تریستور نا متقارن و تریستور خاموش شونده با گیت در دسترس می باشد .
تریستور معمولی دارای دو پیوند P-N است که می تواند ولتاژ زیاد را در یک جهت یا جهت مقابل ، سد نماید . این نکته لازمه اساسی برای کاربرد در مدارهای یکسو ساز است . البته در مدارهای متناوب ساز به قابلیت سد کردن معکوس نیازی نیست ، نیز استفاده می شوند .
برای کاهش زمان بازیابی حالت سد کردن تریستور پس از خاموش شدن ، سیلیکون می تواند نازکتر ساخته شود ، اما در این صورت قابلیت سد کردن ولتاژ معکوس آن از بین می رود . این قطعه را با نام تریستور نا متقارن می شناسد . در مدارهای متناوب ساز یک دیود بصورت موازی با تریستور متصل
می شود بنابراین از دست رفتن توانایی سد کردن ولتاژ معکوس اهمیتی ندارد ، اما زمان کلیدزنی در قیاس با چند ده میکرو ثانیه در مورد تریستور معمولی به چند میکرو ثانیه کاهش می یابد .
تریستور معمولی را فقط می توان با صفر کردن جریان آنود خاموش کرد اما تریستور خاموش شونده با گیت همان طور که نامش پیداست ، با حذف جریان گیت خاموش می شود و مانند تریستور معمولی با تزریق جریان به گیت روشن می شود نماد مداری تریستور خاموش شونده با گیت ، گسترشی از نماد تریستور معمولی است که نقش دو گانه پایه گیت در آن به نمایش در آمده است .

در تریستور خاموش شونده با گیت ، هنگامی که جریان گیت وجود ندارد ، مانند تریستور معمولی پیوند p - N مرکزی در مقابل ولتاژ مثبت آنود نسبت به کاتود مقاومت می کند اما مثل تریستور نامتقارن با ولتاژ معکوس کم با کاتود مثبت دچار شکست می شود . GTO های سد کننده ولتاژ معکوس نیز در دسترس هستند اما این ویژگی به قیمت از دست دادن مقادیر نامی دیگر تمام می شود. مثالی از کاربرد آن ها ، بار تشدیدی است . در یک بار تشدیدی ، GTO مانند تریستور معمولی اما با سرعت خاموشی بسیار زیاد مورد استفاده قرار می گیرد .
شرایط روشن شدن تریستور خاموش شونده با گیت مانند تریستور معمولی است اما بعلت تفاوت ساختمان ، جریان تثبت کننده آن بیشتر است . حالت یک در میان گیت منجر به رسانایی سریع در سیلیکون می شود ، اما لازم است که جریان گیت مدت طولانی تری در سطح بالا نگه داشته شود تا عمل تثبت بطور اطمینان بخش انجام شود . برای پایین نگه داشتن افت ولتاژ آنود – کاتود هنگام رسانایی ، کمینه کردن جریان گیت مفید است . در غیر ایصورت و لتاژ حالت روشن و در نتیجه
تلفات رسانایی کمی بیشتر از حد معمول است . بعلت سازوکار داخلی تکثیر حامل ها که خود نگهدار است و جریان آنود را در سطحی بالاتر از جریان تثبت کننده نگه می دارد ، تریستور پس از قطع جریان گیت در حالت روشن باقی می ماند . در تریستور خاموش شونده با گیت امکان متوقف کردن تکثیر حامل ها با برداشتن حفره ها از ناحیه P وجود دارد . این کار باعث می شود که ناحیه رسانایی به طرف نتاط آند N در زیر ناحیه ای که الکترود کاتود در دورترین فاصله از الکترود گیت قرار دارد فشرده شود ، تا این که تمام مسیرهای رسانایی قطع شوند . هنگامی که جریان کاتود قطع شد ، جریان گیت – آنود برای مدت کوتاهی برقرار می شود تا قطعه حالت انسداد خود را به دست آورد . میزان جریان لازم گیت برای خاموش شدن در حدود یک پنجم تا یک سوم جریان آنود است که به مقدار چشمگیری بیشتر از جریان روشن شدن است . زمان قطع در مقایسه با سایر تریستور ها کوتاه تر است .
هنگام روشن شدن ، جریانی به گیت تزریق می شود و هنگام خاموش شدن ، یک ولتاژ منفی در حدود 10V – روی گیت – کاتود می افتد که باعث حذف جریان گیت می شود . این ولتاژ باید کمتر از ولتاژ شکست معکوس گیت – کاتود باشد و در ضمن به اندازه ای باشد که بار لازم برای خاموش شدن را بیرون بکشد . خاموش شدن قطعه از نظر فیزیکی پیچیده است ، اما اساس کار بر خارج کردن سریع بارها به وسیله یک جریان گیت بالا ، نزدیک به جریان آنود ، استوار است . این جریان در زمانی کمتر از یک میکرو ثانیه برقرار می شود . برای محدود کردن آهنگ افزایش ولتاژ آنود هنگام خاموش شدن یک خازن اسنابر با تریستور موازی می شود .

4- تریستورهای دوجهته یا تریاک(TRIAC):
تریاک وسیله ای است که میتواند در هر دوجهت هدایت کند وغالبا در کنترل فاز ac استفاده می شود . هر تریاک را میتوان همانطور که در شکل زیر نمایش داده شده به صورت اتصال موازی – معکوس دو SCRکه دارای گیت مشترک هستند ،در نظر گرفت. از انجایی که تریاک یک وسیله دوجهته است ، پایه های ان نامی تحت عنوان کاتد یا آند ندارنداگر ترمینال MT2نسبت به ترمینال MT1مثبت باشد ، می توان با اعمال سیگنال مثبت به گیت بین پایه های گیت Gوتر مینالMT1 تریاک را روشن نمود . برای رو شن کردن تریاک نیاز نیست که دوسیگنال مثبت و منفی برای گیت داشته باشیم و وجود یک سیگنال مثبت یا منفی کفایت میکند .

5- تریستورها هدایت معکوس(RCT):
در بسیاری از مدارهای چاپر و اینورتر یک دیود بصورت موازی ومعکوس به یک تریستور متصل میشود تا نیاز خاموشی مدار کوتاسیون را بهبود بخشیده وامکان برقراری جریام معکوس ناشی از بار سلفی را فراهم کند . دیود ، سطح ولتاژ ممانعت کننده معکوس تریستور را به یک تا دو ولت زیر مقدار حالت پایدار می اورد . گرچه در شرایط گذرا ممکن است ولتاژ معکوس به خاطر ولتاژ القا شده در اندوکتانس پراکندگی مدار در قطعه به30 ولت برسد .

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  24  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید