Thyristoren
Deze tekst is automatisch vertaald.
Interessante feiten over thyristors
De term thyristor bestaat uit de twee termen thyratron en transistor. Een thyristor wordt in de elektrotechniek gebruikt als bestuurbare diode. Het wordt geregeld door een spanning die kan worden toegepast op de poortverbinding. U kunt hier meer over lezen in onze gids.
-
Structuur en werking van thyristors
-
Waar moet bij het kopen van thyristors rekening mee worden gehouden?
-
Conclusie: nieuwe kansen
Structuur en werking van thyristors
Afbeelding: Thyristors ontworpen voor 7,5 ampère met doorgaand gat
De structuur van thyristors is vergelijkbaar met die van diodes en wordt op vergelijkbare wijze weergegeven in schakelschema's. Een diode is een eenvoudige halfgeleidercomponent die de stroom in de ene stroomrichting blokkeert en deze vanuit een lage spanning in een andere richting laat stromen.
Aan de ene kant zit de positief geladen anode met een diode, aan de andere kant de negatief geladen kathode. De stroom kan alleen van de anode naar de kathode stromen, in de andere richting wordt de stroom geblokkeerd tot een bepaalde doorslagspanning. Dit is meestal in het driecijferige voltbereik.
Een thyristor voegt bestuurbaarheid toe aan dit principe. Terwijl een diode slechts twee verbindingen heeft - anode en kathode - heeft de component nog steeds een derde verbinding - zichtbaar op de drie contacten. Het derde contact is de zogenaamde poortverbinding. Hierdoor wordt de thyristor aangestuurd.
In de basistoestand is de thyristor in beide richtingen geblokkeerd en vloeit er geen stroom. Als nu een bepaalde spanning op de poortverbinding wordt aangelegd, wordt deze in één richting geopend. Nu kan, net als bij een diode, de stroom in de ene richting stromen terwijl de andere stroomrichting geblokkeerd blijft.
Zolang een bepaalde minimale stroom door de thyristor stroomt, de zogenaamde houdstroom, blijft de thyristor geleidend, ook als er geen spanning aan de poort staat. Een korte ontstekingspuls is dus voldoende om hem te openen. Zodra de houdstroom te laag wordt of de polariteit van de stroom wordt omgekeerd, vergrendelt de thyristor weer in beide richtingen.
Een thyristor is gemaakt van een halfgeleidermateriaal zoals silicium. Welk materiaal wordt gebruikt, is afhankelijk van de fabrikant. Het is verdeeld in vier lagen, die zijn gedoteerd met pnpn. Hierdoor ontstaan drie pn-knooppunten.
De poortverbinding is bevestigd aan de derde laag, dat wil zeggen aan de laatste p-laag aan de kathodezijde. Als er een spanning is tussen de anode en de kathode en er wordt ook spanning aangelegd op de poortverbinding, schakelt de thyristor over naar de toestand met lage weerstand en wordt hij geleidend.
Triacs zijn speciale ontwerpen van de thyristor. In een triac zijn twee thyristors antiparallel verbonden. Dit betekent dat beide componenten parallel worden gebruikt, maar met verschillende polariteiten. Het is dus mogelijk om de stroom in beide richtingen te regelen en maakt zo faseregeling met wisselstroom mogelijk.
Een andere specificatie, de GTO-thyristor, kan handmatig worden geblokkeerd met een negatieve stroom aan de poort. Bij een normale thyristor zou dit leiden tot vernietiging van de component.
Afbeelding: Thyristor met een ontstekingsspanning van 2 V en een spanning van 1200 V.
Waar moet bij het kopen van thyristors rekening mee worden gehouden?
Thyristors worden gebruikt als bestuurbare diodes. Welk type u kiest, hangt af van uw circuit en het toepassingsgebied waarin het moet worden gebruikt. Om het juiste onderdeel voor uw toepassing te vinden, is het de moeite waard om op enkele belangrijke gegevens te letten.
De technische gegevens, die u op elke artikelpagina bij Conrad kunt vinden, geven u al enkele belangrijke kerngegevens. Onder "Documents & Downloads" vindt u het datablad van het onderdeel. Alle belangrijke gegevens en eigenschappen van de thyristor staan daar vermeld, zodat u ze kunt gebruiken om de juiste te selecteren.
De ontstekingsspanning geeft de spanning aan die tenminste bij de poort aanwezig moet zijn om de thyristor te openen. De thyristor heeft ook een kleine stroom nodig, de ontstekingsstroom.
Afbeelding: Thyristor met soldeerverbinding en schroefbevestiging voor 800 V spanning
Als de thyristor open is, is deze beperkt in termen van de maximale stroom die hij kan geleiden. Dit wordt in het gegevensblad IT genoemd en wordt uitgedrukt in verschillende waarden.
De piekwaarde geeft de stroom aan die voor een korte tijd is toegestaan, zoals kan voorkomen tijdens een stroompiek, de gemiddelde waarde de gemiddelde maximale waarde. De RMS-waarde ("Root Mean Square") geeft de maximaal mogelijke permanente stroom van het kwadraat aan. Bij een wisselende sinusspanning is dit circa 70% van de maximale waarde.
De stroomsterkte is beperkt omdat het onderdeel tijdens bedrijf opwarmt en slechts tot een bepaalde temperatuur blijft werken. Daarom mag de maximale bedrijfs- en omgevingstemperatuur niet worden overschreden.
De doorslagspanning, ook gespecificeerd als UDRM, geeft de waarde aan waarbij de stroom in omgekeerde richting uitvalt, vergelijkbaar met een diode, ondanks dat de thyristor is geblokkeerd.
U kunt een triac rechtstreeks als onderdeel van Conrad kopen of bouwen door twee conventionele thyristors antiparallel te schakelen. Als u een of meer thyristors wilt kopen, moet u zich bewust zijn van hun toepassingsgebied. Het circuit moet een voldoende ontstekingsspanning leveren en mag tegelijkertijd de maximale stroom niet overschrijden, anders bestaat het risico van oververhitting van het onderdeel.
Conclusie: nieuwe kansen
Thyristoren zijn diodes die door middel van een stuurstroom actief kunnen worden geblokkeerd en geopend. Dit opent nieuwe mogelijkheden voor de huidige regeling, vooral bij gebruik met wisselstroom. Je kunt ook je eigen triac bouwen, waarmee je een fasehoek met wisselstroom kunt gebruiken.