Principio controlado por silicio
1. Principio de funcionamiento del rectificador controlado por silicio
Rectificador controlado por silicio es la abreviatura de rectificador controlado por silicio. Es un dispositivo semiconductor compuesto por tres chips de silicio con estructura de cuatro capas de unión PN y tres electrodos. La Figura 3-29 muestra su estructura, apariencia y símbolos gráficos.
Los tres electrodos del tiristor se denominan ánodo (A), cátodo (K) y electrodo de control (G). Cuando el ánodo del dispositivo está conectado a un potencial negativo (en relación con el cátodo), se puede ver en el diagrama de símbolos que la unión PN está en la dirección inversa y tiene características inversas similares a las de un diodo. Cuando se aplica un potencial positivo al ánodo del dispositivo (si el polo de control no está conectado a ningún voltaje), dentro de un cierto rango de voltaje, el dispositivo todavía está en un estado cerrado con alta impedancia. Pero cuando el voltaje positivo es mayor que cierto voltaje (llamado voltaje de ruptura), el dispositivo pasa rápidamente a un estado de conducción de baja resistencia. Cuando el voltaje aplicado entre el ánodo y el cátodo del tiristor es menor que el voltaje de ruptura, el dispositivo está en estado cerrado. En este momento, si se aplica un voltaje positivo apropiado (al cátodo) al electrodo de control, el tiristor puede excitarse rápidamente y volverse conductor. Una vez que se enciende el tiristor, el electrodo de control pierde su función de control. Es decir, después de que se elimina el voltaje de la puerta, el tiristor aún está encendido. El dispositivo solo se puede restaurar cuando la corriente en el dispositivo se reduce por debajo de un cierto valor o el voltaje entre el cátodo y el ánodo se reduce a cero o. un valor negativo al estado cerrado.
La Figura 3-30 es la curva característica voltios-amperios del tiristor.
La curva I en la figura es la característica de bloqueo delantero. Cuando no hay señal del electrodo de control, el voltaje de conducción directa del tiristor es el voltaje de transición directa (UB0) cuando hay una señal del electrodo de control, el voltaje de transición directa disminuirá (es decir, puede conducir a un voltaje directo más bajo); ), y el voltaje de transición disminuirá a medida que aumenta la corriente de la compuerta. Cuando la corriente del electrodo de control alcanza un cierto nivel, ya no se produce el estado de bloqueo directo.
La curva II son las características operativas de conducción. Después de encender el tiristor, la resistencia interna es muy pequeña, la caída de voltaje del tubo en sí es muy baja, el voltaje externo cae casi por completo en la carga del circuito externo y fluye una corriente de carga relativamente grande, y la curva característica es similar a la característica de conducción directa del diodo. Si el voltaje del ánodo disminuye (o la resistencia de carga aumenta), lo que hace que la corriente del ánodo sea menor que la corriente de mantenimiento IH, el tiristor cambiará inmediatamente del estado de conducción al estado de bloqueo directo y regresará al estado de curva I.
La curva III es la característica de bloqueo inverso. Cuando se aplica un voltaje inverso al ánodo del dispositivo, aunque el voltaje sea mayor, el tiristor no conducirá (solo una pequeña corriente de fuga). Solo cuando el voltaje inverso alcanza el voltaje de ruptura, la corriente aumenta repentinamente y el dispositivo se quemará si no se restringe. Durante el funcionamiento normal, el voltaje aplicado debe ser menor que el voltaje de ruptura inverso para garantizar un funcionamiento seguro y confiable del dispositivo.
La característica importante de los tiristores controlados por silicio es que siempre que pase una corriente de unos pocos miliamperios a decenas de miliamperios a través del electrodo de control, el dispositivo puede activarse para conducir y puede pasar una corriente mayor. a través del dispositivo. Esta característica se puede utilizar en rectificación, conmutación, conversión de frecuencia, conversión AC-DC, regulación de velocidad del motor, regulación de temperatura, atenuación y otros circuitos de control automático.