16.2. Симметричные тиристоры – симисторы
Симиcтop (симметричный триодный тиристор) или триак (от англ. TRIAC – triode for alternating current) – полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристоров и используемый в цепях переменного тока. Увеличив число полупроводниковых слоев тиристора с четырех до пяти получили прибор, способный пропускать электрический ток как в прямом, так и в обратном направлениях. Условное графическое обозначение и структура симистора представлены на рис. 16.4.
|
|
|
|
|
а) |
б) |
в) |
Рис. 16.4. Симметричный тиристор – симистор
а – условное графическое обозначение; б – структура; в – вольтамперная характеристика
В отличие от тиристора, имеющего катод и анод, основные (силовые) выводы симистора называть катодом или анодом некорректно, так как в силу структуры симистора они являются тем и другим одновременно. Однако по способу включения относительно управляющего электрода основные выводы симистора различаются, причём имеет место их аналогия с катодом и анодом тиристора. На приведённом рисунке верхний по схеме вывод симистора называется выводом 1 (В1) или условным катодом, нижний — выводом 2 (В2) или условным анодом, вывод слева вверху – управляющим электродом УЭ. В открытом состоянии симистора, когда на В2 плюс, а на В1 минус, ток проходит по слоям p2-n3-p4-n5, при противоположной полярности – по слоямp4-n3-p2-n1. Поскольку управляющее напряжение подают на слойn, полярность импульсов должна быть отрицательной относительно вывода В1.
Вольтамперная характеристика симистора представлена на рис. 16.4, в.
Характеристика очень похожа на характеристику тиристора, но симметрична относительно начала координат. Для симисторов, как и для тиристоров, специально выбирают режим внешней цепи ЕА<Uвкл, чтобы симистор был надёжно закрыт, когда на него не поданы импульсы управления. Для перевода симистора в открытое состояние подают управляющий импульс, длительность которого выбирается больше длительности переходного процесса, а величина тока больше или равна току спрямления. После открывания симистора управляющий электрод теряет свои управляющие свойства, поэтому закрыть симистор сигналом управляющего электрода нельзя. Закрывается симистор лишь тогда, когда мгновенное значение переменного напряжения во внешней цепи становится равным нулю (переход синусоиды через ноль).
16.3. Применение симисторов. Регулятор переменного напряжения
Симистор используется для регулировки переменного напряжения в нагрузке. Рассмотрим схему однофазного регулятора переменного напряжения на симисторе, представленную на рис. 16.5.
Рис. 16.5. Однофазный регулятор переменного напряжения на симисторе
Временная диаграмма работы регулятора переменного напряжения на симисторе при активной нагрузке представлена на рис. 16.6.
На втором графике временной диаграммы изображены импульсы управления симистором с различным углом управления , который отсчитывается от момента перехода синусоиды напряженияU2через ось времени.
Рис. 16.6. Временная диаграмма регулятора переменного напряжения
При = 0 симистор открывается при минимальном напряжении на аноде, поэтому ток в нагрузку поступает в течение времени, равном длительности каждой полуволны синусоиды – напряжение в нагрузке максимально.
При = 900симистор открывается с задержкой на ½ длительности каждой полуволны синусоиды, и ток в нагрузку поступает также в течение ½ длительности каждой полуволны синусоиды – напряжение в нагрузке уменьшается.
При отсутствии импульсов управления симистор закрыт, ток в нагрузку не поступает – напряжение в нагрузке равно нулю.
Действующее значение напряжения в нагрузке определяется выражением
,
(16.5)
где U2– действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора.
Контрольные вопросы
1. Чем отличаются запираемые тиристоры от не запираемых?
2. Как определяется коэффициент запирания?
3. Чем отличаются симисторы от тиристоров? Приведите условное графическое изображение симистора.
4. Нарисуйте схему регулятора переменного напряжения на симисторе и поясните принцип работы.