일반적으로 우리는 전기 및 전자 부품 전자 프로젝트 및 일반 회로를 설계하는 동안. 이러한 기본 구성 요소에는 저항기, 트랜지스터, 커패시터, 다이오드, 인덕터, LED, 사이리스터 또는 실리콘 제어 정류기, IC 등이 포함됩니다. 다음과 같은 두 가지 유형으로 분류되는 정류기를 고려해 보겠습니다. 제어되지 않는 정류기 (다이오드) 및 제어 된 정류기 (사이리스터). 실제로 많은 공대생과 전자 애호가들은 전기 및 전자 부품에 대한 기본 사항을 알고 싶어합니다. 그러나이 기사에서는 사이리스터 또는 실리콘 제어 정류기 튜토리얼 기본 및 특성에 대해 자세히 설명합니다.
실리콘 제어 정류기
사이리스터 또는 실리콘 제어 정류기는 다층 반도체 장치이며 트랜지스터와 유사합니다. 실리콘 제어 정류기 2 단자 다이오드 (양극 및 음극) 정류기와 달리 3 개의 단자 (양극, 음극 및 게이트)로 구성됩니다. 다이오드는 다이오드의 양극 전압이 음극 전압보다 클 때마다 전도하므로 (제어가없는 순방향 바이어스 상태에서) 제어되지 않는 정류기라고합니다.
다이오드 및 사이리스터
그러나 실리콘 제어 정류기는 (세 번째 단자) 게이트 단자가 트리거 될 때까지 양극 전압이 음극 전압보다 큰 경우에도 전도되지 않습니다. 따라서 트리거링 펄스를 게이트 단자에 제공하여 사이리스터의 작동 (ON 또는 OFF)을 제어 할 수 있습니다. 따라서 사이리스터는 제어 정류기 또는 실리콘 제어 정류기라고도합니다.
실리콘 제어 정류기 기본 사항
다이오드의 2 개 레이어 (P-N)와 트랜지스터의 3 개 레이어 (P-N-P 또는 N-P-N)와 달리 실리콘 제어 정류기는 3 개의 레이어 (P-N-P-N)로 구성됩니다. P-N 접합 직렬로 연결됩니다. 실리콘 제어 정류기 또는 사이리스터는 그림과 같이 기호로 표시됩니다.
실리콘 제어 정류기
실리콘 제어 정류기는 한 방향으로 만 전도하므로 단방향 장치이기도합니다. 적절하게 트리거하면 사이리스터를 개방 회로 스위치 및 정류 다이오드로 사용할 수 있습니다. 그러나 사이리스터는 증폭기로 사용할 수 없으며 게이트 단자의 트리거링 펄스로 제어되는 스위칭 동작에만 사용할 수 있습니다.
사이리스터는 실리콘, 실리콘 카바이드, 갈륨 비소, 갈륨 질화물 등과 같은 다양한 재료를 사용하여 제조 할 수 있습니다. 그러나 실리콘의 우수한 열전도율, 고전류 성능, 고전압 성능, 경제적 인 실리콘 처리로 인해 사이리스터를 만드는 다른 재료에 비해 선호되어 실리콘 제어 정류기라고도합니다.
실리콘 제어 정류기 작동
사이리스터 작동은 실리콘 제어 정류기 작동의 세 가지 상태 모드를 고려하여 이해할 수 있습니다. 사이리스터의 세 가지 작동 모드는 다음과 같습니다.
- 역방향 차단 모드
- 전방 차단 모드
- 순방향 전도 모드
역방향 차단 모드
사이리스터의 양극 및 음극 연결을 반전하면 하단 및 상단 다이오드가 역 바이어스됩니다. 따라서 전도 경로가 없으므로 전류가 흐르지 않습니다. 따라서 역방향 차단 모드라고합니다.
전방 차단 모드
일반적으로 게이트 단자에 대한 트리거링 펄스가 없으면 실리콘 제어 정류기가 꺼진 상태로 유지되어 순방향 (양극에서 음극으로)으로 전류 흐름이 없음을 나타냅니다. 이는 두 개의 다이오드 (상단 및 하단 다이오드 모두 순방향 바이어스 됨)를 함께 연결하여 사이리스터를 형성하기 때문입니다. 그러나이 두 다이오드 사이의 접합은 역 바이어스되어 전류의 흐름 위에서 아래로. 따라서이 상태를 순방향 차단 모드라고합니다. 이 모드에서는 사이리스터가 기존의 순방향 바이어스 다이오드와 같은 상태를 가지더라도 게이트 단자가 트리거되지 않으므로 전도되지 않습니다.
순방향 전도 모드
이 순방향 전도 모드에서 양극 전압은 음극 전압보다 커야합니다. 세 번째 터미널 게이트는 사이리스터의 전도를 위해 적절하게 트리거되어야합니다. 이는 게이트 단자가 트리거 될 때마다 하부 트랜지스터가 전도되어 상부 트랜지스터를 켜고 상부 트랜지스터가 하부 트랜지스터를 켜고 따라서 트랜지스터가 서로 활성화되기 때문입니다. 두 트랜지스터의 내부 포지티브 피드백 프로세스는 둘 다 완전히 활성화 될 때까지 반복되고 전류는 양극에서 음극으로 흐릅니다. 따라서 실리콘 제어 정류기의 이러한 작동 모드를 순방향 전도 모드라고합니다.
실리콘 제어 정류기 특성
실리콘 제어 정류기 특성
그림은 실리콘 제어 정류기 특성을 보여주고 역방향 차단 모드, 순방향 차단 모드 및 순방향 전도 모드와 같은 세 가지 모드에서의 사이리스터 작동을 나타냅니다. 그만큼 V-I 특성 사이리스터는 또한 그림과 같이 역방향 차단 전압, 순방향 차단 전압, 역방향 항복 전압, 유지 전류, 차단 전압 등을 나타냅니다.
실리콘 제어 정류기 애플리케이션
실리콘 제어 정류기의 적용은 다음과 같은 큰 전류 및 전압을 처리하는 회로에 사용됩니다. 전력 시스템 전류가 1kV 이상 또는 100A 이상인 회로.
사이리스터는 회로의 내부 전력 손실을 줄이기 위해 특별히 사용됩니다. 실리콘 제어 정류기는 사이리스터의 온-오프 스위칭 제어를 사용하여 손실없이 회로의 전력을 제어하는 데 사용할 수 있습니다.
실리콘 제어 정류기는 정류 목적으로도 사용됩니다. 교류에서 직류로 . 일반적으로 사이리스터는 AC-AC 컨버터 (사이클로 컨버터) 실리콘 제어 정류기의 가장 일반적인 응용 프로그램입니다.
실리콘 제어 정류기의 실제 적용
Edgefxkits.com의 SCR 기반 Cycloconverter
그만큼 SCR 기반 사이클로 컨버터 단상 유도 전동기의 속도를 3 단계로 제어하는 실리콘 제어 정류기의 실제 응용입니다. 유도 모터는 정속 기계이며 세탁기, 워터 펌프 등과 같은 여러 응용 분야에서 자주 사용됩니다. 이러한 애플리케이션에는이 SCR 기반 기술을 사용하여 달성 할 수있는 모터의 다른 속도가 필요합니다.
Edgefxkits.com의 SCR 기반 Cycloconverter 블록 다이어그램
사이리스터 기반의 사이클로 컨버터는 유도 전동기의 속도를 단계적으로 제어하는 데 사용됩니다. 이 프로젝트에서는 한 쌍의 스위치가 8051 마이크로 컨트롤러에 연결되어 모터의 원하는 속도 (F, F / 2 및 F / 3)를 선택하는 데 사용됩니다. 스위치 상태에 따라 마이크로 컨트롤러는 트리거링 펄스를 듀얼 브리지의 실리콘 제어 정류기에 전달합니다. 따라서 유도 전동기 속도는 요구 사항에 따라 3 단계로 제어됩니다.
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