Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století
OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-027 Tyristory OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-027
Tyristory Tyristor lze považovat za základní součástku řízených usměrňovačů. Jeho funkce je založena na tzv. tyristorovém jevu, tj. lavinovitém přechodu z blokovacího do propustného stavu. Tyristor je vlastně spojení dvou bipolárních tranzistorů ve čtyřvrstvé struktuře se třemi přechody PN
Tyristory PN přechody ovlivňují činnost součástky ve třech základních stavech, které jsou: závěrný stav blokovací (vypnutý) stav propustný (sepnutý) stav
Tyristory V praxi je možné konstruovat tyristory typu PNPN a NPNP. Oba typy se rozlišují podle toho, ke které vrstvě je připojena řídící elektroda — buď k vnitřní vrstvě P nebo N. V praxi se používá pouze struktura PNPN, poněvadž u struktury NPNP se z fyzikálně technologických důvodů nedaří dosahovat potřebných parametrů.
Tyristory Obr. 1 Tyristor PNPN - základní uspořádání vrstev a jejich schematické značení
Tyristory Zásadní rozdíl mezi tyristorovými součástkami a spínacími tranzistory je ve způsobu sepnutí prvku. U tranzistorů musíme k udržení sepnutého stavu nepřetržitě dodávat řídící proud IB, kdežto u tyristorových součástek po sepnutí řídícím proudovým impulsem IG nemá řídící elektroda na tyto součástky další vliv. K rozepnutí těchto součástek dojde, jestliže proud tyristorem klesne pod minimální (vratnou) hodnotu IH.
Tyristory Obr. 2 Přiložení vnějšího napětí na tyristor a)závěrný stav, b) blokovací stav
Tyristory Základní stavy tyristoru (triodový tyristor) Závěrný stav (obr. 2a) Na anodu tyristoru je připojen záporný pól a na katodu kladný pól vnějšího zdroje. Na řídící elektrodě nesmí být kladný potenciál. Přechody J1 a J3 jsou proto polarizovány v závěrném směru, zatímco přechod J2 je v propustném stavu. Tyristorem neprochází žádný proud.
Tyristory Základní stavy tyristoru (triodový tyristor) Blokovací stav (obr. 2b) Kladný pól vnějšího zdroje je připojen na anodu A a záporný pól je připojen na katodu K tyristoru. Přechody J1 a J3 jsou polarizovány v propustném směru a přechod J2 je polarizován v závěrném směru. Opět na řídící elektrodě není žádný kladný potenciál. Tyristorem prochází jen malý proud závěrně polarizovaného přechodu J2.
Tyristory Základní stavy tyristoru (triodový tyristor) Propustný stav (přechod tyristoru z blokovacího do propustného stavu) Důležitou podmínkou je to, že se vychází z blokovacího stavu, který musí nutně tomuto druhu sepnutí předcházet. Na rozdíl od dvou předešlých případů nyní připojíme na řídící elektrodu G napětí proti katodě tak, aby jím byl přechod J3 mezi řídící elektrodou a katodou polarizován v propustném směru. Řídící elektrodou začne procházet proud IG.
Tyristory Do skupiny tyristorů patří mnoho součástek, které můžeme podle průběhu ampérvoltové charakteristiky rozdělit do tří skupin: závěrně blokující - mohou spínat jen při jedné polaritě hlavního napětí (hlavním napětím se rozumí napětí přivedené na hlavní vývody, tj. A-K nebo A1-A2). Při opačné polaritě mají stejné vlastnosti jako usměrňovači diody v závěrném směru. obousměrně spínací - mohou spínat při obou polaritách hlavního napětí závěrně vodivé - mohou spínat jen při jedné polaritě hlavního napětí a při opačné polaritě mají stejné vlastnosti jako usměrňovací diody v propustném směru.
Tyristory Průběhy voltampérových charakteristik tří skupin tyristorových součástek Závěrně blokující Obousměrně spínací Závěrně vodivé
Tyristory Podle počtu vývodů můžeme tyto součástky rozdělit na: diodové tyristory — mají dva hlavní vývody (A—K, A1— A2). Jejich sepnutí se uskutečňuje zvýšením blokovacího napětí nad hodnotu blokovacího spínacího napětí UB0 nebo světelným signálem. Diodové tyristory jsou vyráběny jako nevýkonové součástky a v aplikacích se používají v pomocných a ovládacích obvodech triodových tyristorů.
Tyristory Podle počtu vývodů můžeme tyto součástky rozdělit na: triodové tyristory - mají dva hlavní a jeden řídící vývod G, který pomocí proudového signálu převede tyristor z blokovacího do zapnutého stavu (zapnutí tímto způsobem je u těchto součástek převažující). Triodové tyristory se nejvíce používají jak ve výkonových, tak nevýkonových aplikacích. tetrodové tyristory - mají dva hlavní a dva pomocné vývody, které slouží k zapínání (popř. vypínání) řídícím proudem obou polarit.
Princip řízeného usměrňovače Podstata řízení výkonu zátěže spočívá v tom, že proud protéká příslušným spotřebičem jen po čas půlperiody napájecího napětí. Tento interval je určen časovým úsekem, po který je tyristor vodivý. Okamžik zapnutí můžeme řídit buď ručně nebo je odvozen z požadovaných podmínek, a pak se o zapnutí starají řídící obvody.
Princip řízeného usměrňovače Obr. 4 Princip řízeného usměrňovače GI - generátor spouštěcích impulsů Y - úhel otevření
Princip řízeného usměrňovače Vlastní činnost je následující: Pokud se nepřivede spouštěcí impuls, je tyristor nevodivý, obvodem neprochází proud, na zátěži nevzniká úbytek napětí a příkon ve spotřebiči je nulový. Celé napětí drží tyristor. Po sepnutí napětí na tyristorů poklesne na zanedbatelnou hodnotu a prakticky celá hodnota napájecího napětí se objeví na zátěži. Tento stav trvá tak dlouho, než napájecí proud poklesne pod hodnotu přídržného proudu IH. Tím dojde k vypnutí tyristorů, zaniká proud v obvodu a do zátěže přestává být dodáván příkon.
Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík
Literatura Chlup J., Keszegh L.: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL Praha 1989 Kubrycht J, Musil R., Voženílek I.: Elektrotechnika pro 1. ročník učebních oborů elektrotechnických, SNTL Praha1980 Bezděk M.: Elektrotechnika I, KOPP České Budějovice 2008