Домой Электрика Принцип работы и характеристики тиристоров

Принцип работы и характеристики тиристоров

148
0

Проверка с помощью метода лампочки и батарейки

Для этого метода достаточно иметь под рукой лишь лампочку, батарейку, 3 проводка и , чтобы припаять провода к электродам. Такой набор найдется в доме у каждого.

При проверке прибора с помощью метода батарейки и лампочки, нужно оценить нагрузку тока сто mA, которую создает лампочка, на внутренней цепи. Применять нагрузку следует кратковременно. При использовании данного метода, редко случается короткое замыкание, но чтобы быть уверенным на сто процентов, что его точно не будет, достаточно пропустить ток через все пары электродов тиристора в обоих направлениях.

Проверка методом лампочки и батарейки осуществляется по трём схемам:

  • В первой схеме на управляющий электрод положительный потенциал не подается, благодаря чему не пропускается ток и лампочка не загорается. В случае если лампочка горит, тиристор работает неправильно.
  • Во второй схеме тиристор приводится в состояние высокой проводимости. Для этого нужно подать плюсовой потенциал на управляющий электрод (УЭ). В этом случае, если лампочка не горит, значит с тиристором что-то не так.
  • На третьей схеме с УЭ питание отключается, ток в этом случае проходит через анод и катод. Ток проходит благодаря удержанию внутреннего перехода. Но в этом случае, лампочка может не загореться не только из-за неисправности тиристора, но и из-за протекания тока меньшей величины через цепь, чем крайнее значение удержания.

Так исправность тиристора легко проверить в домашних условиях, не имея под рукой специального оборудования. Если разорвать цепь через анод или катод, у тиристора активируется состояние низкой проводимости.

05ae0653c094d8368ec272a2f67cdf22.jpgПри использовании данного метода, редко случается короткое замыкание, но чтобы быть уверенным на сто процентов, что его точно не будет, достаточно пропустить ток через все пары электродов тиристора в обоих направлениях

Работа в цепи постоянного тока

Если объяснять принцип работы тиристора простым языком, то он заключается во включении полупроводникового прибора посредством подачи импульса электрического тока непосредственно в цепь управления положительной полярности. На продолжительность переходного процесса существенно влияет характер производимой нагрузки, а также другие факторы:

  • скорость и амплитуда созданного импульса;
  • температура полупроводниковой конструкции;
  • передаваемое напряжение;
  • ток нагрузки.

591f7c4078a92f51eeecd6032c438d3d.jpg

В цепи с тиристором при увеличении прямого напряжения не должно фиксироваться завышенных значений скорости нарастания. В противном случае может происходить непреднамеренное включение прибора без подачи сигнала. Однако крутизна производимого импульса не должна быть низкой.

Выключение элементов может происходить естественным или принудительным образом. В первом случае коммутация в системах переменного тока осуществляется в момент падения электрического тока до минимума. Что касается вариантов принудительного выключения, то оно может быть весьма разнообразным:

  1. Подключение специализированной цепи с наличием заряженного конденсатора вызывает возникновение разряда на проводящий элемент. Встречный поток снижает ток до нуля, поэтому прибор выключается.
  2. Подключение контура, вызывающего колебательный разряд, позволяет пропустить электричество через тиристор на встречу прямому току. При достижении равновесия происходит выключение.
  3. Переходный процесс может вызываться при оказании комплексной нагрузки. При наличии определенных параметров возникает колебательный характер, подразумевающий изменение полярности.

a003c7dfa56ee76053f7b020aaf8af07.jpg

Что такое тиристор

Тиристор представляет собой одну из разновидностей полупроводниковых приборов, использующих в основе своей работы p-n – переходы. Это электронный ключ, при помощи которого можно регулировать мощную нагрузку с использованием слабых сигналов.

На рынке электротоваров полупроводниковые устройства представлены в достаточно широком ассортименте, классификация которых осуществляется с учетом метода управления и от проводимости:

  • Динистор (диодный радиоэлемент) – оснащен двумя выводами, а переключение в открытое положение происходит за счет импульсов напряжения с конкретной амплитудой;
  • Триодный прибор – не способен пропускать в обратном направлении, он функционирует за счет пульсации тока управления, а процесс выключения происходит или при подаче обратного напряжения, или отключением тока в открытом положении. Учитывая коммутационные параметры, устройства бывают и низкочастотными, и высокочастотными, и быстродействующими, и импульсными;
  • Запираемый тиристор – отключение производится за счет импульсов тока управления (относительно триодного прибора отключается быстрее);
  • Комбинированно-выключаемый радиоэлемент – отключается при подаче импульса тока управления при одновременном приложении обратного анодного напряжения;
  • Симистор-устройство с тремя электродами с пятислойной структурой, которое способно в открытом состоянии пропускать ток, и в прямом направлении, и в обратном;
  • Оптотиристор-радиоэлемент со встроенным светодиодом, за счет которого происходит управление от светового сигнала.

Полупроводниковые приборы данной категории активно используются в составе электронных ключей, выпрямителей, преобразователей, электронном зажигании, регуляторах мощности.

Начало тестирования тиристора мультиметром

Сначала потрудитесь расположение электродов определить:

  • катод;
  • анод;
  • управляющий электрод (база).

Для открытия тиристорного ключа катод прибора снабжается минусом (черный щуп мультиметра), на анод присоединяется плюс (красный щуп мультиметра). Тестер выставляется в режим омметра. Сопротивление открытого тиристора невелико. Хватит поставить предел 2000 Ом. Пришло время напомнить: тиристор способен управляться (открываться) положительными или отрицательными импульсами. В первом случае перемычкой из тонкой булавки замыкаем на базу анод, втором – катод. Тут и там должен тиристор открыться, в результате сопротивление станет меньше бесконечности.

Процесс тестирования сводится к пониманию, каким напряжением управляется тиристор. Минусовым или плюсовым. Попробуйте так и сяк (если отсутствует маркировка). Одна попытка точно сработает, если тиристор исправен.

Дальше процесс расходится с проверкой транзистора. При пропадании управляющего сигнала тиристор останется открытым, если ток превышает порог удержания. Ключ может закрыться. Если ток не дотягивает порога удержания.

  1. Ток удержания прописан техническими характеристиками тиристора. Потрудитесь скачать из интернета полную документацию, быть в курсе вещей.
  2. Многое определяет мультиметр. Какое напряжение подает на щупы (традиционно 5 вольт), сколько мощности обеспечит. Проверить можно, заручившись помощью конденсатора большой емкости. Нужно правильно подключить щупы на выводы прибора в режиме измерения сопротивления, подождать, пока цифры на дисплее вырастут от нуля до бесконечности. Конденсатор процесс зарядки прошел. Теперь перейдем в режим измерения постоянного напряжения посмотреть величину разницы потенциалов на ножках конденсатор (мультиметр подает в режиме измерения сопротивления). По вольт-амперным характеристикам тиристора несложно определить, хватит ли значения создать ток удержания.

Динисторы звонятся проще. Попытайтесь открыть ключ. Зависит от того, хватит ли мощности мультиметра преодолеть барьер. Для гарантированной проверки тиристора лучше собрать отдельную схему. Наподобие представленной рисунком. Схеме сформирована следующими элементами:

  1. Три резистора послужат заданию режима тиристора. Один номиналом 300 Ом ограничивает ток. Если параметр нужно изменить, перестараться при наличии питания +5 вольт чрезвычайно сложно. Ничего страшного, если резистор убрать. Старайтесь руководствоваться вольт-амперными характеристиками тиристора. Идеально поставить переменный резистор диапазоном 100 — 1000 Ом. Два резистора правой ветки задают рабочую точку. В схеме на управляющий электрод подано 2,5 вольта. Если не согласуется с вольт-амперными характеристиками тиристора (см. документацию), измените номиналы. Образуют резистивный делитель. Напряжение 5 вольт делится пропорционально номиналам. Поскольку сопротивления равны друг другу, на управляющий электрод приходит ровно половина напряжения питания.
  2. Светодиод послужит нагрузкой. Стоит в «силовой» ветке, рядом находятся эмиттер, коллектор. Здесь после открытия ключа должен течь ток. Светодиод загорится, увидим, работает ли тиристор. Светодиод не инфракрасный. Возьмите видимый диапазон.

    Схема проверки тиристора

  3. Тиристор образует центр схемы. Лучше спаять гнезда, куда можно быстро воткнуть новый испытуемый образец. Иначе пропадает смысл городить огород. Обратите внимание, схема собрана для случая, когда тиристор управляется напряжением положительной полярности. Лучше найти отдельно источник питания. Например, батарейка, системный блок ПК, аккумулятор. Положительным полюсом стыкуются с землей схемы, отрицательный подается на базу. Причем придется убрать резистора из левой ветви.
  4. Кнопка поможет узнать гарантированно: эксперимент начался. Без нее управляющего напряжения не подается. Стоит нажать кнопку, отпустить — пронаблюдаете результат. Светодиод загорится и погаснет — ток удержания не выдержан, тиристор исправен. Иногда светодиод будет продолжать гореть, зависит от его характеристик.

Почему выбрали питание +5 вольт. Напряжение несложно найти на адаптере телефона (зарядное устройство). Присмотритесь: присутствует надпись наподобие 5V– /420 mA. Выходные значения напряжения, тока (сразу посмотрите, хватит ли удержать тиристор). Каждый знаток в курсе: +5 вольт доступно взять на шине USB. Портом снабжается теперь (в разном формате) практически любой гаджет, компьютер. С питанием проблем избегните. На всякий случай рассмотрим момент подробнее.

Широтно-импульсное управление

Называют еще его ШИМ-модуляцией. Во время открытия тиристоров подается сигнал управления. Переходы открыты, а на нагрузке имеется некоторое напряжение. Во время закрытия (в течение всего переходного процесса) не подается сигнал управления, следовательно, тиристоры не проводят ток. При осуществлении фазового управления токовая кривая не синусоидальна, происходит изменение формы сигнала напряжения питания. Следовательно, происходит также нарушение работы потребителей, которые чувствительны к высокочастотным помехам (появляется несовместимость). Несложную конструкцию имеет регулятор на тиристоре, который без проблем позволит изменить необходимую величину. И не нужно применять массивные ЛАТРы.

Разновидности тиристоров

Тиристор

Тиристор отличается от биполярного транзистора наличием большего количества p-n переходов:

  1. Типичный тиристор p-n переходов содержит три. Структуры с дырочной, электронной проводимостью чередуются на манер зебры. Можно встретить понятие n-p-n-p тиристор. Присутствует или отсутствует управляющий электрод. В последнем случае получаем динистор. Работает по приложенному меж катодом и анодом напряжением: при некотором пороговом значении открывается, начинается спад, ход электронам отсекается. Что касается тиристоров с электродами, управление производится в любом из двух срединных p-n переходов – стороны коллектора, либо эмиттера. Коренное отличие изделий от транзистора в неизменности режим после пропадания управляющего импульса. Тиристор остается открытым, пока ток не упадет ниже фиксированного уровня. Обычно называют током удержания. Позволяет строить экономичные схемы. Объясняет популярность тиристоров.
  2. Симисторы отличаются количеством p-n переходов, становится больше минимум на один. Способны пропускать ток в обоих направлениях.

Назначение динистора

a5e3299862594f80681f9b62be58dbd7.jpgДинистор — это полупроводниковый элемент, обладающий двумя устойчивыми состояниями: закрытым и открытым. Изготавливается он из полупроводникового монокристалла с несколькими p-n переходами. В общем случае его можно рассматривать как электронный ключ, когда одно его состояние (закрытое) соответствует низкой проводимости, а другое (открытое) — высокой.

Динистор относится к «тиристорному семейству» радиоэлементов и не имеет принципиальных различий с тиристором. Единственное, что его отличает — это условия смены устойчивого состояния. В отличие от тиристора, имеющего три вывода, у динистора имеется их только два, то есть у него нет управляющего входа.

Отсюда и второе его название — диодный тиристор. Выводы динистора называются анодом и катодом. Первый выводится из крайней p-области, а второй — из n-области.

234c2eac6b198eeeb891289a46b1a1fe.jpgИзобретение тиристоров связывают с именем английского физика Уильяма Брэдфорда Шокли. После изобретения точечного транзистора учёный посвятил свои эксперименты созданию монолитного элемента. Так, в 1949 году был представлен прототип плоскостного транзистора, а уже в следующем году Спаркс и Тил, помощники Шокли, сумели изготовить трёхслойную структуру, позволяющую выпускать высокочастотные радиоэлементы на основе p-n переходов. Исследования учёного привели к созданию полупроводникового диода, названного диодом Шокли. Его конструкция представляет собой четырехслойный элемент со структурой pnpn типа.

В современной электронике динистор чаще всего применяется в схеме запуска энергосберегающих ламп и пускорегулирующих устройств дневного света.

На схемах и в литературе элемент обозначается с помощью латинских букв VD или VS, а за его графическое обозначение принят треугольник вместе с проходящей через его середину прямой линией, символизирующей электрическую цепь. В результате образуется своего рода стрелка, указывающая направление прохождения тока. Перпендикулярно прямой линии посередине и около вершины треугольника рисуются две короткие черты. Первая обозначает базовую область, а вторая — катод.

Где взять питание тестировщику

c6fffeb936ce257f2b61f4f7efe6b798.jpg

Положение электродов мультиметра

Адаптер телефона дает ток 100 — 500 мА. Часто бывает мало (если понадобится проверить тиристор КУ202Н мультиметром, отпирающий ток 100 мА). Где взять больше? Посмотрим шину USB: третья версия выдаст 5 А. Чрезвычайно большой ток для микроэлектроники, бросьте сомневаться в мощностных характеристиках интерфейса. Распиновку посмотрим в сети. Приводим рисунок, указывающий раскладку типичных портов USB. Показаны два типа интерфейсов:

  1. Первый USB тип А характерен компьютерам. Максимально распространенный. Найдете на адаптерах (зарядных устройствах) портативных плееров, iPad. Можно использовать в качестве источников питания схемы тестирования тиристора.
  2. Второй тип В характерен больше как концевой. Подключаются периферийные устройства наподобие принтеров, прочей оргтехники. Найти в качестве исходного источника питания сложно, игнорируя факт недоступности, авторы проверили раскладку.

Если кабель USB разрезать – уверены, многие ринутся курочить старую технику, обрывать хвосты мышкам – внутри провод питания +5 вольт традиционно красный, оранжевый. Информация поможет правильно прозвонить схему, добыть нужное напряжение. Присутствует на выключенном системном блоке (к розетке подсоединено). Вот почему огонек мышки продолжает гореть. На время теста компьютер достаточно будет ввести в режим гибернации. Кстати, напрямую не имеется в Windows 10 (полазить по настройкам, найдете в управлении энергопотреблением).

Раскладка портов USB

Заручившись помощью схемы, проверим тиристор, не выпаивая. Рабочая точка задана относительно земли порта, поэтому внешние устройства будут играть малую роль. Традиционно заземление персонального компьютера завязано на корпус, куда выходит провод входного фильтра гармоник. Схемные +5 вольт, земля развязаны с шиной. Достаточно тестируемую схему отключить от питания. Для проверки тиристора понадобится напаять усики на каждый вывод. Чтобы подвести питание, управляющий сигнал.

Многие, елозят на стуле, не понимая одной вещи: тут рассказываем, как прозвонить тиристор мультиметром, причем здесь светодиод плюс все навороты? Место светодиода можно – даже лучше – включить щупы тестера, регистрировать ток. Удается использовать малое напряжение питания, всегда безопаснее одновременно. Что касается персонального компьютера, дает широкие возможности тестирования любых элементов, включая тиристоры. Блок питания системника дает набор напряжений:

  1. +5 В идет кулерам, многим другим системам. Фактически стандартное напряжение питания. Провода вольтажа красного цвета.
  2. Напряжение +12 вольт используется для питания многих потребителей. Провод желтого цвета (не путать с оранжевым).
  3. — 12 вольт оставлено обеспечить совместимость с RS. Старый добрый COM-порт, через который сегодня программируются адаптеры промышленных систем. Некоторые источники бесперебойного питания. Провод обычно синий.
  4. Оранжевый провод обычно несет напряжение +3,3 В.

Видите, разброс великий, главное – ток. Мощность блоков питания компьютеров колеблется в области 1 кВт. Откроет любой тиристор! Пора пришла заканчивать. Надеемся, теперь читатели знают, как проводится прозвонка тиристора мультиметром. Иногда придется повозиться. Упомянутый выше тиристор КУ202Н снабжен структурой pnpn, незапираемый. После пропадания управляющего напряжения ключ не закрывается. Нужно убрать питание, чтобы погас светодиод. Отпирающее напряжение положительное. Подходит схеме. Единственно, ток удержания составляет 300 мА. Случай, когда не любой телефонный зарядник годится провести опыт.

Необычный способ

Есть еще один вариант проверки тиристора мультиметром, без прозвона. Но в этом случае прибор должен быть маломощным, с малым током удержания.

Для проверки используется разъем проверки транзисторов. Обычно он располагается ниже переключателя и представляет собой круглый разъем в диаметре примерно 1 см. На нем должны быть следующие обозначения: В – означает база транзистора, С – коллектор, Е – эмиттер. Если тринистор открывается положительным напряжением, то управляющий вывод надо подключить к базе, анод с катодом к коллектору и эмиттеру соответственно. Так как тестер при проверке транзистора измеряет коэффициент усиления, то и в этом случае он выдаст какие-то значения, которые будут неверные

Но это не важно, главное убедиться в исправности тринистора.

  •  

Режим обратного запирания

Рассказывая о принципе работы триодного тиристора, нельзя не отметить, что оно может работать в разных режимах. При обратном запирании непосредственно к аноду полупроводника приложено отрицательное напряжение по отношению к катодному контакту. Переходы при таком варианте смещены в противоположном направлении.

Существуют факторы, ограничивающие применение подобного режима. Первый из них – это лавинный пробой, а второй – прокол обедненной области. Это объясняется тем, что существенная часть напряжения снижается на одном из переходов. Возникает их смыкание или происходит пробой.

Что такое тиристор и их виды

Многие видели тиристоры в гирлянде «Бегущий огонь», это самый простой пример описываемого устройства и как оно работает. Кремниевый выпрямитель или тиристор очень похож на транзистор. Это многослойное полупроводниковое устройство, основным материалом которого является кремний, чаще всего в пластиковом корпусе. Из-за того, что его принцип работы очень схож с ректификационным диодом (выпрямительные приборы переменного тока или динисторы), на схемах обозначение часто такое же – это считается аналог выпрямителя.

5ab340ab96c4e68dabb9536eb638379f.jpgФото – Cхема гирлянды бегущий огонь

Бывают:

  • ABB запираемые тиристоры (GTO),
  • стандартные SEMIKRON,
  • мощные лавинные типа ТЛ-171,
  • оптронные (скажем, ТО 142-12,5-600 или модуль МТОТО 80),
  • симметричные ТС-106-10,
  • низкочастотные МТТ,
  • симистор BTA 16-600B или ВТ для стиральных машин,
  • частотные ТБЧ,
  • зарубежные TPS 08,
  • TYN 208.

Но в это же время для высоковольтных аппаратов (печей, станков, прочей автоматики производства) используют транзисторы типа IGBT или IGCT.

c8b7ae217b7a6e09fdb667c2ca8af1e9.jpgФото – Тиристор

Но, в отличие от диода, который является двухслойным (PN) трехслойного транзистора (PNP, NPN), тиристор состоит из четырех слоев (PNPN) и этот полупроводниковый прибор содержит три p-n перехода. В таком случае, диодные выпрямители становятся менее эффективными. Это хорошо демонстрирует схема управления тиристорами, а также любой справочник электриков (например, в библиотеке можно бесплатно почитать книгу автора Замятин).

Тиристор – это однонаправленный преобразователь переменного тока, то есть он проводит ток только в одном направлении, но в отличие от диода, устройство может быть сделано для работы в качестве коммутатора разомкнутой цепи или в виде ректификационного диода постоянного электротока. Другими словами, полупроводниковые тиристоры могут работать только в режиме коммутации и не могут быть использованы как приборы амплификации. Ключ на тиристоре не способен сам перейти в закрытое положение.

Кремниевый управляемый выпрямитель является одним из нескольких силовых полупроводниковых приборов вместе с симисторами, диодами переменного тока и однопереходными транзисторами, которые могут очень быстро переключаться из одного режима в другой. Такой тиристор называется быстродействующим. Конечно, большую роль здесь играет класс прибора.

Применение тиристора

Назначение тиристоров может быть самое различное, например, очень популярен самодельный сварочный инвертор на тиристорах, зарядное устройство для автомобиля (тиристор в блоке питания) и даже генератор. Из-за того, что сам по себе прибор может пропускать как низкочастотные, так и высокочастотные нагрузки, его также можно использовать для трансформатора для сварочных аппаратов (на их мосте используются именно такие детали). Для контроля работы детали в таком случае необходим регулятор напряжения на тиристоре.

b46542f2f87cb0a59306dc89c8a1a9bd.jpgФото – применение Тиристора вместо ЛАТРа

Не стоит забывать и про тиристор зажигания для мотоциклов.

Характеристики устройства

Чтобы правильно проверить тиристор мультиметром, необходимо не только понимать принцип его работы, но и знать основные его характеристики. Наиболее значимым параметром элемента является его вольт-амперная характеристика (ВАХ). Она наглядно показывает зависимость протекания тока через прибор от приложенного к его выводам напряжения. ВАХ динистора относится к S-образному виду. Эту характеристику разделяют на шесть зон:

  1. Участок открытого состояния. На этом промежутке элемент практически не оказывает сопротивления проходящему через него току. Его проводимость максимальная. Эта зона заканчивается точкой, в которой ток перестаёт протекать.
  2. Область отрицательного сопротивления. Провоцирует начало лавинного пробоя.
  3. Пробой коллекторного перехода. На этом промежутке элемент работает в режиме лавинного пробоя, из-за чего происходит резкое уменьшение напряжения на его выводах.
  4. Участок прямого включения. В этой области динистор закрыт, так как разность потенциалов, приложенная к его выводам, меньше, чем необходимая для возникновения пробоя.
  5. Пятый и шестой участки описывают работу прибора в нижней половине ВАХ и соответствуют состояниям обратного включения и пробоя элемента.

Анализируя ВАХ, можно сделать вывод о том, что работа динистора похожа на диод, но, в отличие от последнего, для его открытия необходимо подать напряжение, превышающее диодное значение в несколько раз. При этом динистор характеризуется рядом параметров, определяющих его применение в электрических цепях. К основным его характеристикам относят следующие величины:

  1. Разность потенциалов в открытом состоянии. Обычно указывается применительно к значению тока открытия. В качестве её единицы измерения используется вольт.
  2. Наименьшее значение тока в открытом состоянии. Эта величина зависит от температуры прибора и при её увеличении снижается. Измеряется в миллиамперах.
  3. Время переключения. Характеризуется периодом времени, в течение которого происходит переход режима работы прибора с одного устойчивого состояния в другое. Это значение составляет микросекунды.
  4. Ток запертого состояния. Определяется значением обратного напряжения и редко превышает 500 мкА.
  5. Ёмкость. Этот параметр характеризует обобщённую паразитную ёмкость, возникающую в элементе. Из-за неё ограничивается применение устройства в высокочастотных цепях и снижается скорость переключения режимов работы. Измеряется она в пикофарадах.
  6. Ток удержания. Обозначает величину, при которой динистор открыт. Единица измерения — ампер.

Проверка тиристоров на разъеме мультиметра для транзисторов

Многих интересует, возможно ли прозвонить тиристор мультиметром, используя штатное гнездо проверки транзисторов передней панели, обозначенное pnp/npn. Ответ положительный. Нужно просто подать правильно напряжения. Коэффициент усиления, выданный на дисплей, наверняка будет неверным. Поэтому руководствоваться цифрами избегайте. Давайте посмотрим, как примерно делается. Если открывается тиристор положительным потенциалом, подключать нужно на пин B (base) полугнезда npn. Анод втыкается на пин C (коллектор), катод – E (emitter). Едва ли удастся проверить мощный тиристор мультиметром, для микроэлектроники методика сгодится.

Чем можно проверить

Протестировать работоспособность полупроводника можно следующими способами:

9f1810ebf8b49126ef130575ed9f360d.png

  • Метод с применением обычной низковольтной лампочки и батарейки. Для этого потребуются: лампочка, три проводка и блок питания с постоянным током. Первым делом выставляется конкретное для загорания лампочки напряжение на блоке питания. Затем к каждому из электродов нужно припаять проводок. Посредством блока питания подается плюс на анод, а минус на катод. После чего, посредством батарейки на 1,5В происходит подача напряжения на управляющий электрод. В качестве индикатора здесь выступает лампочка, если она засветилась, то, переключающийся радиоэлемент функционирует в штатном режиме.
  • Метод с использованием мультиметра, омметра или тестера. Это наиболее привычный и стандартный способ проверки, где анод и управляющий электрод (его контакты) подключаются к измерительному прибору. Здесь в качестве источника тока выступают батареи прибора, а отклонение стрелки (у аналоговых моделей) либо цифровые показания на экране (у цифровых изделий) используются как показатели исправности/неисправности устройства. Если прибор показывает большое сопротивление, значит, устройство закрыто, если же указывает на небольшие величины – открыто.
  • Метод с применением двух стрелочных тестеров – омметров. В этом случае два отрицательных вывода с омметров подключаются к катоду тиристора. Положительный вывод одного из омметров подключается к аноду. Сопротивление на табло этого омметра стремится к бесконечности. Как только, положительный вывод другого омметра кратковременно подключается к управляющему электроду тиристора сопротивление предыдущего омметра сразу уменьшается до нескольких десятков Ом поскольку происходит отпирание тиристора.

3 Проверка тиристора мультиметром

Первое, что нужно сделать перед проверкой – это убедиться в наличии свежей, неразряженной батарейки в приборе. Проверить ее можно самим же прибором, для измерения напряжения питание в нем не требуется. Дальше последовательность действий для проверки следующая:

  • Установить мультиметр в режим прозвонки. Так как рабочего тока недостаточно для открытия p-n перехода, то сопротивление будет высоким, и ток проходить не будет. В этом случае мультиметр должен показать цифру 1, если это так, то переход у нас не пробит и можно приступать к другим проверкам.
  • Не переключая режим мультиметра соединяем управляющий электрод с анодом. При этом ток становится достаточным для открытия p-n перехода и сопротивление резко уменьшается. Прибор при этом должен показывать цифры меньше единицы, что соответствует открытому состоянию тиристора. Таким образом проверяется исправность управляющего элемента.
  • Размыкаем контакты и на дисплее мультиметра снова должна загореться цифра 1. В таком случае тиристор не может продолжать быть открытым, потому что прибор не вырабатывает достаточной силы тока для срабатывания тиристора по току удержания. Этот параметр проверить с помощью мультиметра мы не сможем.
  • Меняем полярность на приборе и пробуем произвести те же самые манипуляции, проверка будет неудачна. Так мы сможем выявить отсутствие обратного пробоя в тиристоре.
  • Также можно проверить тиристор на чувствительность. Для этого пункты 1-3 следует выполнять с включенным на мультиметре режимом омметра, а не режимом прозвонки. Для начала омметр нужно выставить на чувствительность х1, потом на х10 и так до тех пор, пока после отключения управляющего тока переход не закроется. Чем меньше ток удержания, тем более чувствительным считается тиристор. При выборе деталей и возможности их проверки, нужно отдать предпочтение тем тиристорам, чувствительность у которых выше.

e6eb8804f93916faa25e98f30a307f86.jpg

Если тиристор находится в составе какой-либо монтажной схемы, нет необходимости выпивать его для проверки, достаточно отключить управляющий электрод.

Как видите, проверить тиристор в домашних условиях достаточно легко и не требует много времени. Не пренебрегайте проверкой радиокомпонентов перед сборкой сложных схем. Несколько затраченных секунд в начале поможет сэкономить время, потраченное потом на выявление детали, которая не работает уже на собранной схеме. И напоследок наглядная видеоинструкция по этому процессу, удачи в монтировании.

Самодельный пробник для тиристоров

В интернете можно найти более простые схемы, где используется только лампочка и батарейка, но такой вариант не совсем удобен. На рисунке 6 представлена схема, позволяющая протестировать работу устройства, подавая на него постоянное и переменное питание.

ac61841f1c21aaa5869c5fe8762b605b.jpgРисунок 6. Пробник для тиристоров

Обозначения:

  • Т1 – трансформатор, в нашем случае использовался ТН2, но подойдет любой другой, если у него имеется вторичная обмотка 6,3 V.
  • L1 – обычная миниатюрная лампочка на 6,3 V и 0,3 А (например, МН6,3-0,3).
  • VD1 – выпрямительный диод любого типа с обратным напряжением более 10 вольт и током от 300 мА и выше (например, Д226).
  • С1 – конденсатор емкостью 1000 мкФ, и рассчитанный на напряжение 16 В.
  • R1 – сопротивление с номиналом 47 Ом.
  • VD2 – тестируемый тиристор.
  • FU1 – предохранитель на 0,5 А, если в схеме для проверки тиристоров используется мощный силовой трансформатор, номинал предохранителя нужно увеличить (узнать потребляемый ток можно воспользовавшись мультиметром).

После того, как пробник собран, приступаем к проверке, выполняется она по следующему алгоритму:

  1. Подключаем к собранному прибору тестируемый полупроводниковый элемент (например, КУ202Н), в соответствии с рисунком 5 (для определения цоколевки следует обратиться к справочной информации).
  2. Переводим переключатель S2 для тестирования в режиме постоянного тока (положение «2»).
  3. Включаем пробник тумблером S1, индикатор L1 не должен засветиться.
  4. Нажимаем S3, в результате на «УЭ» подается напряжение через резистор R1, что переводит тиристор в открытое состояние, на индикаторную лампочку поступает напряжение, и она начинает светиться.
  5. Отпускаем S3, поскольку полупроводниковый элемент остается открытым, лампочка продолжает гореть.
  6. Меняем положение переключателя, переводя его в положение «О», тем самым мы отключаем питание от тиристора, в результате он закрывается и лампа гаснет.
  7. Теперь проверяем работу элемента в режиме переменного напряжения, для этой цели переводим S2 в положение «1». Благодаря такой манипуляции мы берем питание непосредственно со вторичной обмотки трансформатора (до выпрямительного диода). Индикаторная лампа не горит.
  8. Нажимаем S3, лампа начинает светиться в половину своей мощности, это связано с тем, что при открытии через тиристор проходит только одна полуволна переменного напряжения. Отпускаем S3 – индикаторная лампочка гаснет.

Если тестируемый элемент вел себя так, как описывается, то можно констатировать, что он находится в рабочем состоянии. Соответственно, если индикатор горит постоянно, это указывает на пробой, а когда при нажатии S3 он не загорается, можно определить внутренний обрыв (при условии, что лампочка рабочая).

Основные параметры тиристора

6298a998c4aebf4d3390b56e9f0015f4.jpgДля понимания принципов функционирования данного прибора и последующей работы с ним, необходимо знать его основные параметры, к которым относятся:

  1. Напряжение включения – это минимальный показатель анодного напряжения, при достижении которого тиристорное устройство перейдет в рабочий режим.
  2. Прямое напряжение – это показатель, определяющий падение напряжения при максимальном значении анодного электрического тока.
  3. Обратное напряжение – это показатель максимально допустимого значения напряжения, которое может быть оказано на устройство, когда оно находится в закрытом состоянии.
  4. Максимально допустимый прямой ток, под которым понимается его максимальное возможное значение во время, когда тиристор находится в открытом состоянии.
  5. Обратный ток, который возникает при максимальных показателях обратного напряжения.
  6. Время задержки перед включением или выключением устройства.
  7. Значение, определяющее максимальный показатель электрического тока для управления электродами.
  8. Максимально возможный показатель рассеиваемой мощности.

Принцип работы фототиристора

Действие фототиристора начинается с подачи к светочувствительной кремниевой структуре тиристора от полупроводникового инжекционного лазерного диода через специальные фотоокна импульса ИК-диапазона (длина волны 980 нм). Импульс передается по оптоволоконному кабелю. Длина кабеля колеблется от 0,5 до 30 м. По желанию заказчика кабель может иметь большее расстояние.

Использование фототиристоров с защитными компонентами, предохраняющими устройство от перенапряжений, с высокими скоростями нарастания анодного напряжения выводит их на новый более перспективный уровень, связанный с преобразованием и передачей электроэнергии.

Достоинства фототиристора

  • высокий КПД;
  • продолжительная устойчивость к неоднократным токовым перегрузкам;
  • стойкость к электромагнитным помехам;
  • оптимизация параметров к последовательному соединению фототиристоров в объединенных сборках.

40cddca9c4a4dbb2481ad91e5f58b82a.png

Рис. №4. Основные параметры и функциональные характеристики фототиристоров.

Фототиристор обладающей функцией защиты и благодаря оптическому управлению, сочетающемуся с превосходными коммутационными характеристиками, стал важным звеном среди многих компонентов для мощного электрооборудования, где необходимо преобразовывать электрическую энергию в диапазонах мега и гигаватт мощностей.

Проверка мультиметром

Это самый простой вариант для проверки. В этом методе анод и контакты УЭ подключаются к прибору для измерения (). Роль постоянного источника тока здесь играют батареи мультиметра. В качестве индикатора – стрелки или цифровые показатели.

Что нужно, чтобы проверить тиристор мультиметром:

  1. Подцепить черный щуп с минусом к катоду.
  2. Подцепить красный щуп с плюсом к аноду.
  3. Один конец выключателя соединить с разъемом красного щупа.
  4. Настроить мультиметр для измерения сопротивления, не превышающего 2 тысячи ОМ.
  5. Быстро включить и отключить выключатель.
  6. Если проход тока удерживается, значит с тиристором всё хорошо. Чтобы его отключить достаточно, отсоединить напряжение от одного из электродов (анод или катод).
  7. В случае если удерживания проводимости нет, нужно поменять щупы местами и проделать всё с самого начала.
  8. Если перекидывание щупов не помогло, то тиристор неисправен.

Чтобы проверить тиристор не выпаивая, нужно отсоединить УЭ от цепной схемы. Далее нужно проделать все пункты, которые описаны выше.

000a551368f69109c39700a647cff8dd.jpgРоль постоянного источника тока здесь играют батареи мультиметра, в качестве индикатора – стрелки или цифровые показатели

Применение фототиристоров

Фототиристоры нашли применение в конструкции унифицированного модуля тиристорного ключа. Это такой прибор, как ТФ193-2500. Он используется в качестве базового элемента преобразователя для электроэнергетики. Его с успехом применяют для конструкции вентилей высоковольтных преобразователей.

71ac10f92afe6b6cff9d0a7d14c6f551.png

Рис. № 5. Внешний вид модуля тиристорного ключа с использованием фототиристоров ТФ193-2500

Другое перспективное направление развитие использования фототиристоров – это конструкции твердотельных ключей. Преобладающим направлением для них является применение импульсных фототиристоров. Они способны управлять сверхбольшими мощностями в сверхмалых временных диапазонах. Область применения подобных ключей довольно широка – это аппаратура, служащая для питания мощной лазерной техники. Они используются для построения схем, создающих сверхмощные электромагнитные поля.

Специальные блоки коммутаторов для емкостных накопителей энергии, рассчитанные на импульсные токи амплитудой 100 кА и напряжение 12 кВ разработаны на базе импульсных фототиристоров ТФИ193 – 2500.

2c7bf5a16e7e90f2186d14eccab9746b.png

Рис. №6. Блок коммутаторов БК6ТФИ – 100000 – 12,0 изготовленный на базе импульсных фототиристоров ТФИ-193-2500

Конструкция блока содержит 12 последовательно соединенных в две группы схему в полумост со средним силовым выводом.

acbdb309dc93eb95899682b2b4dcb8d2.png

Рис. №7. Основные характеристики высоковольтных импульсных фототиристоров

Тест на пробой

Проверка тиристора начинается с определения пробоя. Рекомендуется начинать с предварительного тестирования, которое связано с измерением сопротивления между двумя выходами «А» и «К», «К» и «УЭ». Алгоритм действий имеет следующие особенности:

  1. Для тестирования применяется мультиметр. Его включают в режим «прозвонки», и снимаются показатели между двумя выводами «УЭ» и «К». Если устройство находится в хорошем техническом состоянии, то снятые показатели будут в диапазоне от 40 Ом до 0,55 кОм. Низкое значение может указывать на некоторые проблемы с устройством.
  2. Далее рекомендуется сменить положение щупов, и процесс повторяется. Снятые показатели должны соответствовать тем, которые были получены в первом случае.
  3. Следующий шаг заключается в измерении сопротивления между выводами «К» и «А». В этом случае показатель сопротивления должен стремиться к бесконечности. Значение может варьироваться в зависимости от полярности измерительного устройства. Низкий показатель указывает на то, что есть пробой в переходе. Для более точного результата рекомендуют выпаивать устройство, которое тестируется.

Проверка симистора мультиметром подобным образом не позволяет получить точный показатель. Немного усложнив процесс тестирования, можно существенно повысить точность полученных результатов.

Способы проверки

6f6feabb9688f777b049d855c87ad0ca.png

Существует целый ряд различный способов, позволяющих проверять тиристоры, наиболее простым является тестирование с помощью лампы накаливания и источника, дающего постоянное напряжение.

Реализовать данный процесс можно следующим образом:

  1. Провода необходимо припаять к выводам тиристора таким образом, чтобы на анод подавался плюс от питающего элемента, а минус был подключен к лампочке, а уже через нее к катоду.
  2. На управляющий электрод прибора потребуется подать напряжение, которое будет превышать аналогичный показатель для анода на 0,2В, благодаря этому действию тиристор перейдет в открытое состояние.
  3. Если прибор исправен и находится в рабочем состоянии, то лампочка должна зажечься.
  4. Для того, чтобы окончательно убедиться в исправном функционировании, необходимо перекрыть доступ источнику напряжения, открывшему тиристор, к управляющему электроду, после совершения этих действий лампочка не должна погаснуть.
  5. Чтобы вернуть устройство в закрытое состояние, необходимо полностью устранить питание либо осуществить подачу отрицательного напряжения на электрод.

Ниже приводится пример проверки, которую можно осуществить в цепи переменного тока:

  1. Необходимо заменить напряжение, которое подается от блока питания или иного постоянного источника, на переменное напряжение с показателем 12В, использовать для этих целей можно специальный трансформатор.
  2. После осуществления данной процедуры, в исходном положении лампочка будет находиться в выключенном режиме.
  3. Проверка происходит путем нажатия пусковой кнопки, во время чего лампочка должна включаться, а при отжимании снова гаснуть.
  4. Во время тестирования, лампочка должна загораться только вполовину от своих возможностей накала, это обусловлено тем фактом, что тиристора достигает только положительная волна подаваемого от трансформатора переменного напряжения.
  5. Если в схеме присутствует , одна из основных разновидностей тиристора, то лампочка будет загораться в полную силу, поскольку он одинаково восприимчив к обеим полуволнам переменного напряжения.

0c3fcda620d7f145a75734d7dcffa6b7.jpgтестер

Другим способом является осуществление проверки при помощи тестера, реализуется она следующим образом:

  1. Для осуществления предлагаемого тестирования достаточно энергии, которая будет получена от питания мини-тестера на 1,5В, находящегося в рабочем режиме х1 кОм.
  2. Требуется подключить щуп к аноду и затем произвести кратковременное прикосновение к управляющему электроду.
  3. После совершения названных действий проследить за реакцией стрелки, которая должна была отклониться от исходных показателей.
  4. Если после снятия щупа происходит возвращение стрелки на исходную позицию, то это свидетельствует о том, что тестируемый тиристор неспособен самостоятельно удерживаться в открытом состоянии.
  5. Иногда процесс проверки не получается с самого начала, в такой ситуации рекомендуется поменять щупы местами, поскольку у некоторых устройств переход в режим х1 кОм может вызвать изменение полярностей.

001449e860552c21992834bfd6bd8953.jpgпроверка мультиметром

Мультиметр представляет собой многофункциональное устройство, в которое входит, в том числе и омметр, с помощью него также можно осуществить соответствующую проверку:

  1. Первоначально, мультиметр должен быть переведен в режим прозвона.
  2. Щупы устанавливаются таким образом, чтобы плюс быть подключен на анод, а минус соответствовал катоду.
  3. Дисплей мультиметра должен показывать высокое напряжение, поскольку тиристор на данный момент находится в закрытом положении.
  4. На щупах имеется напряжение, поэтому можно подать плюс на управляющий электрод, для этого необходимо совершить кратковременное прикосновение соответствующим проводом от электрода к аноду.
  5. После совершенных действий, дисплей мультиметра должен начать показывать низкое напряжение, поскольку тиристор переходит в открытое состояние.
  6. Закрытие прибора произойдет снова, если убрать провод от электрода, этот процесс происходит из-за недостаточного количества электрического тока, который находится в щупах мультиметра. Исключение составляют отдельные разновидности тиристоров, например, которые задействованы в некоторых импульсных источниках питания ряда старых телевизоров, для них содержание тока будет достаточным, чтобы сохранить открытое состояние.

Использование омметра для проверки происходит по схожей схеме, поскольку современные модели обладают не стрелочным механизмом, а дисплеем, как у мультиметров. Подобная методика позволяет проводить тестирование исправного состояния полупроводниковых переходов без осуществления предварительного выпаивания тиристора из платы.

Как проверить тиристор мультиметром

Проверить работоспособность тиристора можно батарейкой или источником питания и лампочкой. Для проверки напряжение источника питания или батарейки должны соответствовать напряжению питания лампочки. Если плюс источника приложить к аноду элемента, минус через лампочку подать на катод, а батарейку приложить плюсом к управляющему электроду, а минусом к аноду, то исправный тиристор откроется и лампочка загорится.

Схема проверки тиристора с дополнительным источником питания и батарейкой

Если убрать напряжение с управляющего электрода ключа лампочка не погаснет. Чтобы она погасла нужно снять напряжение источника питания с тиристора, или кратковременно изменить полярность управляющего напряжения. Лампочка не гаснет после снятия напряжения с управляющего электрода, потому что через тиристор протекает ток выше его тока удержания.

Определить ток удержания можно, если плавно снижать напряжение блока питания и через амперметр проконтролировать ток, при котором произойдет отключение лампочки. Таким образом, можно выбрать тиристор с наименьшим током удержания. Проверить работоспособность тиристора можно также одним мультиметром.

cc6ee7441bd0c295c6919c2c59fa3782.jpg

Прозвонка тиристора мультиметром

Переключатель режима измерения ставят в положение проверки диодов и проверяют сопротивление перехода УЭ — катод в обоих направлениях, оно должна быть в пределах от 50 до 500 ом. Электронный ключ с наибольшим сопротивлением перехода УЭ — катод будет более чувствительный, с меньшим напряжением, при котором тиристор откроется. Сопротивление катод — анод должно быть большим, на дисплее отображается 1.

Мы прозвонили тиристор мультиметром, а теперь проверим его на открытие перехода анод — катод. Плюс щупа мультиметра присоединяют к аноду, а минус к катоду. В положении X1 переключателя замыкают управляющий электрод на анод элемента. При исправном электронном ключе мультиметр показывает несколько десятков ом, т. е. тиристор открылся.

При отсоединении электрода от анода, тиристор закроется и мультиметр покажет единицу. При проверке мультиметром его ток меньше тока удержания ключа, поэтому тиристор закрывается. Удобно проверять электронные ключи на схеме ниже.

Схема проверки тиристора с дополнительным источником питания

В качестве источника используют блок питания или автомобильный аккумулятор. Подключают к схеме тиристор, подают питание на него кнопкой КН-1 и подключают УЭ кнопкой КН-2. Лампочка загорается. Отключают КН-2, лампочка продолжает гореть, т. к. ток удержание элемента ниже, чем ток источника питания. Кнопкой КН-1 отключают источник питания, лампочка гаснет. Для источника питания 25 В сопротивление резистора 270 Ом. Для других напряжений питания:

R = (0,9 — 1)Uпит/Iу.откр, где Iу.откр — ток удержания управляющим электродом (в справочнике)

Если в этой же схеме заменить источник постоянного напряжения, на трансформатор, с необходимым переменным напряжением вторичной обмотки, т. е. будем подавать переменное напряжение на тиристор, то лампочка будет гореть в половину накала, ведь этот элемент пропускает только положительную полуволну переменного напряжения. Для источника питания 25 В сопротивление резистора 270 Ом.

Если подключить симистор, то лампа загорится ярко, т. к. симистор пропускает полное переменное напряжение. Симистор проверяется по той же методике что и тиристор. Проверить тиристор и симистор мультиметром не выпаивая, не получится. Для полной проверки этих ключей нужно подавать постороннее напряжение на электронную схему, что чревато выходом ее элементом из строя.

Тоже интересные статьи

  • Единица измерения напряжения. Измерение напряжения мультиметром
  • Как проверить резистор мультиметром
  • Как проверить емкость аккумулятора мультиметром

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here