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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 재미있는 실험: 사이리스터 계열. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 초보자 라디오 아마추어 인기 있는 라디오 엔지니어링 잡지에서 "사이리스터"라는 단어를 자주 듣거나 읽을 수도 있습니다. 이것은 반도체 장치이다. 그러나 불행히도 사이리스터는 일종의 장치이기 때문에 그러한 장치는 존재하지 않습니다. 여기에는 dinistor(다이오드 사이리스터), trinistor(XNUMX극관 thyristor) 및 triac(대칭형 trinistor)이 포함됩니다. 우리는 재미있는 실험을 통해 그것들을 알게 될 것입니다. 시작해보자 디니스터. 사이리스터 클래스의 각 반도체 장치는 교대로 pn 접합이 있는 반도체 구조를 형성하는 여러 층의 "파이"입니다. dinistor에는 이러한 세 가지 전이가 있지만(그림 1), 결론은 극단 영역(p 및 n)에서만 이루어집니다. n형 전기 전도성을 갖는 "파이" 크리스털의 표면은 일반적으로 케이스 바닥에 납땜됩니다. 이는 디니스터의 음극이고 크리스털의 반대쪽 표면의 출력은 유리 절연체를 통해 이루어집니다. 양극이다.
외부 적으로 dinistor (문자 인덱스 AI가있는 KN102 시리즈와 2H102라는 명칭이있는 아날로그가 일반적임)는 D226 시리즈의 정류기 다이오드와 다르지 않습니다. 다이오드의 경우와 마찬가지로 dinistor의 양극에는 플러스 공급 전압이, 음극에는 마이너스 공급 전압이 인가됩니다. 그리고 디니스터 회로에 저항기, 램프, 변압기 권선 등의 부하를 포함해야 합니다. 전압을 부드럽게 높이면 디니스터를 통과하는 전류가 처음에는 약간 증가합니다(그림 2). dinistor는 사실상 닫혀 있습니다. 이 상태는 dinistor 양단의 전압이 턴온 전압 Uon과 같아질 때까지 계속되며, 이때 102층 구조에서 눈사태와 같은 전류 성장 과정이 시작되고 dinistor는 개방 상태가 됩니다. 이를 통과하는 전압 강하는 급격히 감소하며(특성에서 볼 수 있음) dinistor를 통과하는 전류는 이제 부하 저항에 의해 결정되지만 최대 허용 Iopen max를 초과해서는 안 됩니다. KN200 시리즈의 모든 dinistor에 대해 , 이 전류는 XNUMXmA입니다.
디니스터가 열리는 전압을 턴온 전압(Uon)이라 하고, 이 값에 해당하는 전류를 턴온 전류(Ion)라 하며, 디니스터마다 턴온 전압이 다르다. KN102A - 20V 및 KN102I - 150V의 경우. 시리즈의 모든 디니스터에 대해 동일한 스위치 온은 5mA입니다. dinistor는 이를 통과하는 직류 전류가 유지 전류라고 하는 최소 허용 전류 Iud를 초과할 때까지 개방 상태에 있을 수 있습니다. dinistor 특성의 역방향 분기는 기존 다이오드의 동일한 분기와 유사합니다. dinistor에 대한 역전압 공급은 허용되는 Uobr.max보다 높습니다. 비활성화할 수 있습니다. 모든 dinistors 및 Uobr.max용. 현재 Iobr.max는 10V입니다. 0,5mA를 초과하지 않습니다. 이제 dinistor의 일부 매개변수에 익숙해졌으므로 두 개의 발전기를 조립하고 실험해 볼 수 있습니다. 섬광 발생기(그림 3). 백열등의 빛이 깜박이는 것을 허용합니다. 발전기의 플러그 X1이 주 소켓에 삽입되면 커패시터 C1이 충전되기 시작합니다(양의 반주기에서만). 충전 전류는 저항 R1에 의해 제한됩니다. 전압이 dinistor의 켜기 전압에 도달하자마자 커패시터는 dinistor와 EL1 램프를 통해 방전됩니다. 커패시터의 전압은 램프의 작동 전압(8V)보다 훨씬 높지만(2,5배!) 방전 전류 펄스의 지속 시간이 너무 짧기 때문에 램프가 소진되지 않습니다.
커패시터가 방전된 후 dinistor가 닫히고 커패시터가 다시 충전을 시작합니다. 곧 새 플래시가 나타나고 다음 플래시가 나타납니다. 다이어그램에 표시된 세부정보를 사용하면 플래시가 0,5초마다 나타납니다. 저항을 더 낮은 저항의 다른 저항으로 교체하십시오. 플래시 빈도가 증가합니다. 저항이 커지면 감소합니다. 커패시터의 커패시턴스를 줄이거 나 늘리면 비슷한 결과를 얻을 수 있습니다. 원래 발전기 회로로 돌아가서 최소 2V의 전압에 대해 수 마이크로패럿 용량의 추가 커패시터 C400(종이 또는 산화물일 수 있음)를 설치하십시오. 깜박임이 사라집니다. 해결책은 간단합니다. 이 커패시터가 없을 때 저항은 그림 3를 받았습니다. 주전원 전압의 1반주기, 즉 2에서 최대 진폭 값으로 변경되었습니다. 따라서 커패시터 CXNUMX을 방전한 후 특정 지점(정현파가 XNUMX을 통과할 때)에서 dinistor를 통과하는 전류가 XNUMX으로 떨어지고 dinistor가 꺼졌습니다. 커패시터 CXNUMX를 연결하면 커패시터가 반파 정류기의 필터 역할을 시작하고 그 양단의 전압이 XNUMX으로 떨어지지 않기 때문에 회로에 따라 저항의 왼쪽 출력 전압이 이미 맥동하게 됩니다. 따라서 디니스터를 열고 램프를 처음 깜박인 후에도 유지 전류를 초과하는 작은 전류가 계속해서 흐르게 됩니다. dinistor가 꺼지지 않고 발전기가 작동하지 않습니다. 사실, 저항의 저항을 증가시켜 발전기를 작동시킬 수 있지만(이를 확인할 수 있음) 깜박임이 거의 발생하지 않습니다. 플래시 주파수를 높이려면 커패시터 C1의 커패시턴스를 줄여보세요. 다음과 같은 일이 발생합니다. 커패시터에 저장된 에너지가 플래시의 충분한 밝기를 유지하기에 충분하지 않습니다. 이 장치의 디니스터는 다이어그램에 표시된 것 외에도 KN102B일 수 있습니다. 커패시터 C 1 - 정격 전압 50V 이상에 대한 모든 유형의 산화물, 다이오드 - 전류 50mA 이상 및 역전압 400V 이상, 저항기 - 전력 2W 이상 , 램프 - 작동 전압 2,5V 및 전류 0,26A용. 가청 주파수 발생기(그림 4). 회로는 이전 회로와 유사하지만 백열등은 저항이 더 높은 부하인 TON-2(BF1) 헤드폰으로 대체됩니다. 이 헤드폰의 캡슐은 헤드밴드에서 제거되고(제거할 수 없음) 직렬로 연결됩니다. 충방전 커패시터(C2)의 정전 용량이 크게 감소하여 생성된 신호의 주파수가 증가했습니다(최대 1000Hz). 디니스터 회로의 제한 저항(R2) 저항도 증가했습니다.
나머지 요소는 커패시터 C1이 정류된 전압을 필터링하고 저항 R1이 VD1 다이오드의 역전압을 줄이는 데 도움이 되는 반파장 정류기입니다. 45 ... 60 V의 교류 전압을 사용하여 발전기에 전원을 공급하는 경우 저항 R1이 필요하지 않습니다. 커패시터 C1은 종이(예: MBM, C2) - 최소 50V의 전압에 대한 모든 유형, 다이오드 - 최소 400V의 허용 역전압을 갖는 모든 유형일 수 있습니다. X1 플러그를 메인 소켓에 삽입하자마자 특정 톤의 사운드가 헤드폰에 나타납니다. 커패시터 C2를 더 작은 커패시턴스로 교체하면 사운드 톤이 증가합니다. 더 큰 커패시터를 설치하면 전화기에서 더 낮은 톤의 소리가 들립니다. 저항 R2의 저항을 변경해도 동일한 결과를 얻을 수 있습니다. 이를 확인하십시오. 현재 dinistor에 가까운 특성을 갖는 미세 회로가 생산되고 있으며 어떤 경우에는 이를 대체할 수 있다는 점에 유의해야 합니다("Radio", 1998, No. 5, pp. 59-61 참조). 결론적으로 안전에 관한 몇 마디. 발전기로 실험을 수행할 때 네트워크에 연결된 X1 플러그가 있는 부품의 단자를 만지지 말고, 헤드폰을 만지지 말고, 머리에 착용하지 말고, 모든 납땜 또는 연결 부품의 경우 구조의 전원을 차단하십시오. (핀셋이나 장착 와이어를 사용하여) 커패시터를 방전시킵니다. 사이리스터 클래스의 다음 반도체 장치는 트리니스터입니다. dinistor와의 주요 차이점은 5층 구조의 전이(그림 XNUMX) 중 하나에서 제어 전극(GE)이라고 하는 추가 출력이 있다는 것입니다. 무엇이 이러한 결론을 내립니까?
제어 전극은 어디에도 연결되어 있지 않다고 가정합니다. 이 실시예에서 트리니스터는 디니스터의 기능을 유지하며 애노드 전압 Uon에 도달하면 켜집니다(그림 6).
그러나 켜기 전압이 감소함에 따라 음극에 비해 제어 전극에 최소한 작은 양의 전압을 적용하여 제어 전극-캐소드 회로를 통해 직류를 통과시키는 것이 좋습니다. 전류가 높을수록 턴온 전압은 낮아집니다. 가장 작은 턴온 전압은 정류 전류라고 불리는 특정 최대 전류 Iu.e에 해당합니다. 직접 분기는 너무 많이 정류되어 다이오드의 동일한 분기와 유사해집니다. SCR을 켠 후(즉, 개방한 후) 제어 전극은 해당 특성을 잃으며 유지 전류 Isp 아래로 직류를 줄이거나 공급 전압을 잠시 꺼서(짧은 시간) SCR을 끌 수 있습니다. -음극과 양극의 기간 단락은 허용됩니다. 트리니스터는 제어 전극을 통과하는 직류와 펄스 전류에 의해 열릴 수 있으며 허용되는 펄스 지속 시간은 백만분의 XNUMX초입니다! 각 트리니스터(대부분 KU101, KU201, KU202 시리즈의 트리니스터를 만나야 함)에는 참고 서적에 제공되고 일반적으로 조립된 구조에 대해 트리니스터가 선택되는 특정 매개변수가 있습니다. 첫째, 이것은 허용되는 순방향 전압입니다 ( Upr) 닫힌 상태에서 일정한 역 전압 ( Uobr) - 모든 트리니스터에 대해 지정되지 않았으며 그러한 수치가 없으면 역방향을 적용하는 것은 바람직하지 않습니다. 이 트리니스터에 전압을 가합니다. 다음 매개변수는 특정 허용 케이스 온도에서 개방 상태의 직류(Ipr)입니다. 트리니스터가 더 높은 온도까지 가열되면 라디에이터에 설치해야 합니다. 이는 일반적으로 설계 설명에 보고됩니다. 그다지 중요한 것은 제어 신호가 제거된 후에도 SCR이 켜져 있는 최소 양극 전류를 특성화하는 유지 전류(Iud)와 같은 매개변수입니다. 제어 전극 회로에 대한 제한 매개변수(Iу.ot를 초과하지 않는 전류에서 최대 개방 전류(Iу.ot) 및 일정한 개방 전압(Uу.ot))도 협상됩니다. KU201, KU202 시리즈의 트리니스터를 작동할 때 제어 전극과 음극 사이에 저항이 51Ω인 션트 저항기를 포함하는 것이 좋지만 실제로는 대부분의 경우 저항기가 없어도 안정적인 작동이 관찰됩니다. 그리고 이러한 트리니스터에 대한 또 하나의 중요한 조건은 양극에 음의 전압이 있으면 제어 전류의 공급이 허용되지 않는다는 것입니다. 이제 우리는 트리니스터의 작동과 그 제어 기능을 더 잘 이해하기 위해 몇 가지 실험을 수행할 것입니다. KU201L, 소형 24V 백열 램프, 18 ... 24A의 부하 전류에서 0,15 ... 0,17V DC 전압 소스 및 기존 수신기의 12 ... 변압기를 구입하십시오. 최대 14A의 전류에서 6,3V의 두 개의 0,2차 권선이 직렬로 연결된 테이프 레코더). trinistor를 여는 방법(그림 7). 다이어그램에 따라 가변 저항 R2를 낮은 위치로 설정한 다음 트리니스터의 캐스케이드를 DC 소스에 연결합니다. SB1 버튼을 눌러 HL1 램프가 켜질 때까지 가변 저항 슬라이더를 회로 위로 부드럽게 움직입니다. 이는 트리니스터가 열렸음을 나타냅니다. 버튼을 놓으면 램프가 계속 켜집니다.
트리니스터를 닫고 원래 상태로 되돌리려면 잠시 동안 전원을 끄는 것으로 충분합니다. 램프가 꺼집니다. 버튼을 다시 누르면 트리니스터가 열리고 램프가 켜집니다. 이제 다른 방법으로 소화해 보십시오. 버튼을 놓은 상태에서 그림과 같이 핀셋, 양극 및 음극 리드를 사용하여 잠시 닫아 두십시오. 7 점선. 트리니스터의 개방 전류를 측정하려면 제어 전극의 개방 회로(A 지점)에서 밀리암페어를 켜고 가변 저항 슬라이더를 아래쪽 위치에서 위쪽으로 부드럽게 움직입니다(버튼을 누른 상태에서). 램프가 켜졌습니다. 밀리암미터의 화살표는 원하는 전류 값을 고정합니다. 아니면 트리니스터의 유지 전류가 무엇인지 알고 싶습니까? 그런 다음 B 지점의 개방 회로에서 밀리암페어를 켜고 가변 저항기(공칭 2,2 또는 3,3kOhm)와 직렬로 저항을 먼저 출력해야 합니다. 트리니스터가 열린 상태에서 밀리암페어 바늘이 다시 XNUMX으로 돌아올 때까지 추가 저항의 저항을 증가시킵니다. 이 순간 이전의 밀리암미터 판독값이 유지 전류입니다. trinistor는 임펄스에 의해 제어됩니다(그림 8).. 가변 저항을 제외하고 1 또는 0,25 마이크로패럿 용량의 커패시터 C0,5을 도입하여 트리니스터 캐스케이드를 약간 변경합니다. 이제 제어 전극에는 일정한 전압이 적용되지 않지만 이로 인해 트리니스터를 제어할 수 없게 되지는 않습니다.
캐스케이드에 공급 전압을 적용한 후 버튼을 누릅니다. 커패시터 C1은 거의 즉시 충전되며 펄스 형태의 충전 전류는 저항 R2와 병렬로 연결된 제어 전극을 통과합니다. 그러나 그러한 단기적인 충동조차도 트리니스터가 열리기에는 충분합니다. 램프가 켜지고 이전 경우와 마찬가지로 버튼을 놓은 후에도 이 상태가 유지됩니다. 커패시터는 저항 R1, R2를 통해 방전되고 다음 전류 펄스를 위한 준비가 됩니다. 이제 최소 2 마이크로패럿 용량의 산화물 커패시터 C100를 가져와 잠시 동안 트리니스터의 양극 및 음극 단자에 적절한 극성으로 연결합니다. 충전 전류 펄스도 커패시터를 통과합니다. 결과적으로 트리니스터는 분류되고(표시된 결론은 닫혀 있음) 물론 닫힙니다. 전력 조정기의 트리니스터(그림 9) 제어 전극의 전류에 따라 서로 다른 양극 전압에서 열리는 SCR의 기능은 부하를 통해 흐르는 평균 전류를 변경하는 전력 조정기에서 널리 사용됩니다.
트리니스터의 이러한 "직업"에 대해 알아보려면 다이어그램에 표시된 부품으로 레이아웃을 조립하십시오. 전파 정류기에서는 개별 다이오드와 기성 다이오드 브리지(예: KTs402, KTs405 시리즈)가 모두 작동할 수 있습니다. 보시다시피 정류기 출력에는 필터링 커패시터가 없습니다. 여기서는 필요하지 않습니다. 캐스케이드에서 발생하는 프로세스를 시각적으로 제어하려면 내부 동기화를 통해 자동(또는 대기) 모드에서 작동하는 부하(HL1 램프)에 병렬로 오실로스코프를 연결합니다. 다이어그램에 따라 가변 저항 R2의 슬라이더를 위쪽 위치로 설정하고(저항이 출력됨) 다이오드 브리지에 교류 전압을 적용합니다. SB1 버튼을 누르세요. 램프가 즉시 켜지고 정현파의 반주기 이미지(다이어그램 a)가 오실로스코프 화면에 나타납니다. 이는 평활 커패시터가 없는 전파 정류의 특징입니다. 버튼을 놓으면 램프가 꺼집니다. 정현파 전압이 XNUMX을 통과하자마자 트리니스터가 닫히기 때문에 모든 것이 정확합니다. 필터링 산화물 커패시터가 정류기 출력에 설치된 경우 정류된 전압이 XNUMX으로 감소하는 것을 허용하지 않으며(이 옵션의 전압 형태는 다이어그램에서 점선으로 표시됨) 버튼 이후에 램프가 꺼지지 않습니다. 공개되었다. 버튼을 다시 누르고 가변 저항 슬라이더를 회로 아래로 부드럽게 이동합니다(저항 입력). 램프의 밝기가 감소하기 시작하고 "사인파 반파"의 모양이 왜곡됩니다(그림 b). 이제 제어 전극을 통과하는 전류는 원래 값에 비해 감소하므로 트리니스터는 더 높은 공급 전압, 즉 반 사인파의 일부에서 열리고 트리니스터는 닫힌 상태로 유지됩니다. 이는 램프를 통과하는 평균 전류를 감소시키기 때문에 밝기가 감소합니다. 제어 전류의 감소를 의미하는 저항 엔진의 추가 이동으로 인해 트리니스터는 공급 전압이 실제로 최대값에 도달할 때만 열릴 수 있습니다(다이어그램 c). 제어 전극을 통한 전류의 후속 감소로 인해 트리니스터가 열리지 않게 됩니다. 보시다시피, 제어 전류를 변경하여 제어 전극의 전압 진폭을 변경하면 상당히 넓은 범위 내에서 부하의 전력을 제어할 수 있습니다. 이것이 트리니스터를 제어하는 진폭 방식의 핵심입니다. 큰 제어 한계를 확보해야 하는 경우에는 제어 전극의 전압 위상을 양극 전압의 위상과 비교하여 변경하는 위상법이 사용됩니다. 이 제어 방법으로 전환하는 것은 어렵지 않습니다. 제어 전극과 트리니스터 음극 사이에 1 ~ 100 마이크로 패럿 용량의 산화물 커패시터 C200을 연결하는 것으로 충분합니다. 이제 트리니스터는 애노드 전압의 작은 진폭에서 열릴 수 있지만 이미 각 반주기의 두 번째 "절반"에 있습니다(다이어그램 d). 결과적으로 부하를 통과하는 평균 전류의 변화 한계와 그에 따른 방출 전력이 크게 확장됩니다.
트리니스터 아날로그. 원하는 트리니스터를 구매할 수 없는 경우가 있습니다. 이는 서로 다른 구조의 두 트랜지스터로 조립된 아날로그로 성공적으로 대체될 수 있습니다. (이미터에 대해) 양의 전압이 트랜지스터 VT2의 베이스에 가해지면 트랜지스터가 약간 열리고 트랜지스터 VT1의 베이스 전류가 이를 통해 흐릅니다. 이 트랜지스터도 약간 열리므로 트랜지스터 VT2의 기본 전류가 증가합니다. 트랜지스터 사이의 긍정적인 피드백은 눈사태 개방으로 이어질 것입니다. 아날로그 트랜지스터는 최대 부하 전류 및 공급 전압에 따라 선택됩니다. 아날로그와 트리니스터의 제어 전환에는 양극성 전압(또는 펄스 신호)만 공급됩니다. 설계 중인 장치의 작동 조건에서 음의 신호가 나타날 수 있는 경우 예를 들어 다이오드(음극 - 제어 전극, 양극 - 트리니스터 음극)를 켜서 제어 전극을 보호해야 합니다. 사이리스터 제품군의 마지막 장치는 대칭형 트라이액(그림 11)입니다. 사이리스터. 트리니스터와 마찬가지로 동일한 양극, 제어 전극 및 음극 단자를 갖춘 유사한 패키지로 제작됩니다. 트라이악은 전자-정공 전이가 있는 복잡한 다층 구조를 가지고 있습니다. 전환 중 하나에서 제어 출력(UE)이 생성됩니다.
구조의 양쪽 극단 영역은 동일한 유형의 전도를 갖기 때문에 트라이악 전극에 적절한 전압이 있으면 전류 펄스가 양방향으로 통과할 수 있습니다. 아마추어 무선 실습에서 만나야 할 일반적인 트라이악은 KU208 시리즈입니다. 저자: B.Ivanov
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