सिलिकॉन नियंत्रित शुद्धि कारक

सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर (एससीआर)

सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर (एससीआर), जिसे थाइरिस्टर भी कहा जाता है, एक उच्च शक्ति वाला विद्युत घटक है। इसमें छोटे आकार, उच्च दक्षता और लंबी सेवा जीवन के फायदे हैं। स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों में, इसे कम-शक्ति नियंत्रण वाले उच्च-शक्ति उपकरणों को नियंत्रित करने के लिए उच्च-शक्ति ड्राइवर के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इसका व्यापक रूप से एसी और डीसी मोटर स्पीड कंट्रोल सिस्टम, पावर रेगुलेशन सिस्टम और सर्वो सिस्टम में उपयोग किया गया है।

थाइरिस्टर दो प्रकार के होते हैं: यूनिडायरेक्शनल थाइरिस्टर और बाइडायरेक्शनल थाइरिस्टर। द्विदिशात्मक थाइरिस्टर, जिसे तीन-टर्मिनल द्विदिशीय थाइरिस्टर के रूप में भी जाना जाता है, जिसे संक्षिप्त रूप से triac कहा जाता है। द्विदिशीय थाइरिस्टर संरचनात्मक रूप से रिवर्स में जुड़े दो यूनिडायरेक्शनल थाइरिस्टर के बराबर है, और इस प्रकार के थाइरिस्टर में द्विदिशीय संचालन कार्य होता है। इसकी चालू/बंद स्थिति नियंत्रण ध्रुव जी द्वारा निर्धारित की जाती है। नियंत्रण ध्रुव जी में एक सकारात्मक (या नकारात्मक) पल्स जोड़ने से यह आगे (या विपरीत) दिशा में संचालित हो सकता है। इस उपकरण का लाभ यह है कि नियंत्रण सर्किट सरल है और इसमें रिवर्स वोल्टेज झेलने की कोई समस्या नहीं है, इसलिए यह एसी संपर्क रहित स्विच के रूप में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।

1 एससीआर संरचना

हम यूनिडायरेक्शनल थाइरिस्टर का उपयोग कर रहे हैं, जिन्हें साधारण थाइरिस्टर भी कहा जाता है। वे अर्धचालक सामग्री की चार परतों से बने होते हैं, जिसमें तीन पीएन जंक्शन और तीन बाहरी इलेक्ट्रोड होते हैं [चित्र 2 (ए)]: पी-प्रकार अर्धचालक की पहली परत से निकलने वाले इलेक्ट्रोड को एनोड ए कहा जाता है, इससे निकलने वाले इलेक्ट्रोड को एनोड ए कहा जाता है। पी-प्रकार अर्धचालक की तीसरी परत को नियंत्रण इलेक्ट्रोड जी कहा जाता है, और एन-प्रकार अर्धचालक की चौथी परत से निकलने वाले इलेक्ट्रोड को कैथोड के कहा जाता है। थाइरिस्टर के इलेक्ट्रॉनिक प्रतीक से [चित्र। 2 (बी)], हम देख सकते हैं कि यह डायोड की तरह एक यूनिडायरेक्शनल प्रवाहकीय उपकरण है। कुंजी एक नियंत्रण इलेक्ट्रोड जी जोड़ना है, जो इसे डायोड से पूरी तरह से अलग ऑपरेटिंग विशेषताओं वाला बनाता है।

मूल सामग्री के रूप में सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पर आधारित P1N1P2N2 चार परत तीन टर्मिनल डिवाइस, 1957 में शुरू हुई। वैक्यूम थाइरिस्टर के समान इसकी विशेषताओं के कारण, इसे आमतौर पर अंतरराष्ट्रीय स्तर पर सिलिकॉन थाइरिस्टर के रूप में जाना जाता है, जिसे संक्षिप्त रूप से थाइरिस्टर टी कहा जाता है। इसके अतिरिक्त, क्योंकि थाइरिस्टर मूल रूप से स्थैतिक सुधार में उपयोग किया जाता था, उन्हें सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर तत्वों के रूप में भी जाना जाता है, जिसे संक्षिप्त रूप से थाइरिस्टर एससीआर कहा जाता है।

प्रदर्शन के संदर्भ में, सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर में न केवल एकल चालकता होती है, बल्कि सिलिकॉन रेक्टिफायर घटकों (आमतौर पर के रूप में जाना जाता है) की तुलना में अधिक मूल्यवान नियंत्रणीयता भी होती है"मृत सिलिकॉन"). इसकी केवल दो अवस्थाएँ हैं: चालू और बंद।

थाइरिस्टर मिलिऐम्पियर लेवल करंट के साथ उच्च शक्ति वाले इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरण को नियंत्रित कर सकता है। यदि यह शक्ति पार हो जाती है, तो घटक स्विचिंग हानि में उल्लेखनीय वृद्धि के कारण गुजरने वाली औसत धारा कम हो जाएगी। इस समय, उपयोग के लिए नाममात्र धारा को डाउनग्रेड किया जाना चाहिए।

थाइरिस्टर के कई फायदे हैं, जैसे कम शक्ति के साथ उच्च शक्ति को नियंत्रित करना, और शक्ति प्रवर्धन कारक कई लाख गुना तक पहुंच सकता है; अत्यधिक तेज़ प्रतिक्रिया, माइक्रोसेकंड के भीतर चालू और बंद करना; कोई संपर्क संचालन नहीं, कोई चिंगारी नहीं, कोई शोर नहीं; उच्च दक्षता, कम लागत, आदि।

थाइरिस्टर को मुख्य रूप से दिखने के आधार पर बोल्ट के आकार, सपाट प्लेट के आकार और सपाट तल के आकार के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

थाइरिस्टर घटकों की संरचना

थाइरिस्टर की उपस्थिति के बावजूद, उनका कोर एक चार परत P1N1P2N2 संरचना है जो पी-प्रकार सिलिकॉन और एन-प्रकार सिलिकॉन से बना है। चित्र 1 देखें। इसमें तीन पीएन जंक्शन (जे1, जे2, जे3) हैं, जिसमें एनोड ए को जे1 संरचना की पी1 परत से पेश किया गया है, कैथोड के को एन2 परत से पेश किया गया है, और नियंत्रण इलेक्ट्रोड जी को पी2 परत से पेश किया गया है। इसलिए, यह एक चार परत, तीन टर्मिनल अर्धचालक उपकरण है।

2 परिचालन सिद्धांत

संरचनात्मक तत्व

थाइरिस्टर तीन पीएन जंक्शनों वाला एक P1N1P2N2 चार परत वाला तीन टर्मिनल संरचनात्मक तत्व है। सिद्धांत का विश्लेषण करते समय, इसे पीएनपी ट्रांजिस्टर और एनपीएन ट्रांजिस्टर से बना माना जा सकता है, और इसके समकक्ष आरेख को सही आंकड़े में दिखाया गया है। द्विदिशात्मक थाइरिस्टर: द्विदिशात्मक थाइरिस्टर एक सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर डिवाइस है, जिसे टीआरआईएसी के रूप में भी जाना जाता है। यह उपकरण सर्किट में एसी पावर का संपर्क रहित नियंत्रण प्राप्त कर सकता है, छोटी धाराओं के साथ बड़ी धाराओं को नियंत्रित कर सकता है। इसमें कोई चिंगारी नहीं, तेज कार्रवाई, लंबी सेवा जीवन, उच्च विश्वसनीयता और सरलीकृत सर्किट संरचना के फायदे हैं। दिखने में, द्विदिशात्मक थाइरिस्टर सामान्य थाइरिस्टर के समान है, जिसमें तीन इलेक्ट्रोड होते हैं। हालाँकि, एक इलेक्ट्रोड जी को छोड़कर, जिसे अभी भी नियंत्रण इलेक्ट्रोड कहा जाता है, अन्य दो इलेक्ट्रोडों को आमतौर पर एनोड और कैथोड नहीं कहा जाता है, बल्कि सामूहिक रूप से मुख्य इलेक्ट्रोड टीएल और टी2 के रूप में जाना जाता है। इसका प्रतीक भी सामान्य थाइरिस्टर से भिन्न होता है, जिसे दो थाइरिस्टर के कनेक्शन को एक साथ उलट कर तैयार किया जाता है, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। इसका मॉडल आम तौर पर दर्शाया जाता है"3सीटीएस"या"केएस"चाइना में; विदेशी डेटा को 'triac' ​​द्वारा भी प्रस्तुत किया जा सकता है। द्विदिश थाइरिस्टर के विनिर्देश, मॉडल, उपस्थिति और इलेक्ट्रोड पिन व्यवस्था निर्माता के आधार पर भिन्न होती है, लेकिन इसके अधिकांश इलेक्ट्रोड पिन टी 1, टी 2 और जी के क्रम में बाएं से दाएं व्यवस्थित होते हैं (जब देखा जाता है, तो इलेक्ट्रोड पिन होते हैं) नीचे की ओर मुख करके और वर्णों से चिह्नित पक्ष की ओर मुख करके)। बाजार में सबसे आम प्लास्टिक एनकैप्सुलेटेड संरचना द्विदिश थाइरिस्टर की उपस्थिति और इलेक्ट्रोड पिन व्यवस्था चित्र 1 में दिखाई गई है।

3 एससीआर विशेषताएँ

थाइरिस्टर की कार्य विशेषताओं को सहजता से समझने के लिए, आइए इस शिक्षण बोर्ड (चित्र 3) पर एक नज़र डालें। थाइरिस्टर वीएस छोटे प्रकाश बल्ब ईएल के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है और स्विच एस के माध्यम से डीसी बिजली आपूर्ति से जुड़ा है। ध्यान दें कि एनोड ए बिजली आपूर्ति के सकारात्मक ध्रुव से जुड़ा है, कैथोड के बिजली के नकारात्मक ध्रुव से जुड़ा है आपूर्ति, और नियंत्रण इलेक्ट्रोड जी बटन स्विच एसबी के माध्यम से 1.5 वी डीसी बिजली आपूर्ति के सकारात्मक ध्रुव से जुड़ा हुआ है (यहां, केपी 1 प्रकार के थाइरिस्टर का उपयोग किया जाता है, और यदि केपी 5 प्रकार के थाइरिस्टर का उपयोग किया जाता है, तो उन्हें सकारात्मक ध्रुव से जोड़ा जाना चाहिए 3V डीसी बिजली की आपूर्ति)। थाइरिस्टर और बिजली आपूर्ति के बीच कनेक्शन विधि को फॉरवर्ड कनेक्शन कहा जाता है, जिसका अर्थ है कि सकारात्मक वोल्टेज थाइरिस्टर के एनोड और नियंत्रण ध्रुव दोनों पर लागू होता है। पावर स्विच एस चालू करें, लेकिन छोटा प्रकाश बल्ब नहीं जलता है, यह दर्शाता है कि थाइरिस्टर संचालन नहीं कर रहा है; नियंत्रण पोल पर ट्रिगर वोल्टेज इनपुट करने के लिए बटन स्विच एसबी को फिर से दबाएं। छोटा प्रकाश बल्ब जलता है, जो दर्शाता है कि थाइरिस्टर संचालन कर रहा है। इस प्रदर्शन प्रयोग से हमें क्या प्रेरणा मिली?

यह प्रयोग हमें बताता है कि थाइरिस्टर को प्रवाहकीय बनाने के लिए, एक को इसके एनोड ए और कैथोड के के बीच एक फॉरवर्ड वोल्टेज लागू करना है, और दूसरा इसके नियंत्रण इलेक्ट्रोड जी और कैथोड के के बीच एक फॉरवर्ड ट्रिगर वोल्टेज को इनपुट करना है। थाइरिस्टर को चालू करने के बाद चालू करें, बटन स्विच को छोड़ दें, ट्रिगरिंग वोल्टेज को हटा दें, और फिर भी चालन स्थिति को बनाए रखें।

एससीआर के 4 लक्षण

एक स्पर्श पर. हालाँकि, यदि एनोड या नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर रिवर्स वोल्टेज लगाया जाता है, तो थाइरिस्टर संचालन नहीं कर सकता है। नियंत्रण ध्रुव का कार्य फॉरवर्ड ट्रिगर पल्स लगाकर थाइरिस्टर को चालू करना है, लेकिन इसे बंद नहीं किया जा सकता है। तो, संचालन थाइरिस्टर को बंद करने के लिए किस विधि का उपयोग किया जा सकता है? कंडक्टिंग थाइरिस्टर को बंद करके, एनोड बिजली की आपूर्ति (चित्र 3 में स्विच एस) को डिस्कनेक्ट किया जा सकता है या एनोड करंट को निरंतरता बनाए रखने के लिए आवश्यक न्यूनतम मूल्य तक कम किया जा सकता है (जिसे रखरखाव करंट कहा जाता है)। यदि थाइरिस्टर के एनोड और कैथोड के बीच एसी वोल्टेज या स्पंदित डीसी वोल्टेज लगाया जाता है, तो वोल्टेज शून्य को पार करने पर थाइरिस्टर स्वचालित रूप से बंद हो जाएगा।

आवेदन का प्रकार

चित्र 4 द्विदिशात्मक थाइरिस्टर की विशेषता वक्र को दर्शाता है।

जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, द्विदिशात्मक थाइरिस्टर का विशिष्ट वक्र पहले और तीसरे चतुर्थांश के भीतर वक्रों से बना है। पहले चतुर्थांश में वक्र इंगित करता है कि जब मुख्य इलेक्ट्रोड पर लागू वोल्टेज के कारण टीसी की T1 की ओर सकारात्मक ध्रुवता होती है, तो इसे आगे का वोल्टेज कहा जाता है और प्रतीक U21 द्वारा दर्शाया जाता है। जब यह वोल्टेज धीरे-धीरे टर्निंग पॉइंट वोल्टेज यूबीओ तक बढ़ जाता है, तो चित्र 3 (बी) के बाईं ओर थाइरिस्टर चालन को ट्रिगर करता है, और इस समय चालू स्थिति I21 है, जो टी2 से टीएल तक बहती है। चित्र से यह देखा जा सकता है कि ट्रिगर करंट जितना बड़ा होगा, टर्निंग वोल्टेज उतना ही कम होगा। यह स्थिति साधारण थाइरिस्टर के ट्रिगरिंग चालन नियम के अनुरूप है। जब मुख्य इलेक्ट्रोड पर लागू वोल्टेज के कारण टी एल की ध्रुवता T2 की ओर सकारात्मक हो जाती है, तो इसे रिवर्स वोल्टेज कहा जाता है और इसे प्रतीक U12 द्वारा दर्शाया जाता है। जब यह वोल्टेज टर्निंग पॉइंट वोल्टेज मान तक पहुंचता है, तो चित्र 3 (बी) के दाईं ओर थाइरिस्टर चालन को ट्रिगर करता है, और इस समय करंट I12 है, जिसकी दिशा T1 से T2 है। इस बिंदु पर, द्विदिशात्मक थाइरिस्टर का विशेषता वक्र चित्र 4 के तीसरे चतुर्थांश में दिखाया गया है।

चार ट्रिगरिंग विधियाँ

इस तथ्य के कारण कि द्विदिशात्मक थाइरिस्टर के मुख्य इलेक्ट्रोड पर, इसे ट्रिगर और संचालित किया जा सकता है, भले ही आगे या रिवर्स वोल्टेज लागू हो, और चाहे ट्रिगर सिग्नल आगे या रिवर्स हो, इसमें निम्नलिखित चार ट्रिगरिंग विधियां हैं: ( 1) जब मुख्य इलेक्ट्रोड टी2 द्वारा टीएल पर लगाया गया वोल्टेज एक फॉरवर्ड वोल्टेज है, तो नियंत्रण इलेक्ट्रोड जी द्वारा पहले इलेक्ट्रोड टीएल पर लगाया गया वोल्टेज भी एक फॉरवर्ड ट्रिगर सिग्नल है (चित्र 5ए)। द्विदिश थाइरिस्टर चालन को ट्रिगर करने के बाद, वर्तमान I2l की दिशा T2 से T1 तक प्रवाहित होती है। विशेषता वक्र से, यह देखा जा सकता है कि द्विदिश थाइरिस्टर ट्रिगर का चालन नियम दूसरे चतुर्थांश की विशेषताओं के अनुसार किया जाता है, और क्योंकि ट्रिगर सिग्नल आगे की दिशा में है, इस ट्रिगर को कहा जाता है"पहला चतुर्थांश फॉरवर्ड ट्रिगर"या I+ट्रिगर विधि। (2) यदि फॉरवर्ड वोल्टेज अभी भी मुख्य इलेक्ट्रोड टी2 पर लागू होता है और ट्रिगर सिग्नल को रिवर्स सिग्नल (चित्र 5बी) में बदल दिया जाता है, तो द्विदिशात्मक थाइरिस्टर चालन को ट्रिगर करने के बाद, ऑन स्टेट करंट की दिशा अभी भी टी2 से है टी1. हम इसे ट्रिगर कहते हैं"पहला चतुर्थांश नकारात्मक ट्रिगर"या आई-ट्रिगर विधि। (3) दो मुख्य इलेक्ट्रोड रिवर्स वोल्टेज यू12 (चित्र 5सी) के साथ लगाए जाते हैं, और एक फॉरवर्ड ट्रिगर सिग्नल इनपुट होता है। द्विदिशात्मक थाइरिस्टर चालू होने के बाद, चालू अवस्था में धारा T1 से T2 की ओर प्रवाहित होती है। द्विदिशात्मक थाइरिस्टर तीसरे चतुर्थांश विशेषता वक्र के अनुसार संचालित होता है, इसलिए इस ट्रिगर को तृतीय+ट्रिगर विधि कहा जाता है। (4) दो मुख्य इलेक्ट्रोड अभी भी रिवर्स वोल्टेज यू12 लागू करते हैं, और इनपुट एक रिवर्स ट्रिगर सिग्नल है (चित्र 5डी)। द्विदिशात्मक थाइरिस्टर चालू होने के बाद, चालू अवस्था में धारा अभी भी T1 से T2 तक प्रवाहित होती है। इस ट्रिगर को तृतीय टच कहा जाता है

(4) दो मुख्य इलेक्ट्रोड अभी भी रिवर्स वोल्टेज यू12 लागू करते हैं, और इनपुट एक रिवर्स ट्रिगर सिग्नल है (चित्र 5डी)। द्विदिशात्मक थाइरिस्टर चालू होने के बाद, चालू अवस्था में धारा अभी भी T1 से T2 तक प्रवाहित होती है। इस ट्रिगर को तृतीय ट्रिगर विधि कहा जाता है। हालाँकि द्विदिशात्मक थाइरिस्टर में उपरोक्त चार ट्रिगरिंग विधियाँ हैं, लेकिन नकारात्मक सिग्नल ट्रिगरिंग के लिए आवश्यक ट्रिगरिंग वोल्टेज और करंट अपेक्षाकृत छोटा है। कार्य अपेक्षाकृत विश्वसनीय है, इसलिए व्यावहारिक उपयोग में नकारात्मक ट्रिगरिंग विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

5 उद्देश्य

साधारण थाइरिस्टर का सबसे बुनियादी उपयोग नियंत्रणीय सुधार है। परिचित डायोड रेक्टिफायर सर्किट एक अनियंत्रित रेक्टिफायर सर्किट से संबंधित है। यदि डायोड को थाइरिस्टर से बदल दिया जाए, तो एक नियंत्रणीय रेक्टिफायर सर्किट बनाया जा सकता है। एक उदाहरण के रूप में सबसे सरल एकल-चरण आधा तरंग नियंत्रणीय रेक्टिफायर सर्किट लेते हुए, साइनसॉइडल एसी वोल्टेज यू 2 के सकारात्मक आधे चक्र के दौरान, यदि वीएस का नियंत्रण ध्रुव ट्रिगर पल्स यूजी को इनपुट नहीं करता है, तो वीएस अभी भी संचालन नहीं कर सकता है। केवल जब U2 सकारात्मक आधे चक्र में होता है और ट्रिगर पल्स स्नातकीय को नियंत्रण ध्रुव पर लगाया जाता है, तो थाइरिस्टर को संचालन के लिए ट्रिगर किया जाता है। इसके तरंगरूप (सी) और (डी) बनाएं, और केवल जब ट्रिगर पल्स यूजी आएगा, तो लोड आरएल पर वोल्टेज यूएल आउटपुट होगा। यूजी जल्दी आता है, और थाइरिस्टर चालन का समय जल्दी होता है; उग देर से पहुंचा, और थाइरिस्टर संचालन का समय बाद में था। ट्रिगर पल्स यूजी के नियंत्रण ध्रुव पर पहुंचने के समय को बदलकर, लोड पर औसत आउटपुट वोल्टेज यूएल को समायोजित किया जा सकता है। विद्युत प्रौद्योगिकी में, प्रत्यावर्ती धारा का आधा चक्र अक्सर 180° पर सेट किया जाता है, जिसे विद्युत कोण के रूप में जाना जाता है। इस प्रकार, शून्य से लेकर ट्रिगर पल्स आने के क्षण तक U2 के प्रत्येक सकारात्मक आधे चक्र के दौरान अनुभव किए जाने वाले विद्युत कोण को नियंत्रण कोण α कहा जाता है; वह विद्युत कोण जिस पर थाइरिस्टर प्रत्येक सकारात्मक आधे चक्र के भीतर संचालन करता है, उसे चालन कोण कहा जाता है। 。 जाहिर है, α और θ दोनों का उपयोग आगे वोल्टेज को समझने के आधे चक्र के दौरान थाइरिस्टर की चालन या अवरुद्ध सीमा का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है। नियंत्रण कोण α या चालन कोण θ को बदलकर, लोड पर पल्स डीसी वोल्टेज के औसत मूल्य यूएल को बदलकर, नियंत्रणीय सुधार प्राप्त किया जाता है।

1: कम शक्ति वाले प्लास्टिक इनकैप्सुलेटेड द्विदिशात्मक सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर का उपयोग आमतौर पर एक ध्वनिरोधी प्रकाश व्यवस्था के रूप में किया जाता है। रेटेड करंट: मैं एक 2A से कम है।

2: बड़ा; मीडियम पावर प्लास्टिक सीलबंद और आयरन सीलबंद थाइरिस्टर आमतौर पर पावर प्रकार के नियंत्रणीय वोल्टेज विनियमन सर्किट के रूप में उपयोग किए जाते हैं। जैसे समायोज्य वोल्टेज आउटपुट डीसी बिजली की आपूर्ति, आदि।

3: उच्च शक्ति उच्च आवृत्ति थाइरिस्टर आमतौर पर उद्योग में उपयोग किया जाता है; उच्च आवृत्ति पिघलने वाली भट्टी, आदि