Sklopovi_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1.13. TIRISTORITiristor je elektronski element izgrađen od više slojeva P i N poluvodiča izmjenično poredanih. Izrađuje se sa dva, tri i četiri izvoda. Tiristor sa dva izvoda naziva se diodni, a sa tri izvoda triodni tiristor. Tiristor sa četiri izvoda naziva se poluvodička tetroda. Izrađuju se od silicija zbog rada pri višim temperaturama.1.13.1. Diodni tiristoriDiodni tiristor ili dioda sa četiri sloja, kao i njegov elektronski simbol, prikazani su na slici 1.106.

Elektroda vezana za vanjski P-kraj je anoda, a izvod vezan, za vanjski N — kraj je katoda. Diodni tiristori mogu biti jednosmjerni i dvosmjerni, što ovisi o tome da li propuštaju struju u jednom ili u dva smjera.

Diodni tiristor:a) princip građeb) ekvivalentna shemac) spojni simbol

a) Jednosmjerni diodni tiristoriKada se na anodu priključi pozitivan, a na katodu negativan pol izvora, tiristor je polariziran u propusnom smjeru. Struja će biti mala tako dugo dok napon ne dostigne određenu vrijednost nazvanu prelomili napon Upr. Dio tog napona izaziva proboj diode D2 (sl. b) koja je inverzno polarizirana. Tada

struja dostiže veliku vrijednost, a napon na priključcima pada na vrlo malu vrijednost. U-I karakteristika jednosmjernog diodnog tiristora prikazana je na slici.

Prelomni naponi, zavisno od konstrukcije tiristora, kreću se od 20—2000 V, a nakon proboja pad napona na tiristoru iznosi od 1—2 V. Kada je došlo do provođenja za napone veće od vrijednosti UH, tiristor se ponaša približno kao kratki spoj. Struja se može prekinuti samo ako se napon UAK smanji na vrijednost manju od napona UH. Struja IH koja teče pri naponu UH zove se struja pridržavanja (od engl. holding current). Kada na anodu priključimo negativan, a na katodu pozitivan pol izvora, tiristor je polariziran nepropusno. Teći će veoma mala struja sve dok inverzni napon ne dostigne vrijednost jednaku probojnom naponu UP.

U-I karakteristika diodnog tiristora

b) Dvosmjerni diodni tiristor (DlAK)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

21

Sklopovi_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ovaj tiristor ima u oba smjera jednake karakteristike. Građa, simbol i U-I karakteristika dvosmjernog diodnog tiristora prikazani su na slici .

Dvosmjerni diodni tiristor:a) princip građeb) spojni simbolc) U-I karakteristika

Kada je na elektrodi 1 pozitivan, a na elektrodi 2 negativan potencijal, provodi lijeva strana diaka (sl. a). Pri obrnutom polaritetu provodi desna strana. Diak je zajednički naziv za višeslojne dvosmjerne diode, a naziv potiče od skraćenice DIAC (Diode AC) što u prijevodu sa engleskog znači diodna sklopka za izmjeničnu struju. U krugu izmjenične struje diak će provoditi u oba smjera ako je amplituda izmjeničnog napona veća od prelomnog napona.1.13.2. Triodni tiristoriSvaki tranzistor može služiti kao elektronska sklopka. Naponom ili strujom baze možemo regulirati da u krugu kolektora struja teče ili ne teče. Ove sklopke uključuju ili isključuju električni krug sa malim strujama.Triodni tiristor je element koji provodi struje i više od 1000 A i on je najvažniji predstavnik tiristora. Može provoditi struju u jednom ili u oba smjera. Triodni tiristori imaju tri elektrode: anodu, katodu i upravljačku elektrodu (G).a) Jednosmjerni triodni tiristorSastav, elektronički simbol te U-I karakteristika jednosmjernog triodnog tiristora prikazani su na slici. Ako je upravljačka elektroda otvorena (bez priključenog napona), ovaj tiristor će se ponašati kao jednosmjerni diodni tiristor sa svojim prelomnim naponom UPRO.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

22

Sklopovi_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Jednosmjerni triodni tiristor: a) princip građe; b) spojni simbol ;c) UA-IA karakteristika

Dovođenjem pozitivnog potencijala na upravljačku elektrodu, smanjit će se zaprečni slojevi na PN kontaktima k2 i k3, poteći će upravljačka struja IG od elektrode G prema katodi. Tiristor će provesti kada upravljačka struja (napon) i prelomni napon imaju određenu vrijednost (sl. a).

Jednosmjerni triodni tiristor :a) Startna karakteristikab) Kao upravljačka sklopka.

Iz karakteristike se vidi da je iznos prijelomnog napona utoliko manji ukoliko je upravljačka struja veća. Anodna struja se može prekinuti samo smanjivanjem anodnog napona ispod vrijednosti koja odgovara struji pridržavanja IH. Samo u specijalnim izvedbama anodna struja se prekida negativnom strujom upravljačke elektrode. Pošto se tiristor dovodi u stanje vođenja reguliranjem upravljačke struje naziva se i upravljivi silicijski ispravljač (na engleskom SCR — Silicon Controlled Rectifier). Koriste se u reguliranim ispravljačima i kao elektronske sklopke za velike snage. Kako se pri radu griju, posebna pažnja se u izvedbi posvećuje hlađenju. Na slici b prikazana je primjena jednosmjernog triodnog tiristora kao upravljačke sklopke za velike istosmjerne struje. Glavni strujni krug se uključuje bez kontakta. Malim naponom UG, preko sklopke S, aktivira se tiristor i poteče struja u glavnom kolu. Tada je otpor tiristora zanemariv.

Dvosmjerni triodni tiristor (TRIAK)Triak je triodni tiristor koji može voditi u oba smjera. Naziv potiče od engleskog naziva TRIAC (Triode AC). Građa, simbol te U-I karakteristika triaka prikazani su na slici.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

23

Sklopovi_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Triak a) princip građe; b) spojni simbol ;c) U-I karakteristika

Upravljačka elektroda G svojom strujom vrši okidanje triaka u oba smjera. Kada je na elektrodi 1 pozitivan, a na elektrodi 2 negativan potencijal, provodit će desna strana triaka (sl. a). Tada su propusno polarizirani granični slojevi k2 i k4 dok je sloj k3 polariziran nepropusno. Pozitivan potencijal upravljačke elektrode G će suziti zaprečni sloj PN kontakta k3 i pri danom naponu UAK tiristor će provesti. Slična analiza se može izvršiti za slučaj kada se polaritet na izlaznim elektrodama 1 i 2 zamijeni. Ovisno o debljini pojedinih slojeva te ugradnji upravljačke elektrode dobije se karakteristika prema slici c. Triak ima veliku primjenu u krugovima gdje treba regulirati jakost izmjenične struje bez gubitaka snage. Uključuje se serijski sa trošilom, a reguliranje struje se postiže propuštanjem dijela poluperiode izmjenične struje. Česta primjena triaka je u regulatorima rasvjete, u uređajima za uključivanje trošila osjetljivih na strujne udare itd.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

24