Čo je vypínací tyristor brány a jeho fungovanie

„Tyristor“ je polovodičové zariadenie, ktoré sa bežne používa ako spínač v silových obvodoch. So striedajúcimi sa vrstvami materiálov typu P a typu N je tyristor navrhnutý ako štvorvrstvová štruktúra. Je k dispozícii ako dvojvodičové aj trojvodičové prevedenie. Trojvodičový dizajn tyristora pozostáva z anódy, katódy a hradlového vedenia. Tyristor zvyčajne začne viesť, keď je vedenie brány spustené prúdom a po zapnutí tyristor vedie nepretržite, kým sa neobráti alebo neodstráni napätie zariadenia. Po dlhú dobu to bol jediný spôsob, ako vypnúť tyristor, čo sťažovalo použitie pre aplikácie s jednosmerným prúdom. Neskôr bol predstavený novší dizajn, ktorý odstránil túto nevýhodu na tyristore zavedením jednoduchého spôsobu zapínania a vypínania tyristora. Tento nový dizajn dostal názov „Gate Turnoff Thyristor“. Čo je to Gate Turnoff Thyristor? Gate Turnoff Thyristor je tiež ľudovo označovaný ako „GTO“. Toto je jeden z trojvodičových návrhov tyristoru. Ako už názov napovedá, GTO je vylepšený dizajn tyristora, ktorý je možné zapnúť aj vypnúť použitím prúdového spúšťača na obvod hradla. Táto funkcia Gate Turnoff Thyristor umožňuje použitie zariadení, kde sa používa jednosmerný prúd, čo nebolo v prípade predchádzajúcich tyristorov. Základy hradlového vypínacieho tyristoru Nižšie sú uvedené niektoré zo základov hradlového vypínacieho tyristoru: hradlový vypínací tyristor je vysokovýkonný polovodičový tyristor. Ide o plne ovládateľné spínače, ktoré môžu vykonávať funkcie zapínania aj vypínania. Aby sa zabránilo zničeniu zariadenia počas prevádzky , GTO vyžaduje dodatočné externé obvody na ovládanie zapínania a vypínania prúdov.Toto zariadenie bolo vynájdené v „General Electric“.GTO je aktívne polovodičové zariadenie.GTO SymbolAko GTO je trojvodičový tyristor, obsahuje anódový vodič, katódu -Olovo a Olovo k bráne. Symbol Gate Turnoff Thyristor je veľmi podobný SCR tyristoru, s výnimkou hradlového terminálu. Gate Turnoff Tyristor je schopný zapnúť aj vypnúť zariadenie. Keďže táto funkcia je zobrazená na hradlovom termináli, hradlový terminál je znázornený obojsmerným šípkovým spojením, ktoré symbolizuje túto vlastnosť tyristora. Na obrázku nižšie je zobrazený symbol Gate Turnoff Thyristor.Symbol hradlového vypínacieho tyristora Štruktúra hradlového vypínacieho tyristoruGate vypínací tyristor má štvorvrstvovú štruktúru PNP -P. Oblasti sú reprezentované ako P+, N-, P, N+. Anóda zariadenia je spojená so silne dotovanou vrstvou P+. Katóda zariadenia je spojená so silne dopovanou vrstvou N+. Gate je tiež prepojený s ďalšou silne dotovanou oblasťou P+. Štruktúra GTO je uvedená nižšie.Štruktúra hradlového vypínacieho tyristora Prevádzka Aby ste pochopili fungovanie hradlového vypínacieho tyristora, musíte sa pozrieť na jeho mechanizmus zapínania a vypínania. Mechanizmus zapínania Podobne ako u SCR je možné GTO zapnúť privedením kladného impulzu vzhľadom na katódu, na jeho bránový terminál. Tento proces zapnutia GTO však nie je taký spoľahlivý ako pri SCR. Mechanizmus VYPNUTIA Na vypnutie tyristora s vypínaním hradla sa na terminál hradla aplikuje záporný hradlový impulz vzhľadom na katódu. Aplikácia na záporný impulz evakuuje nosiče náboja z oblastí anódy a hradla. GTO má zvyčajne kapacitu blokovať spätné napätie. Má však nižšiu blokovaciu schopnosť. GTO sú teda zapojené paralelne, aby sa zvýšil odpor pri vypínaní. GTO, ktoré môže blokovať spätné napätie, je známe ako symetrické tyristory GTO, S-GTO. GTO, ktoré nemôže blokovať spätné napätie, je známe ako asymetrické GTO tyristory, A-GTO. S-GTO sa používa ako invertory zdroja prúdu. A-GTO sa používa ako menič zdroja napätia, DC trakčné choppery. Charakteristiky VI Charakteristiky VI GTO zahŕňajú nasledujúce. Charakteristiky reverzného predpätia V stave reverzného predpätia je katóda pozitívna vzhľadom na anódu. V tomto bode bude spojenie N+vrstvy a P-vrstvy reverzne vychýlené, rovnako ako spojenie N-vrstvy a P+ vrstvy. Tieto dva reverzné predpäté spojenia teda neumožnia tok prúdu z katódy na anódu. V dôsledku toho v zariadení prúdi veľmi malý prúd, keď je v reverznom predpätí. Keď v tejto oblasti dôjde k poruche, dôjde k väčšiemu toku prúdu. Charakteristiky predpätia dopredu V stave predpätia dopredu je anóda kladná vzhľadom na katódu. Teraz sú oba spoje N+, P a N-, P+ v predpätom stave dopredu. Tu je centrálna križovatka, P,-N, obrátená. V dôsledku toho preteká pred poruchou križovatky len malé množstvo prúdu. V tomto bode, ak sa použije kladný impulz, dôjde k poruche a zariadenie sa zapne. Po poruche preteká obvodom väčšie množstvo prúdu. Akonáhle je zariadenie zapnuté, je potrebné použiť záporný hradlový impulz na vypnutie GTO. Tu by mal byť aplikovaný záporný impulz hradla jedna tretina až jedna pätina anódového napätia, tj 1/3 * anódového napätia. Toto hodnotenie brány je potrebné dodržať aj pri kúpe zariadenia.Charakteristika GTO Pre GateTurnoff tyristor s hodnotou VI 1600 V, 350 A je zapínacie napätie 3.4 V. Čas zapnutia GTO je 2 mikrosekundy, čo je oveľa rýchlejšie ako SCR, ktorému zapnutie trvá 8 mikrosekúnd. GTO je desaťkrát rýchlejšie ako SCR. Čas vypnutia pre GTO je 15 mikrosekúnd. GTO môže pracovať na frekvenciách až 1 kHz. Prúd brány, ktorý sa má použiť na zapnutie GTO, je 2 ampéry a pre vypnutie je potrebné napätie brány 200 ampérov, čo je príliš veľa. V dôsledku toho je potrebný zložitý návrh obvodu na termináli brány GTO. Na trhu sú uvedené novšie verzie GTO známe ako integrované hradlové komutované tyristory, IGCT, ktoré mali na hradlovom termináli zabudovaný zosilňovač, takže zariadenie môže pracovať pri nižšom vypínacom prúde.AplikácieAplikácie GTO zahŕňajú nasledujúce .GTO sa používajú v AC driveroch, DC chopperoch, DC ističoch a indukčných vykurovacích systémoch. Používajú sa aj vo vysokovýkonných meničoch a motorových pohonoch s premenlivou rýchlosťou. V súčasnosti sa hradlové vypínacie tyristory nahrádzajú integrovanými hradlovými komutovanými tyristormi. Na uľahčenie procesu vypínania je hradlový vypínací tyristor konštruovaný paralelným zapojením veľkého počtu tyristorov. Aj po ZAPNUTÍ zariadenia musí byť pre lepšiu spoľahlivosť zachované aspoň malé množstvo hradlového prúdu. Tyristor Gate Turnoff je tiež vybavený tlmiacim obvodom, ktorý chráni zariadenie pred prehriatím a poškodením počas procesu zapnutia. Ak chcete vypnúť hradlový vypínací tyristor, aký prúd sa používa?

Zanechajte správu 

zoznam správ