Comment les diodes Shockley sont-elles utilisées dans un circuit électrique ?

Les diodes Shockley, également connues sous le nom de thyristors ou de redresseurs commandés au silicium (SCR), sont des dispositifs semi-conducteurs qui peuvent être utilisés dans les circuits électriques pour diverses applications. Ces diodes ont des propriétés spécifiques qui les rendent utiles dans la commutation contrôlée de signaux électriques. Explorons comment les diodes Shockley sont utilisées dans les circuits électriques :

1. Structure et fonctionnement de base :

  • Structure à trois couches : une diode Shockley comporte trois couches semi-conductrices – p-n-p-n, formant une structure à quatre couches.
  • Borne de porte : la diode est dotée d’une borne de porte supplémentaire qui, lorsqu’elle est déclenchée avec une tension suffisante, permet à la diode de conduire.
  • Action du transistor à jonction bipolaire (BJT) : le comportement d’une diode Shockley est similaire à celui de deux transistors à jonction bipolaire interconnectés, ce qui entraîne une action de commutation régénérative.

2. Changement d’application :

  • Commutation de charges haute puissance : l’une des principales applications des diodes Shockley est la commutation de charges haute puissance dans les circuits électriques.
  • Allumage contrôlé : la diode peut être allumée ou déclenchée pour conduire en appliquant une impulsion à la borne de porte. Cette mise sous tension contrôlée le rend adapté aux applications de commutation.

3. Rectification contrôlée par phase :

  • Conversion CA vers CC : les diodes Shockley sont utilisées dans les redresseurs à commande de phase pour convertir le courant alternatif (CA) en courant continu (CC).
  • Tension de sortie réglable : En contrôlant l’angle de déclenchement de la diode, la tension de sortie peut être ajustée, permettant une sortie CC variable.

4. Contrôle de la vitesse du moteur :

  • Entraînements de moteurs à courant continu : les diodes Shockley sont utilisées dans les circuits de contrôle de la vitesse des moteurs.
  • Vitesse réglable : En contrôlant l’angle d’allumage de la diode, la tension fournie au moteur peut être ajustée, contrôlant ainsi la vitesse du moteur.

5. Gradateurs de lumière :

  • Applications d’éclairage : les diodes Shockley sont utilisées dans les circuits de variateur de lumière pour contrôler l’intensité des lampes à incandescence.
  • Luminosité réglable : Semblable au contrôle de la vitesse du moteur, le réglage de l’angle d’allumage contrôle la puissance fournie à la lampe, faisant varier sa luminosité.

6. Contrôle du chauffage :

  • Chauffages industriels : les diodes Shockley trouvent une application dans le contrôle de la puissance fournie aux éléments chauffants résistifs.
  • Régulation de la température : En ajustant l’angle de cuisson, la puissance calorifique peut être régulée, permettant un contrôle précis de la température.

7. Régulateurs de tension :

  • Stabilisation de la tension : dans les circuits régulateurs de tension, des diodes Shockley peuvent être utilisées pour stabiliser la tension de sortie.
  • Contrôle précis de la tension : le contrôle de l’angle d’amorçage permet un réglage précis de la tension de sortie, contribuant ainsi à des alimentations électriques stables.

8. Alimentations sans interruption (UPS) :

  • Conditionnement de l’alimentation : dans les systèmes UPS, les diodes Shockley sont utilisées pour le conditionnement et la régulation de l’alimentation.
  • Maintien d’une sortie stable : la possibilité de contrôler l’angle d’allumage aide à maintenir une sortie stable et fiable dans des conditions d’entrée variables.

9. Onduleurs :

  • Conversion CC vers CA : les diodes Shockley font partie des onduleurs qui convertissent le courant CC en courant CA.
  • Commutation contrôlée : en contrôlant l’angle d’allumage, l’onduleur peut réguler la fréquence et l’amplitude de la sortie CA.

10. Générateurs d’impulsions :

  • Circuits d’impulsions : les diodes Shockley sont utilisées dans les circuits générateurs d’impulsions.
  • Synchronisation précise : en contrôlant l’angle de déclenchement, il est possible d’obtenir une synchronisation précise de la génération d’impulsions.

11. Chauffage par induction :

  • Applications de chauffage des métaux : les diodes Shockley sont utilisées dans les circuits de chauffage par induction.
  • Distribution de puissance contrôlée : les diodes permettent une distribution contrôlée de puissance à la bobine d’induction, facilitant ainsi un chauffage efficace et contrôlé des métaux.

12. Conclusion :

Les diodes Shockley jouent un rôle crucial dans les circuits électriques, en particulier dans les applications nécessitant une commutation et une régulation contrôlées des signaux électriques. Leur capacité à fournir un contrôle précis de la puissance délivrée les rend adaptés à une variété d’applications, allant du contrôle de la vitesse du moteur et de la gradation de la lumière à la régulation de tension et au chauffage par induction. Les ingénieurs et les concepteurs exploitent souvent les caractéristiques uniques des diodes Shockley pour créer des systèmes électroniques efficaces et contrôlables dans diverses industries.

Recent Updates