Waarom werkt een thyristor als versterker niet?

Thyristors worden doorgaans niet als versterkers gebruikt vanwege hun inherente schakelkarakteristieken in plaats van lineaire versterkingsmogelijkheden. In tegenstelling tot transistors, die kleine signalen lineair kunnen versterken, zijn thyristoren voornamelijk ontworpen voor schakeltoepassingen waarbij ze in een “aan” of “uit” toestand werken. Hun werking wordt geregeld door de poort te activeren om geleiding te initiëren, en eenmaal ingeschakeld blijven ze geleidend totdat de stroom erdoorheen onder een bepaalde drempel daalt of totdat de spanning erover omkeert. Dit binaire schakelgedrag maakt thyristors ongeschikt om signalen op dezelfde manier te versterken als transistors, die hun geleidbaarheid kunnen moduleren in verhouding tot het ingangssignaal.

Thyristors, in het bijzonder Silicon-Controlled Rectifiers (SCR’s), hebben om verschillende redenen doorgaans niet de voorkeur voor invertertoepassingen. Ten eerste kunnen SCR’s slechts stroom in één richting geleiden, waardoor ze in de eerste plaats geschikt zijn voor gelijkrichting in plaats van bidirectionele AC-spanningsomzetting die vereist is in omvormers. Bovendien hebben SCR’s een kenmerk dat ‘latching’ wordt genoemd, waarbij ze, zodra ze zijn ingeschakeld, blijven geleiden totdat de stroom erdoorheen onder een houdstroomniveau zakt of de wisselspanning de polariteit omkeert. Dit vergrendelingsgedrag is niet ideaal voor omvormers, waarbij nauwkeurige controle over het schakelen en de bidirectionele stroomstroom essentieel is voor het efficiënt omzetten van gelijkstroom naar wisselstroom.

Er zijn verschillende nadelen verbonden aan thyristors. Een groot nadeel is hun onvermogen om zichzelf uit te schakelen zodra ze in geleiding zijn gebracht. In tegenstelling tot transistors, die kunnen worden uitgeschakeld door de basisstroom te regelen, hebben thyristoren externe middelen nodig (zoals het verminderen van de stroom tot onder een houdstroomniveau of het omkeren van de spanningspolariteit) om uit te schakelen. Deze eigenschap beperkt hun toepassing in circuits die snel schakelen of nauwkeurige controle over de vermogensafgifte vereisen. Bovendien kunnen thyristors gevoelig zijn voor oververhitting en storingen als ze worden blootgesteld aan overstroom of onvoldoende warmteafvoer. Hun schakelsnelheid is ook langzamer vergeleken met moderne halfgeleiderapparaten zoals MOSFET’s of IGBT’s, wat hun gebruik in hoogfrequente schakeltoepassingen beperkt.

Het falen van een thyristor kan worden veroorzaakt door verschillende factoren, waaronder overspanning of overstroom die de nominale waarden van het apparaat overschrijdt, onvoldoende warmteafvoer die leidt tot thermische overstroming, of onjuiste triggersignalen die een onregelmatige werking veroorzaken. Overstroomomstandigheden kunnen thermische spanning veroorzaken, wat kan leiden tot permanente schade of vernietiging van de thyristor. Op dezelfde manier kunnen spanningspieken of transiënten boven de nominale spanning van de thyristor doorslag of lekke banden van de halfgeleiderovergangen veroorzaken. Onjuiste triggersignalen, zoals onjuiste timing of amplitude van de poortpuls, kunnen resulteren in onbetrouwbaar schakelen of onvolledig inschakelen, wat leidt tot inefficiënties of storingen in het circuit.

Siliciumgestuurde gelijkrichters (SCR’s), een type thyristor, zijn over het algemeen niet geschikt voor invertertoepassingen vanwege hun onvermogen om de stroom in twee richtingen te regelen en hun vergrendelingsgedrag zodra ze zijn ingeschakeld. Omvormers hebben halfgeleiderapparaten nodig die snel kunnen schakelen tussen aan- en uit-toestanden om wisselstroom uit een gelijkstroombron te genereren. Wanneer SCR’s eenmaal in geleiding zijn gebracht, blijven ze geleiden totdat de stroom er doorheen daalt tot onder een bepaald niveau of de spanningspolariteit omkeert, waardoor ze onpraktisch worden voor invertercircuits die nauwkeurige controle vereisen over het schakelen en de bidirectionele stroomstroom. Halfgeleiderapparaten zoals MOSFET’s (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) of IGBT’s (Insulated Gate Bipolar Transistors) zijn voorkeursschakelaars vanwege hun vermogen om bidirectioneel te schakelen en hun hogere schakelsnelheden, die bijdragen aan een hogere efficiëntie en betrouwbaarheid bij wisselstroom. conversie toepassingen.